利用开洞钢板剪力墙耗能的多层自复位结构体系试验研究

发布时间：2020-05-27 15:41

【摘要】：钢板剪力墙自复位钢框架结构结合了钢板剪力墙耗能能力与自复位框架复位性能。在地震作用下可以保证结构主体免于破坏同时还节约了震后修复成本。开圆洞钢板剪力墙自复位钢框架结构(简称SC-PSPSW)作为钢板剪力墙自复位框架结构的改进形式,在墙板上有规律的开洞可以缓解墙板在受剪过程中因拉压力带作用而产生较大面外屈曲变形,可以充分发挥其耗能能力。本文主要针对其抗震性能,结合理论分析进行一系列单跨缩尺1:2空框架及内嵌开圆洞钢板剪力墙自复位框架结构的试验研究,分析不同设计参数对结构耗能及复位性能的影响。论文主要内容如下:(1)利用钢板剪力墙理论刚度推导出开圆洞钢板剪力墙理论抗侧刚度,并推导开圆洞钢板剪力墙自复位框架初始弹性刚度,根据试验结果进行验证,理论值与实测值误差稳定在20%以内。(2)设计了五种不同开圆洞形式内嵌钢板剪力墙来进行参数试验研究。试验通过应变片检测钢框架受力情况,确保框架始终处于弹性受力范围内。从结构滞回曲线,骨架曲线,预应力变化,Mises应力,耗能及复位效果等方面可以分析出开圆洞钢板剪力墙自复位框架承载力相比于钢板剪力墙自复位框架结构略有下降,但是复位性能比钢板剪力墙自复位框架结构更佳,结构整体抗震性能得到提高。(3)研究发现剪力墙板开洞率的大小对框架结构承载力影响较大,结构内嵌墙板开洞率越小,墙板刚度削弱越小,结构承载力越大。同时墙板开洞率越小,结构耗能越大。墙板开洞直径的大小对结构复位性能影响不大,结构耗能能力随墙板开洞直径的增大而减小。圆洞分布形式以墙板中心为对称点向四周呈菱形内外相切布置对结构承载力削弱严重,墙板圆洞呈正方形均匀分布对结构耗能能力提升显著,而圆洞间隔列阵分布的墙板则对结构耗能产生不利影响。
【图文】：

建筑物倾斜

图 1-1 台湾地震建筑物倾斜图 1-2 汶川地震中教学楼前倾图 1-1 和图 1-2 表示建筑物在地震作用下发生严重倾斜，为了减轻建筑结构在地震作用下的破坏程度，避免人员和财产的损失，对于结构抗震研究十分有必要。传统钢结构在地震荷载作用下的破坏形式主要有梁柱节点破坏、构件破坏、结构倒塌破坏，一旦发生破坏，其残余变形往往较大，这对震后修复带来了很大难度。Garlock[1-2]，Ricles[3]和 Christopoulos 等[4]研究了一种新型可复位钢结构，可以有效缓解地震对结构的破坏。这种新型钢结构通过在不同位置布置各种耗能装置，在地震作用中抵消一部分地震能量。结构因地震作用产生变形时，震后可通过事先施加在钢绞线或高强螺纹钢筋上的预应力使结构的倾斜部分，甚至完全恢复震前状态。Omid Ahmadi 和 JamesM. Ricles 等[5]对该自复位结构进行模拟并验证了上述结构的受力机理。这种新型复位结构的耗能装置最先主要集中在节点处，通过耗能钢棒或摩擦件等耗能元件抵消部分地震能量。随着研究的不断深入，人们发现薄钢板屈曲后强度仍有很大富余度可以利用，且薄钢板在地震作用下发生塑性变形，可以消耗较多地震能量，因此薄钢板剪力墙作为自复位结构耗能元件开始受到众多学者的关注与研究。在此研究基础上，作为耗能元件的钢板剪力墙出现不同形式，如开缝钢板剪力墙、开洞钢板剪力墙等。在罕

自复位,节点

大学硕士论文简称 MRFs）的研究为钢框架梁柱节点提供了新的焊接方式，但大震作用下结构易发生永久变形而未被广泛采用。目前 MRFs 结构以后张拉 PT 连接代替焊接。Wolski 等[21]在 MRFs 研究基础上，于避免地震破坏的新型框架梁柱节点，该节点梁端下翼缘具有摩），同时后张拉预应力钢绞线贯穿于横梁内并固定于柱外翼缘，FD 在地震作用中消耗地震能量，，从而避免主体结构的塑性损伤结构提供震后自复位能力。这种节点的连接方式能够保证梁柱始终，且不需要焊接。同时为了研究 BFFD 摩擦件、节点连接方式和加环加载下对节点性能的影响，进行了一系列试验研究。研究结果节点提供可靠的耗能能力，且在预应力钢绞线作用下，节点能够
【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】：TU398.2

【参考文献】