基于韧性防灾的震损可控柱脚抗震性能研究

发布时间：2020-03-22 18:52

【摘要】：外露式钢柱脚广泛应用于中低层钢结构框架中。然而,地震灾害表明,很多建筑的损坏倒塌是由于柱脚锚栓破坏引起的,柱脚的滞回曲线具有明显的捏缩效应,耗能能力差,柱脚一旦发生破坏很难实现震后快速修复。为克服外露式柱脚存在的不足,基于韧性的防灾设计需求,本文设计三种新型柱脚形式,双屈服机制柱脚、可更换柱脚及可定制柱脚。双屈服机制柱脚通过设置双底板的形式,使柱脚同时具有锚栓屈服机制和底板屈服机制。试验中以内锚栓和外底板为变化参数,共设计4组试件,研究柱脚的抗震性能。结果表明,双屈服机制柱脚同时具有锚栓屈服机制和底板屈服机制,可显著改善外露式柱脚的承载力和耗能能力;大变形下,内锚栓断裂退出工作,由底板屈服机制控制,具有较高的延性,避免柱脚发生突然破坏;在一定范围内可通过增加外底板厚度提高双屈服机制柱脚的承载力和耗能能力。在此基础上,提出双屈服机制柱脚屈服线的分布特点,结合虚功原理给出受力机制和承载力计算方法。可更换柱脚是在柱脚底板周围布置外底板,地震发生时柱脚的变形和耗能主要集中在可更换底板,震后可更换底板破坏,可迅速更换新的可更换底板,实现耗能和震后快速修复的目标。对提出的可更换柱脚进行试验研究,结果表明,可更换柱脚节点可有效提高柱脚的耗能能力。在柱顶转角为3%时,其耗能能力是常规外露式柱脚的两倍。在试验研究的基础上,分析了可更换底板塑性铰的形成特点,并提出柱脚的受力机制和承载力计算公式。可定制柱脚在钢柱两侧布置消能器,提高柱脚的耗能能力和抗震性能。可定制柱脚消能器有三种形式:拉压型、剪切型和隅撑型。针对新提出的可定制柱脚节点,先从理论分析节点的受力机理和设计方法。在此基础上利用ABAQUS建立有限元模型,考察柱脚在反复荷载作用下的滞回特性,并验证理论分析的准确性。最后,对拉压型可定制柱脚以轴压比、宽厚比等为参数进行数值分析,给出设计建议。
【图文】：

图 1.3 外露式柱脚模型[35]Fig. 1.3 Modeling of the column bases[35]998 年）[35]提出外露式柱脚以转动变形为urocode 3 为基础，提出了柱脚的力学模

图 1.4 柱脚分解受力[37]Fig. 1.4 Decomposition of the column base with the base plate into the major components[37]Kanvinde A. M.等人（2012 年）[38]针对目前计算外露式钢柱脚抗弯刚度存在的一种计算柱脚抗弯刚度的新方法。为验证提出的柱脚抗弯刚度公式的适用性，柱脚试验，，考虑底板平面尺寸、厚度、轴力大小、锚栓强度及混凝土强度等参
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU352.11

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本文编号：2595472