薄壁钢板组合截面PEC柱—钢梁BRS板部分自复位连接组合框架抗震性能研究
发布时间：2021-11-03 13:21
薄壁钢板组合截面PEC柱是采用三片薄钢板焊接而成的H形截面,并在翼缘两边以一定的疏密间距焊接横向拉结筋（防止外包钢骨架局部屈曲）,最后从柱端板预留孔洞内向腹板两侧浇筑相应强度的混凝土。为了尽量发挥出混凝土三向受压承载力高的优点,采用钢板混凝土组合截面这种形式能明显提高混凝土对结构构件刚度和承载力的贡献,提高结构构件的水平抗侧刚度、改善结构部件的抗震延性以及避免了钢管混凝土结构和预制混凝土结构梁柱节点施工的不便。自复位结构是通过在结构的主要受力构件上,如柱、梁、墙,合理地设置自复位构件和辅助耗能件,实现结构震后耗能并能自行复位、减小残余变形和降低震后修复成本的目的。相比于一般结构形式,自复位结构的主要受力构件不会受到过大损伤,耗能件通过螺栓与主体结构连接,易于更换与维修。为系统研究底部两层单跨薄壁钢板组合截面PEC柱—钢梁BRS板部分自复位连接组合框架结构的抗震性能,本文基于课题组在自复位节点连接和中间层框架的研究结果,结合实验室条件设计制作1榀组合框架底部两层子结构1:2缩尺试验试件,并用作动器对其施加水平低周循环往复荷载。首先基于试验现象和测试数据,整理得到试件破坏模式与滞回特征曲线...
【文章来源】：苏州科技大学江苏省
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
屈服体系
在过去的几十年里，国家越来越重视地震灾害带来的直接与间接的社会影响和经济损失，国内结构抗震领域的研究得以蓬勃发展，经历了从被动遭受地震带来建筑的破坏与人员伤亡到主动基于性能的建筑抗震设防的发展过程。目前诸多国家建筑抗震设计规范都主要集中在 “大震不倒”的设计目标上，即保证在遭遇罕遇地震时，建筑物具有一定缓慢倒塌的延性，即要求有良好的耗能能力，见图 1.1，从而给人们足够的逃脱时间，最大化保证人民生命财产安全。但是随着近些年抗震建筑设计积累的经验、动力学基础理论快速的发展、塑性结构变形的深刻理解和有限元分析工具的进步，出现了以美国为代表的建筑大国提高结构抗震性能的设防目标：在设防烈度下结构要求保证生命财产安全，在罕遇地震下结构可以抗倒塌。我国现行建筑抗震设计规范使用“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设防三水准。中震可修是指当地建筑遭遇设防烈度地震，建筑结构在地震作用下维持其必要的整体性，震后通过局部修复加固恢复震前水平，继续满足其正常使用的要求。因此如何使建筑结构震后的残余变形在正常使用范围内，保证结构主要受力构件不出现严重破坏，从而改善结构的抗震性能、降低结构震后修复成本，由此这种新型的自复位结构概念应运而生，见图 1.2。
Garlock[20]对一种自复位梁柱连接方式进行了分析和实验研究，如图1.5，该节点连接采用梁上下设置角钢、梁中设置高强度后张拉钢绞线，延伸至预应力抗弯钢框架的多个支座上，其中节点角钢是系统的主要耗能元件。本研究的一个主要成果是基于性能的设计方法，以满足设计基准地震(DBE)下的正常使用(IO)性能和遭遇罕震(MCE)下的防倒塌 (CP)目标。图 1.5 自复位梁柱连接示意图2002 年 Christopoulos 等[21]设计了一种预应力摇摆梁柱连接，称为后张拉耗能连接，它依靠 Garlock 设计的连接屈服单元来耗能，主要分析研究具有旗状滞后的一般自复位系统地震响应。该实验方案包括对耗能杆的初始测试以确定构件的循环响应，并评估连接件在拉伸和压缩屈服方面的有效性。试验表明：高强螺纹筋具有稳定的滞回响应和良好的耗能特性，在塑性变形的循环过程中，由于杆件螺纹部分的永久变形累积，当从受拉加载过渡到压应力加载时杆件会发生滑移。2003 年，Holden 等[22]测试了两个与 Rahman 和 Restrepo(2000)试验尺寸相同的缩尺预制混凝土墙体单元。其中一个试件采用常规加固方式，墙体采用钢纤维混凝土浇筑，用于模拟现浇刚性混凝土墙体，而另一个单元采用预留孔洞的加固形式，采用碳纤维筋这种无粘结后张拉耗能材料。
【参考文献】：
期刊论文
[1]自复位钢筋混凝土框架结构及其拟静力试验[J]. 吕西林,姜淳,卢煦. 工程科学与技术. 2018(03)
[2]摩擦耗能型SMA杆自复位梁柱节点滞回性能分析[J]. 李灿军,周臻,谢钦. 工程力学. 2018(04)
[3]T形件焊接加强型连接新型PEC柱-钢梁组合框架结构抗震性能数值模拟[J]. 郭通达,方有珍,袁园,蔡珊珊. 钢结构. 2018(02)
[4]预应力自复位装配式混凝土框架节点抗震性能研究[J]. 刘航,王胜,王海深,潘鹏,张国伟. 建筑技术. 2018(01)
[5]新型自复位K型偏心支撑钢框架抗震性能分析[J]. 刘文渊,孙国华,冷捷,张龙. 工程抗震与加固改造. 2017(06)
[6]薄钢板PEC柱-削弱截面钢梁框架层间抗震试验研究[J]. 方有珍,戴雅萍,王辰宇,赵宏康,杨彬. 西南交通大学学报. 2017(04)
[7]BRS板部分自复位连接新型卷边PEC柱-钢梁组合框架边节点抗震机理试验[J]. 方有珍,赵帅领,徐飞,金晶,汪逸萍. 河海大学学报(自然科学版). 2017(04)
