新型卷边PEC柱（柱弱轴）—钢梁部分自复位摩擦耗能型连接组合框架抗震性能研究

发布时间：2020-05-03 15:02

【摘要】：自复位结构的提出很好地解决了目前国内外建筑震后残余变形过大、修复难度加大以及相应成本增加等问题,通过在结构主体部件上增设预拉杆并配合辅助耗能构件,利用预拉杆的预应力实现自复位效果、减少残余变形,并依靠耗能件耗散地震能量。课题组在基于国内外自复位结构研究基础上,并结合自身所提出的PEC柱相关课题的研究成果,提出了一种基于性态目标设计的新型卷边PEC柱-钢梁部分自复位摩擦耗能型连接形式,在设计目标地震荷载作用下,连接以摩擦耗能为主,在超过设计地震荷载作用后,结构主体构件进一步发挥作用,避免了传统自复位结构中安全冗余度过大的问题,因此部分自复位连接形式具有着更广泛的应用领域与理论研究价值,一系列试验与模拟研究表明,该新型部分自复位连接形式具有良好的自复位效果与耗能能力,实现了复位、耗能、安全冗余度三者的有机统一。为了进一步研究新型卷边PEC柱-钢梁部分自复位摩擦耗能型连接组合框架的抗震性能,本文对一个柱底在铰接条件下的1榀两层新型卷边PEC柱(弱轴)-钢梁部分自复位摩擦耗能型连接组合框架进行低周往复拟静力试验,结合试验现象与数据分析框架的传力机理与力学性能,并通过有限元软件进行建模分析验证,同时通过模拟考察研究各参数对框架性能的影响。研究结果表明:在柱底铰接条件下,试件的上层抗侧刚度大于下层抗侧刚度,下层受力进程较上层结构更快,层间自复位效果良好;模拟试件的承载力与刚度大于实际试件,试件滞回曲线与模拟试件的滞回曲线发展规律基本一致;柱底固接的试件相比柱底铰接的试件具有更高的承载力与抗侧刚度,其受力发展进程快于柱底铰接的框架;仅在T形件翼缘外侧布置螺栓的试件由于T形件内翼缘的翘曲变形没有进入承压型受力模式,受力进程滞后;基于不同性能要求的建筑,可以通过改变T形件上长圆孔的尺寸来控制结构的受力进程;竖向力加快了PEC柱中的受力进程的发展,对结构抗震性能影响较小;在低周往复拟静力试验中,当加载至中震层间侧移角限值2%时,试件整体残余侧移转角为0.0026rad,在加载至相对侧移的3%前,结构的耗能基本由部分自复位摩擦耗能连接提供,加载至大震限值3.5%时,整体的残余侧移转角为0.008rad,框架具有良好的自复位效果,当加载至相对侧移的4%时,结构的承载力仍处于上升趋势;该组合框架具有良好的自复位效果、耗能能力以及良好的抗倒塌能力,并能在结构进入承压型受力模式后,试件主体构件进一步发挥作用。
【图文】：

试件,节点,角钢,摩擦面

苏州科技大学硕士学位论文第一章绪论式中：2 为摩擦面数，，μ 为摩擦系数(0.4~0.5)，N 为摩擦面的法向压力。动摩擦系数与静摩擦系数基本相同。2001 年，2002 年 Ricles[14]和 Garlock 提出了一种将梁端上下翼缘用角钢与柱翼缘通过螺栓连接的节点形式，角钢作为梁柱连接处的耗能件，预应力钢绞线锚固在柱侧板处提供节点处的恢复力矩来防止结构产生的残余转角与变形，并对设计试件的一系列试验研究，如图 1.1 所示。研究结果表明：在节点连接设计合理的情况下，连接节点的非弹性变形受角钢控制。

框架结构,受力机理,节点构造,框架结构

点的非弹性变形受角钢控制。图 1.1 节点与试件构造2003 年，2005 年 Rojas 等[15]针对抗震钢框架提出了一种预应力摩擦阻尼连接(PTfriction damped connection，简称 PFDC)。PFDC 使用开槽剪切片将柱连接到梁腹板，摩擦耗能件设置在梁顶与梁底翼缘上，梁柱则通过设置 T 形件使用螺栓连接，连接构造与设计机理如图 1.2 所示，研究表明：采用 PFDC 连接的框架结构对比传统框架结构没有明显的残余变形。
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU352.11

【参考文献】