新型自复位延性剪切薄板支撑钢框架结构的滞回性能试验研究

发布时间：2020-07-29 09:12

【摘要】：自复位延性剪切薄板支撑钢框架结构主要由半刚接钢框架、自复位延性剪切薄板钢支撑(Self-certering Braced Ductile Shear Panel,简称SC-BDSP)组成,具有抗侧刚度大、承载力高、耗能稳定、震后残余变形小等优点,在地震区具有良好的应用前景。目前,本课题组已开展了延性剪切薄板钢支撑的试验研究,但尚未对SC-BDSP及自复位延性剪切薄板支撑钢框架结构进行相关研究。基于此,本文采用试验、数值模拟与理论分析相结合的方式对此类结构的滞回性能进行了系统研究,主要完成以下工作:(1)设计制作了6个1:3缩尺的SC-BDSP试件,并对其进行了低周往复加载试验。基于试验研究了剪切板尺寸、剪切板形式、加载制度、复位材料(SMA)用量对SC-BDSP滞回性能、复位效果、变形及延性、抗侧刚度及能量耗散等性能的影响;(2)设计制作了2榀1:3缩尺的单层、单跨半刚接钢框架试件,1榀1:3缩尺的单层、单跨自复位延性剪切薄板支撑钢框架试件,并对其进行了低周往复加载试验。基于试验研究了节点类型对此类单层结构的滞回性能、复位效果、变形及延性、抗侧刚度及能量耗散等的影响;(3)基于ANSYS有限元软件对SC-BDSP系列试件进行精细化数值模拟,并与试验结果进行了对比,验证了数值模拟的可靠性和合理性;(4)设计了6个系列17个两层、单跨自复位延性剪切薄板支撑钢框架试件,系统分析了剪切板高厚比、SMA用量、SMA种类、节点类型以及框架的高跨比等设计参数对此类结构滞回性能的影响,重点考察了复位系统、耗能系统对其抗震性能的影响。
【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】：TU391
【图文】：

剪切板,延性,博士,残余变形

意义地震[1-3]造成的人员伤亡虽已下降，经抗震设计结构过大的塑性残余变形不仅使建筑物结构使大困难。结构虽然满足了“小震不坏，中震可后存在较大的残余变形甚至可能会进一步加大时，修复或加固成本将高于重建成本，最后只因此，开发震后残余变形小、具有自复位功能的经济损失有重要意义。学者通过在梁柱节点[4-7]、钢支撑、柱脚[8-9]以及状记忆合金（SMA）以及弹簧等部件来实现结钢支撑具有抗侧刚度大、易安装等优点，诸多学iannuzzi[11]提出了延性剪切板的新型抗震框架系撑连接一系列剪切板组成，具有水平承载力高能力优良等特点。

滞回曲线,构造详图

因此，开展具有复位功能新型结构体系的研究已成为当前抗震研究领域以下主要介绍本课题所涉及的自复位支撑的研究现状及发展动态。Dolce 等[12]（2000）开发了一种新型耗能装置，该装置含耗能及复位双重功计了 1 个足尺、3 个 1/3.3 缩尺的自复位支撑试件，该支撑通过奥氏体状态i 基 SMA 实现复位功能，利用马氏体或施加预应力的奥氏体状态下的 NiTi 基耗能功能。试验分为三组：（1）仅设置施加预应力下的奥氏体棒材；（2）仅体棒材；（3）同时设置耗能系统及复位系统。试验结果表明：第一组试件的饱满，呈现明显的三线段特征；第二组试件的滞回曲线虽饱满，但其强化现第三组试件具有理想的耗能及复位功效。Zhang & Zhu 等[13-14]（2007）提出一种可重复使用的耗能支撑，简称 RHDDB 由上、下滑块和两组 Ni-Ti 基 SMA 线材组成，该支撑无论受拉或受压总SMA 受拉提供复位力。为减少滑块的摩擦效应，Zhu 等在两钢板之间加入 T文献[14]为增强支撑的耗能能力，在 RHDB 滑块上设置预紧螺栓形成新型摩尼支撑，简称 SFDB，构造详图见图 1.2。此外，通过试验验证了 SFDB 的位功能，并提出了 SFDB 中心支撑钢框架结构基于位移设计方法。

滞回曲线,构造详图,聚酰胺纤维

士论文 ring Energy Disspatation，简称 SCED），见图 1.3。该支撑系应力高强聚酰胺纤维束构成。通过内外套筒之间摩擦片的加预应力的高强聚酰胺纤维束提供复位功能。ChristopoulD，对其进行了低周往复加载试验。试验结果表明：当支撑轴ED 的复位效果良好，也拥有较好的耗能性能。此外，ChriSCED 支撑的足尺、单层、单跨钢框架的拟动力试验。结果滞回曲线呈明显的“旗帜”状，且当承载力卸载至零时，结构复位效果。

【参考文献】