混凝土框架-屈曲约束支撑结构抗震性能研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:qiuyu19860916
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本文对于屈曲约束消能支撑以及屈曲约束消能支撑混凝土框架结构进行了理论研究和模拟分析。按照从消能器部件到消能体系的顺序研究并得出结论。首先,改进了一种屈曲约束支撑消能器。这种消能器的特点是其钢材屈服核心是标准组件式的,使得消能器屈服力和塑性形变能够根据建筑物的抗震需求而调整。研究了两种类型MBRB1和MBRB2,通过连接若干连续的由任意数量的受剪基本消能单元组成的组件,可以得到形变与连续组件的数量成比例,受力与连续组件上的受剪基本消能单元的数量成比例。支撑的组装包括将已经涂过润滑油的屈曲核心部分装入约束单元后用销栓将其固定,从而易于消能器的检测,必要时便于更换消能单元。主要参数有屈服力和屈服位移,这些可由简单的数学表达式得出。改进过程中也将摆动考虑在内,通过约束单元避免局部屈曲并且提出了在核心单元与约束单元之间设置功能性的间隙。滞回耗能表现及受力,塑性位移等由有限元分析软件模拟得出。接着,因为屈曲约束消能支撑混凝土框架中的节点板不仅受到支撑传来的力也同时受到框架作用影响而受力,所以建立若干有限元模型来分析节点板与梁以及节点板与柱界面受力状况。发现框架作用显著地影响节点板表面受力分布状况。运用简化支撑模型来代表节点板进行框架作用受力的计算。此外,运用广义均匀力法代替一般均匀力法来为节点板设计及构造提供更大的自由度。节点板表面受力要求应该将支撑最大轴向承载力和框架中可能产生的梁端剪力结合考虑。通过理论计算和有限元分析的复核结果确定了一个合理可行的基于性能的设计方法。同时也研究节点板边缘加劲肋的不同宽度对于减少节点板端部应力集中的效果。并且总结了对于屈曲约束消能支撑-混凝土框架节点板抗震设计的建议和流程。最后,对一个配置屈曲约束支撑消能器理想化10层钢筋混凝土结构进行了分析,根据消能器不同的布置和数量定义了三个方案。在不同的设防水准下(多遇地震和罕遇地震),采用反应谱法和动力弹塑性时程分析方法模拟分析得到了重点参数如层间位移,角位移,底部剪力以及顶层位移等并且计算得到罕遇地震下的结构附加阻尼比。通过三个方案之间以及三个方案与原结构得出的参数的对比分析可以得出,在地震作用下,结构中设置屈曲约束支撑消能器,其层间位移、层间剪力和顶层位移等都较原结构有了减小,减轻了结构在地震作用下的动力响应,减震效果较为显著。同时,结构中设置屈曲约束支撑消能器后会使结构的刚度适当增加,罕遇地震下结构的阻尼比有显著增加,结构的耗能能力提升。结构的减震效果主要取决与屈曲约束支撑消能器的布置、数量以及自身的耗能能力,另外结构顶部附近受地震影响较小,可适当减少消能器的布置。
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