端部改进型防屈曲支撑抗震性能及其框架结构耗能减震机理研究

发布时间：2018-02-17 05:48

  本文关键词： 防屈曲支撑 消能减震 框架结构 阻尼比 振动台试验 抗震性能　出处：《昆明理工大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：防屈曲支撑正经历着由钢筋混凝土约束构件到钢管混凝土约束构件再到全钢约束构件的发展阶段,对于各类型防屈曲支撑的整体稳定及局部稳定的理论研究已日趋成熟,并在各国学者的研究中得以实践和验证,但在这样的研究背景下,防屈曲支撑外伸连接段在试验中出现屈曲破坏的情况仍然时有发生,这很可能并非设计方法的缺陷,而是端部构造处理上的缺陷所导致。通常,防屈曲支撑的减震作用主要通过两方面来实现,一是弹性阶段为结构提供附加抗侧刚度以减小结构的位移反应;二是弹塑性阶段为结构提供附加阻尼以耗散输入结构的地震能量,从而减小结构的位移反应和剪力反应,第一种情况设计人员往往较易把握,但第二种情况的不确定因素及影响因素较多,对于如何选择强度和刚度均与结构匹配的防屈曲支撑,设计人员往往难以做到游刃有余,这主要是由于对防屈曲支撑与框架结构间的相互作用规律不甚了解。随着防屈曲支撑结构体系在我国工程应用中的日益增多,研究人员对防屈曲支撑结构体系在地震作用下的破坏形态及失效机理兴趣浓厚,但遗憾的是,目前对该领域的研究较少,由于目前全球正处于地震动活跃时期,防屈曲支撑在经历地震作用后,是否还能继续正常工作,如何评价及检测其是否能够达到继续工作的能力,是否需要更换,更换的标准是什么,对于这些研究,目前在学术领域及工程应用领域仍处于一片空白。本文主要研究了防屈曲支撑端部改进措施、防屈曲支撑与框架结构间的相互作用机理、防屈曲支撑结构体系的破坏形态及失效机理,主要研究内容及结论如下:(1)在第2章中,针对目前全钢防屈曲支撑外伸连接段的屈曲破坏特点,及外伸连接段与约束构件端部过渡处的构造缺陷,提出了一种改善外伸连接段稳定性的构造措施。对端部改进后全钢防屈曲支撑进行了低周往复荷载试验,结果表明,该改进措施能有效防止外伸连接段出现屈曲破坏。理论分析结果表明,芯板单元与外围约束构件间的接触作用所引起的过大摩擦效应不利于支撑的局部稳定控制,接触力沿支撑轴向呈两端大中间小的分布特点,并且随轴向荷载的增加而增大。分析了防屈曲支撑局部屈曲机理及相应的稳定设计准则。(2)在第3章中,对防屈曲支撑与钢筋混凝土框架间的相互作用机理进行了试验研究,揭示了防屈曲支撑的耗能减震机理,并讨论了主体框架结构处于不同工作阶段时(弹性和弹塑性),防屈曲支撑与主体框架结构间的相互作用关系,(3)发现了防屈曲支撑附加给主体框架的结构有效阻尼比变化规律及特点,并对影响附加有效阻尼比的因素进行了分析,为后文第4章的相关取值建议及设计准则奠定了基础。同时考察了端部改进后全钢防屈曲支撑在整体框架结构中的性能表现,结果表明,在整体框架结构中,改进后防屈曲支撑同样未出现外伸连接段失稳的情况。(4)在第4章中,对防屈曲支撑与钢筋混凝土框架间的相互作用机理进行了理论研究,针对第3章试验中发现的防屈曲支撑附加给主体框架结构有效阻尼比的变化规律及特点,理论推导了防屈曲支撑减震结构附加有效阻尼比计算公式,分析主体框架结构在不同工作状态下(弹性和弹塑性),影响防屈曲支撑耗能能力的各项因素,并基于分析结果给出了结构设计时附加阻尼比的取值建议以及与结构参数匹配的防屈曲支撑设计原则,针对防屈曲支撑不同的工程应用模式以及不同的结构体系,理论推导了防屈曲支撑多遇地震耗能及罕遇地震下的安全保证条件。(5)在第5章中,对防屈曲支撑钢筋混凝土整体框架结构进行了振动台试验研究,揭示了该结构体系在地震作用下的破坏形态及失效机理,从能量的角度出发研究了该结构体系的耗能减震特点,研究分析了在经历地震前后防屈曲支撑的性能变化及差异,并初步尝试探索评价防屈曲支撑在经历地震作用后继续工作的能力,介绍了采用matlab处理振动台试验数据的相关原理及技术,并对如何评价和检测历经震后防屈曲支撑的性能及相应的更换标准进行了展望。
[Abstract]:In this paper , it is very difficult to understand the mechanism of buckling failure and the failure mechanism of buckling - proof support structure system . The results show that the anti - buckling support structure provides additional damping to dissipate the earthquake energy of the structure . ( 2 ) In chapter 3 , the interaction between the buckling - proof support and the reinforced concrete frame is studied .

【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU352.1
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本文编号：1517365