焊接高强钢梁柱节点地震损伤控制研究

发布时间：2020-07-12 20:30

【摘要】：随着我国城市化进程的发展,人口和财富日益集中,地震下建筑的破坏甚至倒塌,往往造成严重的经济损失与人员伤亡,震后建筑的中断使用,将进一步加剧损失,并可能导致产业链中断以及严重次生灾害的发生。提高城市的抗震防灾能力,实现建筑尤其是重要建筑大震后功能的快速恢复显得尤为重要。因此,需要探索大震下的低损伤、无损伤且在地震后可快速恢复的新型结构体系。本文针对损伤控制保险丝与高弹性高强钢主体结构结合的新型结构体系,采用试验和有限元模拟相结合的方法,对其带损伤控制保险丝梁柱节点的焊接连接性能、损伤控制效果与楼板效应进行研究,主要工作如下:(1)总结整理了可恢复结构的研究现状和高强钢在材料特性、焊接性能、工程应用等方面的研究发展动态,介绍了带保险丝的高强钢框架结构体系的组成和特点。(2)对焊接高强钢梁柱节点的抗震性能进行研究。开展了1个传统焊接节点与3个高强钢梁柱节点的足尺拟静力往复试验,研究了高强钢节点的抗震性能和构造方法,分析不同加载制度对其力学性能的影响,给出了适用于高强钢梁柱节点的连接形式和焊接工艺。(3)采用精细有限元分析方法,通过参数分析研究了保险丝对高强钢梁柱节点的损伤机理。对钢框架结构体系的既有研究进行总结,提出了带保险丝梁柱节点的精细有限元模型,并得到试验的有效性验证。采用建议模型,对保险丝处钢梁间缝隙宽度、保险丝长细比、保险丝强度、加载制度和是否采用预屈曲面外变形等五个方面进行参数分析,给出保险丝的优化设计参数。(4)采用足尺拟静力试验,研究了保险丝对带楼板梁柱节点损伤控制效果与工作机制。开展了1个无楼板的保险丝连接高强钢梁柱节点和4个带楼板的保险丝连接高强钢梁柱节点试验,研究了楼板效应对高强钢梁柱节点力学机理和损伤控制机制的影响,给出了带楼板情况下的保险丝设计建议。(5)在足尺试验基础上,建立了考虑楼板效应的带保险丝高强钢梁柱节点的精细有限元模型,给出了楼板作用下带保险丝高强钢梁柱节点的破坏过程细节,进一步分析和验证了试件的受力机理。
【学位授予单位】：中国地震局工程力学研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU391
【图文】：

滞回曲线,保险丝,高强钢,框架结构体系

验证了此类型 BRB 芯材在屈服前未发生屈曲，外包钢筋混凝土起到了防屈曲的效果；李国强等（2014）对三种截面形式的 TJ-BRB 试件进行了试验研究，滞回曲线饱满，受力稳定，具有良好的低周疲劳性能。此外，周云等（2016）提出的开孔钢板装配式BRB和侯和涛等（2018）提出的带可更换耗能角钢元件BRB等各类 BRB 形式，均表现出了稳定的耗能能力、优良的延性和抗震性能。邵铁峰等（2016）将角钢作为梁翼缘间的连接板，使其作为塑性变形集中和耗能的部件，起到保险丝的作用，通过试验证明其滞回耗能良好，梁柱基本保持弹性，可以通过仅更换角钢来实现结构功能的快速可恢复。Calaldo 等（2013）将钢板作为保险丝连接梁翼缘和腹板，对不同尺寸的 12 个保险丝试件进行试验研究，表明其具有耗散地震能量和塑性变形集中的作用，通过更换保险丝实现结构快速修复。1.3 课题的提出和研究内容1.3.1 课题的提出高强钢框架

示意图,示意图,硕士学位论文,高强钢

焊接示意图

高强钢焊接,试件

- 12 -图 2-2 高强钢焊接拉伸试件性试验 GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验第 1 部分：室温试验方法化管理委员会，2011）中对材性试验片的尺寸及试验要求，对试度的钢板分别截取三块材性试验片，在实验室的电液伺服万能

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