带弹簧可抬起柱脚的连柱支撑钢结构抗震性能研究
发布时间：2020-12-02 05:59
带弹簧柱脚的连柱支撑钢框架结构是一种新型的构件可更换结构,在连柱柱脚处设置了弹簧,被释放了部分柱脚约束,在多遇地震和设防地震烈度作用下,连柱柱脚可以向上抬起,耗能连梁两端发生错动,率先发生弹塑性变形,吸收地震能量,而主结构仍保持弹性状态或极少部分达到屈服状态。震后仅需替换破坏的耗能连梁,便可使结构恢复正常的使用功能,不会对结构的刚度、承载能力和延性等抗侧力性能产生明显影响。在罕遇地震作用下,连柱柱脚抬起高度达到限值,柱脚被约束,整个结构抗侧刚度增加,提高整体结构的抗侧能力。由于连柱柱脚处可以抬起,耗能连梁进入塑性耗能,减小了结构的地震响应,可以避免建筑结构的直接倒塌。为了研究连柱支撑钢结构的抗震性能,本文主要做了以下几项工作:(1)设计并制作了3层单跨和2层单跨带弹簧柱脚的连柱支撑钢框架,进行低周往复加载试验研究,并各替换了一次耗能连梁。试验结果表明:带弹簧柱脚的连柱支撑钢结构是理想的构件可替换结构体系,水平荷载作用下,一侧连柱柱脚向上抬起,另一侧柱脚可作为“铰”,结构发生摆动,耗能连梁塑性充分发展。顶点位移比在1.5%之前,主结构构件基本处于弹性状态,替换耗能连梁对结构的承载力、刚度...
【文章来源】：苏州科技大学江苏省
【文章页数】：129 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
旧金山奥克兰海湾大桥
图 1.1 连柱钢框架结构 图 1.2 连柱支撑钢框架结构1.2 连柱结构体系的研究进展连柱体系的概念最早出现在桥梁工程中。美国旧金山-奥克兰的海湾大桥[4]两个塔杆之间设置剪切型耗能连梁（图 1.3 和图 1.4），地震作用下，通过耗能连梁变形耗散地震能量，保证大桥良好的抗震性能。耗能连梁可以设置在沿塔杆高度方向的任意位置，并且不会影响大桥的外观和箱型梁内的交通空间。
图 1.5 连柱钢框架结构弹性阶段 快速恢复阶段防倒塌阶段VΔΔy1Δy2Vy1Vy2图 1.6 连柱钢结构 Pushover 曲线2009 年，Dusicka，Berman 及 Purasinghe[6]针对耗能连梁的变形特点，提出了一种实用的连接方式。在耗能连梁两个端部各焊接一块端板，并用高强螺栓固定在柱上便于地震后更换。该连接方式存在的问题是：耗能连梁端部的塑性应变较大，端部容易发生断裂。为了降低端部发生破坏的可能性，提出了端部设置加劲肋的设计方法（图1.7）。利用有限元软件 ABAQUS 对比分析了端部连接处设置或不设置加劲肋的应力状态（图 1.8），结果表明：耗能连梁端部设置加劲肋可以减小塑性发展程度，最大塑性应力从端板处向耗能连梁中部转移，避免了耗能连梁端部发生破坏。
【参考文献】：
期刊论文
[1]摇摆减震框架结构抗震性能试验研究[J]. 张国伟,赵紫薇,吴继丰,陈鹏. 工业建筑. 2018(11)
[2]长圆孔腹板耗能梁段滞回性能研究[J]. 吴清怡,赵宝成. 工程抗震与加固改造. 2018(03)
[3]从16届世界地震工程大会看可恢复功能抗震结构研究趋势[J]. 吕西林,全柳萌,蒋欢军. 地震工程与工程振动. 2017(03)
[4]柱脚可抬起的连柱钢支撑结构抗震性能研究[J]. 刘尚,赵宝成. 工程抗震与加固改造. 2017(03)
[5]Y形偏心支撑竖向布置方式对结构抗震性能的影响[J]. 唐成杰,赵宝成. 建筑科学. 2016(07)
[6]含摩擦阻尼器钢连梁的往复加载试验[J]. 师骁,王彦栋,曲哲,纪晓东. 工程力学. 2016(S1)
[7]连柱支撑与K形偏心支撑钢结构的Pushover对比分析[J]. 刘磊,赵宝成. 苏州科技学院学报(工程技术版). 2016(02)
[8]柱端铰型受控摇摆式钢筋混凝土框架抗震性能的振动台试验研究[J]. 鲁亮,江乐,李鸿,吕西林. 振动与冲击. 2016(04)
[9]配置耗能梁的复合高强钢框架抗震性能试验研究[J]. 陈以一,柯珂,贺修樟,刘志瑞. 建筑结构学报. 2015(11)
