混凝土框架—屈曲约束支撑结构抗震性能研究

发布时间：2017-03-23 08:23

  本文关键词：混凝土框架—屈曲约束支撑结构抗震性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文对于屈曲约束消能支撑以及屈曲约束消能支撑混凝土框架结构进行了理论研究和模拟分析。按照从消能器部件到消能体系的顺序研究并得出结论。首先,改进了一种屈曲约束支撑消能器。这种消能器的特点是其钢材屈服核心是标准组件式的,使得消能器屈服力和塑性形变能够根据建筑物的抗震需求而调整。研究了两种类型MBRB1和MBRB2,通过连接若干连续的由任意数量的受剪基本消能单元组成的组件,可以得到形变与连续组件的数量成比例,受力与连续组件上的受剪基本消能单元的数量成比例。支撑的组装包括将已经涂过润滑油的屈曲核心部分装入约束单元后用销栓将其固定,从而易于消能器的检测,必要时便于更换消能单元。主要参数有屈服力和屈服位移,这些可由简单的数学表达式得出。改进过程中也将摆动考虑在内,通过约束单元避免局部屈曲并且提出了在核心单元与约束单元之间设置功能性的间隙。滞回耗能表现及受力,塑性位移等由有限元分析软件模拟得出。接着,因为屈曲约束消能支撑混凝土框架中的节点板不仅受到支撑传来的力也同时受到框架作用影响而受力,所以建立若干有限元模型来分析节点板与梁以及节点板与柱界面受力状况。发现框架作用显著地影响节点板表面受力分布状况。运用简化支撑模型来代表节点板进行框架作用受力的计算。此外,运用广义均匀力法代替一般均匀力法来为节点板设计及构造提供更大的自由度。节点板表面受力要求应该将支撑最大轴向承载力和框架中可能产生的梁端剪力结合考虑。通过理论计算和有限元分析的复核结果确定了一个合理可行的基于性能的设计方法。同时也研究节点板边缘加劲肋的不同宽度对于减少节点板端部应力集中的效果。并且总结了对于屈曲约束消能支撑-混凝土框架节点板抗震设计的建议和流程。最后,对一个配置屈曲约束支撑消能器理想化10层钢筋混凝土结构进行了分析,根据消能器不同的布置和数量定义了三个方案。在不同的设防水准下(多遇地震和罕遇地震),采用反应谱法和动力弹塑性时程分析方法模拟分析得到了重点参数如层间位移,角位移,底部剪力以及顶层位移等并且计算得到罕遇地震下的结构附加阻尼比。通过三个方案之间以及三个方案与原结构得出的参数的对比分析可以得出,在地震作用下,结构中设置屈曲约束支撑消能器,其层间位移、层间剪力和顶层位移等都较原结构有了减小,减轻了结构在地震作用下的动力响应,减震效果较为显著。同时,结构中设置屈曲约束支撑消能器后会使结构的刚度适当增加,罕遇地震下结构的阻尼比有显著增加,结构的耗能能力提升。结构的减震效果主要取决与屈曲约束支撑消能器的布置、数量以及自身的耗能能力,另外结构顶部附近受地震影响较小,可适当减少消能器的布置。
【关键词】：屈曲约束消能支撑 节点板 屈曲约束消能支撑混凝土框架结构 附加阻尼比 有限元分析
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU398;TU352.11
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-27
• 1.1 消能减震的概述11-13
• 1.1.1 消能减震的概念11
• 1.1.2 消能减震的原理11-12
• 1.1.3 消能减震结构的优越性及应用12-13
• 1.2 屈曲约束支撑消能器及其消能体系的研究现状和进展13-24
• 1.2.1 屈曲约束支撑消能器的简介13-16
• 1.2.2 屈曲约束支撑消能器的研究和应用现状16-21
• 1.2.3 屈曲约束消能支撑框架结构体系概念及研究现状21-24
• 1.3 屈曲约束消能支撑及其消能体系现有研究的不足24-25
• 1.4 研究内容与方法25-27
• 第二章 屈曲约束支撑消能器的改进设计分析27-39
• 2.1 屈曲约束支撑消能器的原理27
• 2.2 新型有标准组件的屈曲约束支撑消能器的设计分析27-38
• 2.2.1 新型有标准组件的屈曲约束支撑的概念与设计参数27-29
• 2.2.2 受剪基本消能单元的设计参数29-31
• 2.2.3 限位套筒设计31-33
• 2.2.4 数值模拟分析33-38
• 2.3 小结38-39
• 第三章 屈曲约束支撑消能器与框架结构节点板的设计分析39-66
• 3.1 屈曲约束消能支撑框架节点板设计的基本理论与方法39-53
• 3.1.1 屈曲约束消能支撑框架节点板主要研究的问题39-40
• 3.1.2 屈曲约束消能支撑框架节点板的通用设计方法40-44
• 3.1.3 框架作用效应44-47
• 3.1.4 屈曲约束消能支撑轴向力与框架作用效应的结合47-50
• 3.1.5 锚固部分设计50-53
• 3.2 屈曲约束消能支撑框架节点板数值模拟分析53-64
• 3.2.1 屈曲约束消能支撑框架节点板数值模拟分析模型53-55
• 3.2.2 屈曲约束消能支撑框架节点板梁柱界面受力分析55-59
• 3.2.3 节点板连接部分的极限状态和设计流程59-60
• 3.2.4 对于节点板边缘加劲肋的模型建立和有限元分析60-64
• 3.3 屈曲约束消能支撑框架节点板设计建议64-65
• 3.3.1 屈曲约束消能支撑框架节点板设计建议64-65
• 3.4 小结65-66
• 第四章 屈曲约束消能支撑混凝土框架结构分析66-108
• 4.1 屈曲约束消能支撑-混凝土框架设计方案与结构模型66-73
• 4.1.1 屈曲约束消能支撑模型66-67
• 4.1.2 屈曲约束消能支撑-混凝土框架设计方案67-72
• 4.1.3 有限元分析中相关参数72-73
• 4.2 结构多遇地震下响应的分析73-83
• 4.2.1 输入的地震波73-75
• 4.2.2 多遇地震下结构的响应75-83
• 4.2.3 多遇地震下结构的附加阻尼比计算83
• 4.3 结构罕遇地震下响应的分析83-107
• 4.3.1 罕遇地震下结构的响应83-91
• 4.3.2 罕遇地震下结构的附加阻尼比计算91-96
• 4.3.3 不同方案在罕遇地震下的顶层位移96-107
• 4.4 小结107-108
• 第五章 总结108-110
• 参考文献110-120
• 致谢120-121
• 攻读学位期间发表论文121

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