带可更换耗能梁段支撑框架结构的抗震性能分析
发布时间：2021-10-10 13:15
钢框架和偏心支撑钢框架都是利用一部分框架梁屈服耗散地震能量,具有良好的延性和耗能能力,但框架梁损伤会使结构在震后难以修复。将耗能梁段与框架梁采用端板螺栓连接,可以灵活选择耗能梁段的尺寸,通过合理设计将损伤集中于可更换的耗能梁段,实现震后结构功能的快速恢复,具有良好的社会经济效益。本文对设置可更换耗能梁段的钢框架和偏心支撑钢框架进行了抗震性能分析,主要内容如下:利用有限元软件ABAQUS对相关文献中可更换耗能梁段及偏心支撑框架的往复加载试验进行了数值模拟,通过与试验结果的对比验证了有限元建模方法的可靠性。建立了两层单跨带耗能梁段框架的精细化有限元模型,进行单调推覆分析和往复加载分析,并与普通框架和狗骨式连接框架的工作性能进行了对比分析。以可更换耗能梁段的尺寸、材料强度为变化参数,研究耗能梁段与框架梁的塑性弯矩比值对框架抗震性能的影响。结果表明:在框架中设置可更换耗能梁段,可以使结构具有明显的屈服时序,耗能梁段完全屈服和柱脚屈服之间有很大的位移差,容易实现损伤耗能元件的更换。对比分析了两层单跨带可更换耗能梁段的偏心支撑框架和普通偏心支撑框架的工作性能。结果表明,这两个模型的初始刚度相差不大...
【文章来源】：广州大学广东省
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
削弱了截面的翼缘盖板
1.2 带可更换构件结构的国内外研究现状1.2.1 框架结构可更换构件框架结构体系，是最广泛使用的建筑物抗侧体系之一。竖向柱和水平梁通过刚性连接，结构构件的抗弯刚度用于抵抗水平力的作用，是典型的柔性结构体系结构，多用于低层及中层建筑。框架结构在正常使用状态下能承受一定的竖向荷载和水平荷载，但由于整体结构抗侧刚度较小，梁柱节点在大地震的作用下容易过早进入塑性且发生脆性断裂[13]。因此，为了能控制地震中建筑的倒塌顺序，并且实现震后可修复，许多学者在框架结构体系中建立各种形式的可更换构件，设置在钢框架体系的梁端[14][15][16]。2007 年 ChouCC 等[17]设计一种削弱了截面的翼缘盖板与钢梁用螺栓连接，如图 1-1 所示。Farrokhi 等[18]于 2009 年进一步提出设置可更换带孔盖翼缘板在钢框架梁翼缘处，如图 1-2 所示。试验结果表明，框架梁塑性变形主要分布在带孔翼缘盖板孔洞周边。与传统的梁柱节点连接相比，其延性性能提高了近 60%。该连接方式有效发挥连接处钢材的塑性性能，实现损伤集中的同时避免了连接处焊缝的脆性破坏。
广州大学硕士学位论CarloA.Castiglioni 等[20][21]于 2012 年提出另一梁端可更换“保险丝”构件，如图 1-4 所示。在梁柱节点一定距离处将框架梁断开，再用矩形钢板分别连接断开的框架梁。通过 8 个足尺模型试验表明用螺栓连接的钢板（保险丝）具有较好的塑性耗能能力。Yunlu Shen[2]通过试验进一步表明结构性能受可更换钢板与框架梁截面的塑性抗弯承载力比值影响较大。此外，当试验完成后，3 处“保险丝”的更换工作仅由 2 名工人1.5 小时便可完成。
【参考文献】：
期刊论文
[1]可更换延性耗能连接组件的钢框架节点抗震性能研究[J]. 王萌,柯小刚,吴照章. 工程力学. 2018(12)
[2]可恢复功能防震结构研究进展[J]. 吕西林,武大洋,周颖. 建筑结构学报. 2019(02)
[3]腹板摩擦式钢框架节点震后可更换性能的试验研究[J]. 李天祺,邹昀,蔡鑫,郑黎君,丁杰,赵桃干. 世界地震工程. 2018(02)
[4]带可替换耗能连接偏心支撑钢框架循环加载的受力性能分析[J]. 殷占忠,孙向阳,张晓博,李锦铭,张宪栋. 建筑科学. 2018(05)
[5]带“保险丝”连接板的焊接高强钢梁柱节点抗震性能试验研究[J]. 胡阳阳,林旭川,吴开来,王涛. 工程力学. 2017(S1)
[6]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)
[7]低屈服点钢材与Q345B和Q460D钢材本构关系对比研究[J]. 王萌,钱凤霞,杨维国,杨璐. 工程力学. 2017(02)
[8]低屈服点LYP160钢材本构关系研究[J]. 王萌,钱凤霞,杨维国. 建筑结构学报. 2017(02)
[9]新型端板螺栓连接框架节点抗震性能试验研究[J]. 赵地,姜昊天,张文佳,李书锋,张皓. 世界地震工程. 2016(04)
