摇摆减震钢框架抗震性能及设计方法研究

发布时间：2023-04-11 05:51

　　摇摆减震钢框架是一种新型减震结构体系,通过设置摇摆柱脚放松柱底与基础间的约束,防屈曲支撑(BRB)和柱脚摩擦阻尼器(FDCF)为框架提供附加阻尼比。小震下,BRB为框架提供足够的抗侧刚度,摇摆柱脚不抬起,FDCF不参与耗能;大震下,摇摆柱脚抬起,FDCF和BRB同时耗能。为研究摇摆减震钢框架抗震性能,课题组先后完成两次抗震试验,试验结果良好。但由于试验局限性,涉及摇摆减震钢框架的相关参数分析并不完整。因此本文进一步分析摇摆减震钢框架抗震性能,并基于参数分析结果提出摇摆减震钢框架性能设计目标和设计方法,同时对设计方法的适用性进行验证。基于课题组两次摇摆减震钢框架试验分别建立试验框架有限元模型,与试验结果对比验证有限元模型正确性和适用性。第一次试验框架命名为摇摆防屈曲支撑钢框架(RBRBSF),第二次试验框架命名为防屈曲支撑-摇摆钢框架(BRB-RSF)。基于RBRBSF有限元模型进行参数分析,结果表明名义抗侧刚度比λ和屈服强度比μ是影响RBRBSF响应的关键参数,框架侧移、柱脚抬起高度、耗能单元累积耗能量和耗能比随各关键参数的改变变化较大;同时基于BRB-RSF有限元模型分析后张预应力筋...

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景
        1.1.1 防屈曲支撑
        1.1.2 防屈曲支撑框架体系
        1.1.3 摇摆结构体系
            1.1.3.1 摇摆框架
            1.1.3.2 防屈曲支撑-摇摆框架结构体系
    1.2 自复位体系及受控摇摆体系的国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 减震结构设计方法研究现状
        1.3.1 支撑框架连接设计方法研究现状
        1.3.2 防屈曲支撑框架设计方法研究现状
        1.3.3 摇摆结构及受控摇摆框架设计方法研究现状
    1.4 本文研究内容及思路
        1.4.1 本文研究内容
        1.4.2 本文技术路线
        1.4.3 本文创新点
第2章 基于OPENSEES摇摆减震钢框架抗震性能分析
    2.1 引言
    2.2 试验概况
        2.2.1 摇摆减震框架与非摇摆减震框架对比试验
        2.2.2 新型摇摆减震钢框架试验
    2.3 有限元模型
        2.3.1 有限元模型建立
            2.3.1.1 钢框架
            2.3.1.2 防屈曲支撑
            2.3.1.3 梁端削弱截面
            2.3.1.4 摇摆柱脚
            2.3.1.5 半刚性节点
            2.3.1.6 后张预应力筋
        2.3.2 有限元模型验证
            2.3.2.1 试验一减震框架滞回曲线
            2.3.2.2 试验二新型摇摆减震框架滞回曲线
    2.4 试验一参数分析
        2.4.1 名义抗侧刚度比
        2.4.2 屈服强度比
            2.4.2.1 分析原理
            2.4.2.2 数值模拟结果分析
        2.4.3 层高跨度比
            2.4.3.1 数值模拟结果分析
            2.4.3.2 层高跨度比与名义抗侧刚度比拟合分析
            2.4.3.2 层高跨度比与屈服强度比拟合分析
        2.4.4 梁端削弱截面分析
        2.4.5 防屈曲支撑参数分析
            2.4.5.1 屈服荷载和承载能力
            2.4.5.2 框架柱轴力
    2.5 试验二框架性能分析
        2.5.1 后张预应力筋性能分析
            2.5.1.1 后张预应力筋对柱脚抬起高度影响分析
            2.5.1.2 后张预应力筋对框架响应影响分析
            2.5.1.3 后张预应力筋对框架柱影响分析
            2.5.1.3 .1框架柱中轴力骨架曲线分析
            2.5.1.3 .2框架柱稳定性分析
            2.5.1.3 .3框架柱N-M曲线分析
        2.5.2 半刚性节点性能分析
            2.5.2.1 节点弯矩-转角曲线分析
            2.5.2.2 耗能分析
    2.6 本章小结
第3章 摇摆减震钢框架参数分析及设计优化
    3.1 引言
    3.2 摇摆减震钢框架中防屈曲支撑布置形式分析
    3.3 摇摆减震钢框架原型结构
    3.4 名义抗侧刚度比
        3.4.1 名义抗侧刚度比对RDSF位移响应的影响
            3.4.1.1 有限元模型
            3.3.1.2 地震波选取
            3.3.1.3 RDSF位移响应分析
        3.4.2 名义抗侧刚度比对RDSF耗能能力的影响
            3.4.2.1 有限元模型
            3.4.2.2 加载制度
            3.4.2.3 RDSF耗能能力分析
    3.5 屈服强度比
        3.5.1 有限元模型
        3.5.2 往复加载分析
            3.5.3.1 柱脚抬起高度分析
            3.5.3.2 耗能分析
    3.6 最弱框架分析
    3.7 本章小结
第4章 摇摆减震钢框架设计方法研究
    4.1 引言
    4.2 摇摆减震钢框架概念设计
        4.2.1 概念设计概述
            4.2.1.1 概念设计的内容
            4.2.1.2 概念设计的原则
        4.2.2 摇摆减震钢框架概念设计的基本内容
        4.2.3 摇摆减震钢框架适用范围和设防目标
            4.2.3.1 摇摆减震钢框架的适用范围
        4.2.4 摇摆减震钢框架设计的基本要求和原则
        4.2.5 防屈曲支撑和摩擦阻尼器布置位置和数量的确定
    4.3 基于性能的摇摆减震钢框架设计方法研究
        4.3.1 摇摆减震钢框架性能目标
        4.3.2 摇摆减震钢框架设计步骤
    4.4 摇摆减震钢框架设计
        4.4.1 设计概况
        4.4.2 结构设计
            4.4.2.1 选择截面尺寸
            4.4.2.2 纯框架线弹性设计
            4.4.2.3 摇摆减震钢框架中减震单元设计
    4.5 本章小结
第5章 摇摆减震钢框架弹塑性时程分析
    5.1 位移响应分析
    5.2 耗能单元屈服顺序判断
    5.3 柱脚抬起高度分析
    5.4 框架柱轴力分析
    5.5 本章小结
结论与展望
    结论
    展望
参考文献
致谢



本文编号：3789432