含屈曲约束柱的摇摆刚架抗震性能试验研究

发布时间：2020-06-02 04:59

【摘要】：可恢复功能抗震结构是指地震后不需修复或者稍加修复就可恢复使用功能的结构,一般可以通过加入预应力自复位元件和更换摇摆体系里集中耗能元件等方法实现,已成为地震工程领域的研究热点。针对普通钢支撑框架结构,已有学者提出采用屈曲约束支撑(Buckling-restrained Braces,BRBs)替换底层钢柱,罕遇地震下BRB率先屈服耗能,结构其它部分保持弹性并绕底部转动,类似摇摆体系控制主体结构变形,震后可通过更换损伤的BRB快速恢复结构功能,本文称之为含屈曲约束柱(Buckling-restrained Columns,BRCs)的摇摆刚架。然而,有研究指出摇摆体系与基础之间的连接构造复杂,BRB端部连接形式对其耗能能力有一定影响。此外,含屈曲约束柱的摇摆刚架(Rigid Rocking Frames with BRCs,RRFBs)连接性能研究鲜有报道。为此,本文以RRFB为研究对象,主要通过拟静力试验和数值模拟方法,重点研究连接形式对RRFB抗震性能和BRC性能的影响,具体的研究工作如下:(1)完成了5榀带有不同BRC及支座连接形式的RRFB结构拟静力试验,分析了BRC与摇摆刚架以及摇摆刚架与基础分别采用销轴、螺栓及焊接(刚接)连接时摇摆刚架及BRC的变形及破坏形式;并分析了含有不同连接形式的RRFB结构滞回曲线、强度及刚度退化、摇摆刚架柱底转角及BRC耗能等抗震性能的差别。(2)首先,通过使用ABAQUS软件建立有限元模型,研究上述试验中RRFB平面外变形及BRC破坏形式产生的原因;然后,分析施加侧向约束后含不同连接形式BRC的RRFB滞回曲线、BRC变形及预计断裂位置,结果表明施加侧向约束后结构的滞回曲线饱满,支座采用刚接时结构承载力较高;BRC采用不同连接时,其变形及预计断裂位置存在一定差别。(3)RRFB承载能力和耗能能力取决于BRC的设计和性能发挥,一旦BRC失效,将降低其抗震性能。为提高RRFB结构在BRC屈服后的抗震性能,提出双阶屈服型含屈曲约束柱的摇摆刚架(Two-level Yielding RRFB,TYRRFB),并对TYRRFB结构进行拟静力试验及数值模拟研究。结果表明相比于RRFB,TYRRFB在不影响BRC性能的前提下,能够进一步提高RRFB结构的抗震性能。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU352.11

【参考文献】