[10]可更换钢连梁抗震性能试验研究[J]. 纪晓东,王彦栋,马琦峰,钱稼茹. 建筑结构学报. 2015(10)
博士论文
[1]钢-混凝土组合结构体系抗震性能研究与地震易损性分析[D]. 刘阳冰.清华大学 2009
[2]既有多高层钢框架抗震鉴定指标体系及分析方法研究[D]. 王朝波.同济大学 2007
硕士论文
[1]基于构件性能的RC框架结构层间位移角性能指标限值研究[D]. 黄悠越.华南理工大学 2012
[2]基于IDA方法的RC框架结构地震易损性分析研究[D]. 李文博.西安建筑科技大学 2012
本文编号：2895101
【文章来源】：苏州科技大学江苏省
【文章页数】：129 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
旧金山奥克兰海湾大桥
图 1.1 连柱钢框架结构 图 1.2 连柱支撑钢框架结构1.2 连柱结构体系的研究进展连柱体系的概念最早出现在桥梁工程中。美国旧金山-奥克兰的海湾大桥[4]两个塔杆之间设置剪切型耗能连梁（图 1.3 和图 1.4），地震作用下，通过耗能连梁变形耗散地震能量，保证大桥良好的抗震性能。耗能连梁可以设置在沿塔杆高度方向的任意位置，并且不会影响大桥的外观和箱型梁内的交通空间。
图 1.5 连柱钢框架结构弹性阶段 快速恢复阶段防倒塌阶段VΔΔy1Δy2Vy1Vy2图 1.6 连柱钢结构 Pushover 曲线2009 年，Dusicka，Berman 及 Purasinghe[6]针对耗能连梁的变形特点，提出了一种实用的连接方式。在耗能连梁两个端部各焊接一块端板，并用高强螺栓固定在柱上便于地震后更换。该连接方式存在的问题是：耗能连梁端部的塑性应变较大，端部容易发生断裂。为了降低端部发生破坏的可能性，提出了端部设置加劲肋的设计方法（图1.7）。利用有限元软件 ABAQUS 对比分析了端部连接处设置或不设置加劲肋的应力状态（图 1.8），结果表明：耗能连梁端部设置加劲肋可以减小塑性发展程度，最大塑性应力从端板处向耗能连梁中部转移，避免了耗能连梁端部发生破坏。
【参考文献】：
期刊论文
[1]摇摆减震框架结构抗震性能试验研究[J]. 张国伟,赵紫薇,吴继丰,陈鹏. 工业建筑. 2018(11)
[2]长圆孔腹板耗能梁段滞回性能研究[J]. 吴清怡,赵宝成. 工程抗震与加固改造. 2018(03)
[3]从16届世界地震工程大会看可恢复功能抗震结构研究趋势[J]. 吕西林,全柳萌,蒋欢军. 地震工程与工程振动. 2017(03)
[4]柱脚可抬起的连柱钢支撑结构抗震性能研究[J]. 刘尚,赵宝成. 工程抗震与加固改造. 2017(03)
[5]Y形偏心支撑竖向布置方式对结构抗震性能的影响[J]. 唐成杰,赵宝成. 建筑科学. 2016(07)
[6]含摩擦阻尼器钢连梁的往复加载试验[J]. 师骁,王彦栋,曲哲,纪晓东. 工程力学. 2016(S1)
[7]连柱支撑与K形偏心支撑钢结构的Pushover对比分析[J]. 刘磊,赵宝成. 苏州科技学院学报(工程技术版). 2016(02)
[8]柱端铰型受控摇摆式钢筋混凝土框架抗震性能的振动台试验研究[J]. 鲁亮,江乐,李鸿,吕西林. 振动与冲击. 2016(04)
[9]配置耗能梁的复合高强钢框架抗震性能试验研究[J]. 陈以一,柯珂,贺修樟,刘志瑞. 建筑结构学报. 2015(11)
[10]可更换钢连梁抗震性能试验研究[J]. 纪晓东,王彦栋,马琦峰,钱稼茹. 建筑结构学报. 2015(10)
博士论文
[1]钢-混凝土组合结构体系抗震性能研究与地震易损性分析[D]. 刘阳冰.清华大学 2009
[2]既有多高层钢框架抗震鉴定指标体系及分析方法研究[D]. 王朝波.同济大学 2007
硕士论文
[1]基于构件性能的RC框架结构层间位移角性能指标限值研究[D]. 黄悠越.华南理工大学 2012
[2]基于IDA方法的RC框架结构地震易损性分析研究[D]. 李文博.西安建筑科技大学 2012
本文编号：2895101
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