【摘要】：传统中心支撑钢框架(concentrically braced frame,CBF)结构体系在结构损坏前侧移能力有限,在强震作用下中心支撑会发生屈曲而使结构产生较大残余侧移。而近年来发展的自复位中心支撑钢框架(self-centering concentrically braced frame,SC-CBF)结构体系具有较好的侧移能力,同时在强震作用下残余侧移较小。SC-CBF结构与传统CBF结构的显著差异在于:SC-CBF柱在侧向载荷作用下能够从基础上抬起,从而使框架产生刚体旋转,且垂直布置的预应力筋可提供恢复力使SC-CBF柱返回到初始位置,SC-CBF柱与重力柱之间布置的摩擦元件在水平惯性力的作用下可产生摩擦力来阻止SC-CBF柱的抬升,同时在循环载荷作用下可作为耗能元件消耗地震能量。本文讨论了SC-CBF结构在侧向荷载作用下的基本力学性能,根据结构性能水平以及性能目标,给出了SC-CBF结构基于性能的抗震设计方法。其次,利用基于性能的抗震设计方法对SC-CBF原型结构进行了设计计算,先前研究已经确定出框架的几何形状和摩擦系数是SC-CBF结构的关键设计参数,本文设计了三个不同跨度和三个具有不同摩擦耗能元件的SC-CBF结构,以探讨框架跨度以及摩擦力的变化对SC-CBF结构抗震性能的影响规律。最后,运用OpenSees有限元分析软件对SC-CBF结构进行有限元建模,对五个不同的SC-CBF结构模型进行非线性静力分析,研究了框架跨度和摩擦力的变化对结构刚度、构件截面尺寸、耗能能力、侧移能力以及柱消压时和预应力筋屈服时倾覆力矩的影响;同时,对这五个SC-CBF结构模型进行非线性动力分析,研究了框架跨度和摩擦力的变化对结构顶点侧移、预应力筋轴力、SC-CBF柱开口间隙以及摇摆响应等抗震性能的影响。研究分析结果表明:框架跨度和摩擦力对自复位中心支撑钢框架的抗震性能有显著的影响。框架跨度越大,预应力筋截面面积越小,预应力筋屈服时的顶点侧移能力越小,框架跨度的增加会增强结构的耗能能力;同时随着框架跨度的增加,SC-CBF柱开口间隙峰值响应增加,结构摇摆响应幅度增加,预应力筋屈服的概率增大。另外摩擦元件中摩擦力的增大也会使预应力筋截面面积减小,结构设计更加经济,摩擦力的增加会使结构的耗能能力增强,顶点侧移峰值响应和SC-CBF柱开口间隙峰值响应减小,结构的整体摇摆响应降低。
【图文】：
摩擦型阻尼器预制混凝土框架
图1.10双系统概念：(a)双系统的示意图，，(b)摇摆性能
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU391
【参考文献】
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3 宋子文;自复位耗能支撑结构的地震响应分析[D];哈尔滨工业大学;2010年
本文编号：
2671004
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