[8]摩擦耗能部分自复位连接组合框架边节点抗震性能试验研究[J]. 方有珍,马雪玉,耿苏齐,金晶,汪逸萍. 工程科学与技术. 2017(03)
[9]新型自复位方钢管混凝土框架的抗侧刚度研究[J]. 王先铁,刘立达,周绪红,贺博,郑江. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2016(06)
[10]新型PEC柱-钢梁摩擦耗能部分自复位节点抗震性能数值模拟[J]. 赵凯,方有珍,杨永龙. 工程抗震与加固改造. 2016(03)
本文编号：3473760
【文章来源】：苏州科技大学江苏省
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
屈服体系
在过去的几十年里，国家越来越重视地震灾害带来的直接与间接的社会影响和经济损失，国内结构抗震领域的研究得以蓬勃发展，经历了从被动遭受地震带来建筑的破坏与人员伤亡到主动基于性能的建筑抗震设防的发展过程。目前诸多国家建筑抗震设计规范都主要集中在 “大震不倒”的设计目标上，即保证在遭遇罕遇地震时，建筑物具有一定缓慢倒塌的延性，即要求有良好的耗能能力，见图 1.1，从而给人们足够的逃脱时间，最大化保证人民生命财产安全。但是随着近些年抗震建筑设计积累的经验、动力学基础理论快速的发展、塑性结构变形的深刻理解和有限元分析工具的进步，出现了以美国为代表的建筑大国提高结构抗震性能的设防目标：在设防烈度下结构要求保证生命财产安全，在罕遇地震下结构可以抗倒塌。我国现行建筑抗震设计规范使用“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设防三水准。中震可修是指当地建筑遭遇设防烈度地震，建筑结构在地震作用下维持其必要的整体性，震后通过局部修复加固恢复震前水平，继续满足其正常使用的要求。因此如何使建筑结构震后的残余变形在正常使用范围内，保证结构主要受力构件不出现严重破坏，从而改善结构的抗震性能、降低结构震后修复成本，由此这种新型的自复位结构概念应运而生，见图 1.2。
Garlock[20]对一种自复位梁柱连接方式进行了分析和实验研究，如图1.5，该节点连接采用梁上下设置角钢、梁中设置高强度后张拉钢绞线，延伸至预应力抗弯钢框架的多个支座上，其中节点角钢是系统的主要耗能元件。本研究的一个主要成果是基于性能的设计方法，以满足设计基准地震(DBE)下的正常使用(IO)性能和遭遇罕震(MCE)下的防倒塌 (CP)目标。图 1.5 自复位梁柱连接示意图2002 年 Christopoulos 等[21]设计了一种预应力摇摆梁柱连接，称为后张拉耗能连接，它依靠 Garlock 设计的连接屈服单元来耗能，主要分析研究具有旗状滞后的一般自复位系统地震响应。该实验方案包括对耗能杆的初始测试以确定构件的循环响应，并评估连接件在拉伸和压缩屈服方面的有效性。试验表明：高强螺纹筋具有稳定的滞回响应和良好的耗能特性，在塑性变形的循环过程中，由于杆件螺纹部分的永久变形累积，当从受拉加载过渡到压应力加载时杆件会发生滑移。2003 年，Holden 等[22]测试了两个与 Rahman 和 Restrepo(2000)试验尺寸相同的缩尺预制混凝土墙体单元。其中一个试件采用常规加固方式，墙体采用钢纤维混凝土浇筑，用于模拟现浇刚性混凝土墙体，而另一个单元采用预留孔洞的加固形式，采用碳纤维筋这种无粘结后张拉耗能材料。
【参考文献】：
期刊论文
[1]自复位钢筋混凝土框架结构及其拟静力试验[J]. 吕西林,姜淳,卢煦. 工程科学与技术. 2018(03)
[2]摩擦耗能型SMA杆自复位梁柱节点滞回性能分析[J]. 李灿军,周臻,谢钦. 工程力学. 2018(04)
[3]T形件焊接加强型连接新型PEC柱-钢梁组合框架结构抗震性能数值模拟[J]. 郭通达,方有珍,袁园,蔡珊珊. 钢结构. 2018(02)
[4]预应力自复位装配式混凝土框架节点抗震性能研究[J]. 刘航,王胜,王海深,潘鹏,张国伟. 建筑技术. 2018(01)
[5]新型自复位K型偏心支撑钢框架抗震性能分析[J]. 刘文渊,孙国华,冷捷,张龙. 工程抗震与加固改造. 2017(06)
[6]薄钢板PEC柱-削弱截面钢梁框架层间抗震试验研究[J]. 方有珍,戴雅萍,王辰宇,赵宏康,杨彬. 西南交通大学学报. 2017(04)
[7]BRS板部分自复位连接新型卷边PEC柱-钢梁组合框架边节点抗震机理试验[J]. 方有珍,赵帅领,徐飞,金晶,汪逸萍. 河海大学学报(自然科学版). 2017(04)
[8]摩擦耗能部分自复位连接组合框架边节点抗震性能试验研究[J]. 方有珍,马雪玉,耿苏齐,金晶,汪逸萍. 工程科学与技术. 2017(03)
[9]新型自复位方钢管混凝土框架的抗侧刚度研究[J]. 王先铁,刘立达,周绪红,贺博,郑江. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2016(06)
[10]新型PEC柱-钢梁摩擦耗能部分自复位节点抗震性能数值模拟[J]. 赵凯,方有珍,杨永龙. 工程抗震与加固改造. 2016(03)
本文编号：3473760
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