[10]钢框架-偏心支撑结构体系在高烈度区工程中的应用研究[J]. 张谨,杨律磊,朱寻焱,路江龙. 建筑结构. 2016(23)
硕士论文
[1]可更换式钢框架偏心支撑耗能梁段的研究与应用[D]. 戴金琛.东南大学 2016
[2]偏心支撑钢框架可替换耗能梁段的抗震性能研究[D]. 任亚歌.兰州理工大学 2016
[3]端板连接可替换式耗能梁段钢框架偏心支撑结构设计及滞回性能研究[D]. 刘虓.北京建筑大学 2014
[4]可更换耗能梁段偏心支撑钢框架结构的研究[D]. 刘璐.广州大学 2014
本文编号：3428448
【文章来源】：广州大学广东省
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
削弱了截面的翼缘盖板
1.2 带可更换构件结构的国内外研究现状1.2.1 框架结构可更换构件框架结构体系，是最广泛使用的建筑物抗侧体系之一。竖向柱和水平梁通过刚性连接，结构构件的抗弯刚度用于抵抗水平力的作用，是典型的柔性结构体系结构，多用于低层及中层建筑。框架结构在正常使用状态下能承受一定的竖向荷载和水平荷载，但由于整体结构抗侧刚度较小，梁柱节点在大地震的作用下容易过早进入塑性且发生脆性断裂[13]。因此，为了能控制地震中建筑的倒塌顺序，并且实现震后可修复，许多学者在框架结构体系中建立各种形式的可更换构件，设置在钢框架体系的梁端[14][15][16]。2007 年 ChouCC 等[17]设计一种削弱了截面的翼缘盖板与钢梁用螺栓连接，如图 1-1 所示。Farrokhi 等[18]于 2009 年进一步提出设置可更换带孔盖翼缘板在钢框架梁翼缘处，如图 1-2 所示。试验结果表明，框架梁塑性变形主要分布在带孔翼缘盖板孔洞周边。与传统的梁柱节点连接相比，其延性性能提高了近 60%。该连接方式有效发挥连接处钢材的塑性性能，实现损伤集中的同时避免了连接处焊缝的脆性破坏。
广州大学硕士学位论CarloA.Castiglioni 等[20][21]于 2012 年提出另一梁端可更换“保险丝”构件，如图 1-4 所示。在梁柱节点一定距离处将框架梁断开，再用矩形钢板分别连接断开的框架梁。通过 8 个足尺模型试验表明用螺栓连接的钢板（保险丝）具有较好的塑性耗能能力。Yunlu Shen[2]通过试验进一步表明结构性能受可更换钢板与框架梁截面的塑性抗弯承载力比值影响较大。此外，当试验完成后，3 处“保险丝”的更换工作仅由 2 名工人1.5 小时便可完成。
【参考文献】：
期刊论文
[1]可更换延性耗能连接组件的钢框架节点抗震性能研究[J]. 王萌,柯小刚,吴照章. 工程力学. 2018(12)
[2]可恢复功能防震结构研究进展[J]. 吕西林,武大洋,周颖. 建筑结构学报. 2019(02)
[3]腹板摩擦式钢框架节点震后可更换性能的试验研究[J]. 李天祺,邹昀,蔡鑫,郑黎君,丁杰,赵桃干. 世界地震工程. 2018(02)
[4]带可替换耗能连接偏心支撑钢框架循环加载的受力性能分析[J]. 殷占忠,孙向阳,张晓博,李锦铭,张宪栋. 建筑科学. 2018(05)
[5]带“保险丝”连接板的焊接高强钢梁柱节点抗震性能试验研究[J]. 胡阳阳,林旭川,吴开来,王涛. 工程力学. 2017(S1)
[6]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)
[7]低屈服点钢材与Q345B和Q460D钢材本构关系对比研究[J]. 王萌,钱凤霞,杨维国,杨璐. 工程力学. 2017(02)
[8]低屈服点LYP160钢材本构关系研究[J]. 王萌,钱凤霞,杨维国. 建筑结构学报. 2017(02)
[9]新型端板螺栓连接框架节点抗震性能试验研究[J]. 赵地,姜昊天,张文佳,李书锋,张皓. 世界地震工程. 2016(04)
[10]钢框架-偏心支撑结构体系在高烈度区工程中的应用研究[J]. 张谨,杨律磊,朱寻焱,路江龙. 建筑结构. 2016(23)
硕士论文
[1]可更换式钢框架偏心支撑耗能梁段的研究与应用[D]. 戴金琛.东南大学 2016
[2]偏心支撑钢框架可替换耗能梁段的抗震性能研究[D]. 任亚歌.兰州理工大学 2016
[3]端板连接可替换式耗能梁段钢框架偏心支撑结构设计及滞回性能研究[D]. 刘虓.北京建筑大学 2014
[4]可更换耗能梁段偏心支撑钢框架结构的研究[D]. 刘璐.广州大学 2014
本文编号：3428448
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