可更换钢桁架—屈曲约束钢构件组合连梁抗震性能研究

发布时间：2020-08-13 09:04

【摘要】：钢筋混凝土剪力墙结构因具有较高的承载力及侧向刚度,是我国高层建筑大量采用的抗侧力结构体系。连梁作为联肢剪力墙抗震设防的“第一道防线”在遭遇地震作用时首先屈服并消耗地震能量以减少剪力墙墙肢的破坏,是非常重要的耗能构件。然而,传统的钢筋混凝土连梁跨高比一般小于2,在地震中作用下容易发生脆性剪切破坏形成交叉裂缝,变形能力和耗能能力较差,且震损后难以修复。本文提出了3种可更换消能减震钢桁架式连梁,即钢桁架-双层高阻尼混凝土板约束钢桁架组合连梁(SCB1)、钢桁架-双层高阻尼混凝土板约束钢板组合连梁(SCB2)与钢桁架-双层高阻尼混凝土板约束钢板阻尼器组合连梁(SCB3)。三种连梁的上下弦杆为内填高阻尼混凝土钢管,其与混凝土剪力墙内的钢结构预埋件铰接。连梁SCB1中的约束钢桁架、连梁SCB2中的约束钢板与混凝土剪力墙内的钢结构预埋件通过摩擦型高强螺栓连接,与上下弦杆通过O型235B钢板连接件焊接。连梁SCB3中的约束钢板仅通过摩擦型高强螺栓与上下弦杆上的耳板连接。本文同时结合了试验研究与非线性有限元分析,对可更换消能减震钢桁架式连梁的抗震性能进行了系统的研究与分析,主要进行了下列研究内容:(1)对一个钢桁架-双层高阻尼混凝土板约束钢桁架组合连梁试件(SCB1)、一个钢桁架-双层高阻尼混凝土板约束钢板组合连梁试件(SCB2)和钢桁架-双层高阻尼混凝土板约束钢板阻尼器组合连梁试件(SCB3)进行拟静力试验研究。系统地分析了三个试件的裂缝分布、破坏形态、承载力、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、位移延性以及耗能能力等性能。从试验结果可知:3个试件均为钢桁架腹板和O型钢板连接件发生塑性破坏,上下弦杆和钢筋混凝土墙肢试验后没有发生破坏,均能满足震后可更换的要求;试件SCB3的承载能力与变形能力最好,试件SCB2的延性与耗能能力最优;双层高阻尼混凝土板能够有效的限制钢腹板的平面外失稳,O型钢板连接件能够增强连梁的耗能能力。(2)通过ABAQUS软件对三个连梁试件进行数值模拟,通过建立的有限元模型在单调水平荷载作用下得到的模拟结果来与试验结果进行对比,两者吻合良好,说明本文建立的有限元模型以及所选参数是合理可靠的。(3)在有限元模型合理的基础上,以钢腹板厚度、O型钢板连接件厚度、钢腹板高度、O型钢板连接件数量,钢腹板钢材强度等级以及上下弦杆截面尺寸为参数探究这些因素对可更换消能减震钢桁架式连梁承载能力、刚度和变形能力的影响。模拟结果表明:以上因素对连梁的承载力均有一定的影响,但钢腹板的高度对连梁的承载力影响最明显,增大钢腹板高度是改善连梁承载力的有效方法;上下弦杆截面尺寸对连梁的承载力影响很小。通过ABAQUS模拟了SCB2的一种改进方案,结果表明改进后连梁的承载力和刚度提高明显,承载力高于SCB3,说明改进方案效果良好。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU391;TU352.11
【图文】：

图 1.2 可更换钢连梁 等[53]提出将一摩擦阻尼器安置在一钢连梁的力较强，刚度和强度较大，在小震时使连梁非耗能部分。研究人员通过对普通联肢剪力墙以及设置刚性连梁的联肢剪力墙弹塑性动最小的是连梁装设摩擦阻尼器的剪力墙，结对阻尼器的布置方式进行了优化研究并建议

图 1.2 可更换钢连梁g 等[53]提出将一摩擦阻尼器安置在一钢连梁的中能力较强，刚度和强度较大，在小震时使连梁处护非耗能部分。研究人员通过对普通联肢剪力墙力墙以及设置刚性连梁的联肢剪力墙弹塑性动力应最小的是连梁装设摩擦阻尼器的剪力墙，结构还对阻尼器的布置方式进行了优化研究并建议每

图 1.4 粘弹性阻尼器等[55]发明了一种能够耗能的复合阻尼器，如图 的钢板和橡胶材料并联在而成。橡胶材料为高阻阻尼器提供刚度，此时主要是通过橡胶材料来消产生较大的塑性变形，并消耗大量能量。他们通混凝土连梁的联肢剪力墙和一装有复合阻尼器连，试验研究表明，新型剪力墙的主要在阻尼器部坏较小，滞回曲线比传统连梁的剪力墙构件更加

【参考文献】

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本文编号：2791796