NES减震RC框架结构节点动力性能研究
发布时间：2020-11-05 20:54
结构被动控制因其不需要外部能源供给,且控制效果明显而被广泛的应用在各种类型建筑结构中。非线性能量阱(Nonlinear Energy Sink,NES)减震装置能够有效吸收地震能量达到减震效果,降低结构的地震响应。钢筋混凝土框架结构节点是结构关键传力部位,对结构抗震性能具有很大的影响。因此,对安装NES层间减震装置的钢筋混凝土框架结构梁柱节点动力特性研究具有重要的理论研究意义。本文进行了如下研究:(1)根据地震一致模拟相似率设计一个1:4的缩尺模型,进行了材料性能试验并完成该模型的施工;设计出一种NES减震装置,并对该减震装置进行了自振频率测试,测定该减震装置的自振频率范围。(2)将NES减震装置安装在五层钢筋混凝土框架模型上并进行振动台试验,研究减震装置对钢筋混凝土框架结构的减震效果。发现随着地震强度等级增大,结构自振频率逐渐降低,NES减震RC框架结构自振频率下降速度要低于普通框架结构的自振频率下降速度,表明NES减震装置能够有效提高RC框架结构抗震能力。通过对该框架一层节点处地震反应、节点的破坏模式以及结构自振频率进行研究分析,减震装置能够明显减少结构节点处梁柱纵筋应力、混凝土应力以及节点处剪力。节点处先后出现梁端塑性铰破坏和节点内剪切破坏,实现了框架结构“强柱弱梁”和“强节点、弱构件”的设计目标,有效保护节点。在地震作用下,节点处混凝土有拉压应变不对称分布情况,主要表现为压力,证明了节点处混凝土受力存在“斜压杆机制”。(3)将NES减震装置布置在不同层高,考察减震装置高度对结构节点动力性能的影响。通过分析节点处受力,在相同地震波作用下,减震装置放置层高越高,对节点的减震效果越好。(4)利用ABAQUS有限元模拟软件,按照试验模型的参数设置,模拟试验工况下层间NES减震装置对节点的减震控制效果,验证有限元模型的可靠性。有限元分析结果表明:在地震等级较小的情况下,ABAQUS软件模拟与实际试验结果吻合度较好,有限元分析具有一定的准确性;随着地震等级的增大,结构损伤不断加剧,结构处于塑性阶段,节点处受力模拟与真实试验结果会产生一定偏差。
【学位单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU375.4
【部分图文】：
１．１研究背景??地震是人类面临的自然灾害之一，往往会造成很大的经济损失和人员伤亡。地震会??造成地面破坏、建筑物的损坏甚至倒塌以及山体滑坡等直接灾害，同时也会造成一些次??生灾害，比如火灾、水灾以及核燃料泄露等。以目前科技水平来看，未来相当长的时间??中，预测地震的发生仍是世界性难题。提高建筑物的抗震能力，对于减少地震中的损失??具有重要作用。地震动对建筑结构的作用过程实际上就是地震动传入建筑结构，结构通??过自身的变形及弹塑性变形来消耗地震能量的过程。一般地震会使结构构件产生屈服，??因此在抗震设计中将一部分构件屈服，提高构件的延性和耗能能力。??我国的钢筋混凝土框架结构绝大多数属于抗弯框架，此类框架结构在地震中受损普??遍，震害多表现为填充墙和框架柱端破坏，在高烈度区有倒塌现象［１１梁、柱是ＲＣ框架??结构重要的构件，梁柱节点主要是指梁柱节点核心区及节点处邻近的框架梁端和柱端，??是梁柱传力关键部位，承受梁柱传来的弯矩、剪力和轴力，起着传递、分配内力的重要??作用。在混凝土框架结构设计规范中，梁柱节点抗震设计就是要保证梁柱节点核心区具??有足够的承载能力和一定的延性。多次震害调查可以看出［２－３］：地震会造成框架结构的节??点处柱端和核心区的严重破坏，从而引起结构倒塌，因此节点的抗震性能对结构整体的??
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?？?？??图２－１原型结构平面图??２．３试验模型设计??２．３．１模型配筋及平立面设计??综合考虑振动台的承载能力、尺寸以及吊装能力等因素后，将模型的缩尺比例定为??丨：４，选用微粒混凝土、钢筋和镀锌铁丝制成。模型配筋设计基本原则：根据抗弯能力??等效来对正截面承载能力进行模拟；根据抗剪能力等效原则，对斜截面承载能力进行模??拟［４９】。??（ｐ?？?？???２８５０＿?＾??厶卜?１６５０?，?１２００??ｚ?ｊ??（Ｂ＾－Ａｂ??Ｅ３＾ＨＤ??Ｚ－ｌ??１?１??Ｚ－ｌ??ｚ：ｌ，?一―??１６５０??１２００????２８５０???？?（２）?？??图２－２模型结构平面图??广?Ｍ?２４＞６?ｊ??／?７￣?４ｒ－Ｖ－Ｉ?／
【参考文献】
本文编号：2872174
【学位单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU375.4
【部分图文】：
１．１研究背景??地震是人类面临的自然灾害之一，往往会造成很大的经济损失和人员伤亡。地震会??造成地面破坏、建筑物的损坏甚至倒塌以及山体滑坡等直接灾害，同时也会造成一些次??生灾害，比如火灾、水灾以及核燃料泄露等。以目前科技水平来看，未来相当长的时间??中，预测地震的发生仍是世界性难题。提高建筑物的抗震能力，对于减少地震中的损失??具有重要作用。地震动对建筑结构的作用过程实际上就是地震动传入建筑结构，结构通??过自身的变形及弹塑性变形来消耗地震能量的过程。一般地震会使结构构件产生屈服，??因此在抗震设计中将一部分构件屈服，提高构件的延性和耗能能力。??我国的钢筋混凝土框架结构绝大多数属于抗弯框架，此类框架结构在地震中受损普??遍，震害多表现为填充墙和框架柱端破坏，在高烈度区有倒塌现象［１１梁、柱是ＲＣ框架??结构重要的构件，梁柱节点主要是指梁柱节点核心区及节点处邻近的框架梁端和柱端，??是梁柱传力关键部位，承受梁柱传来的弯矩、剪力和轴力，起着传递、分配内力的重要??作用。在混凝土框架结构设计规范中，梁柱节点抗震设计就是要保证梁柱节点核心区具??有足够的承载能力和一定的延性。多次震害调查可以看出［２－３］：地震会造成框架结构的节??点处柱端和核心区的严重破坏，从而引起结构倒塌，因此节点的抗震性能对结构整体的??
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【参考文献】
相关期刊论文 前2条
1 陈玲俐;于洁;王建;;钢筋混凝土框架节点破坏模式影响因素分析及分化参数研究[J];建筑结构;2012年07期
2 沈德建;吕西林;;模型试验的微粒混凝土力学性能试验研究[J];土木工程学报;2010年10期
相关硕士学位论文 前1条
1 姜柯亦;梁柱节点的能量耗散系数对低层框架结构地震反应的影响[D];湖南大学;2018年
本文编号：2872174
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