扩孔螺栓连接型耗能段力学性能试验研究

扩孔螺栓连接型耗能段由短剪切型耗能段和剪切扩孔型螺栓连接组成,可有效地提高耗能段的延性和耗能能力,并减小耗能段损伤,由此提高偏心支撑结构震后功能恢复能力。分别设计1个短剪切型耗能段、3个考虑摩擦滑移的扩孔螺栓连接型耗能段、1个普通扩孔螺栓连接型耗能段试件,并进行低周往复加载研究,得到其变形或破坏模式、滞回曲线、骨架曲线和力学模型等。试验结果表明,扩孔螺栓连接型耗能段先后经历摩擦滑移和耗能段承载2个过程,且破坏模式和承载力均与纯短剪切型耗能段相同。所得力学模型中,短剪切型耗能段包括弹性、弹塑性和塑性段;考虑摩擦滑移试件包括弹性和滑移段;扩孔螺栓连接型耗能段包括弹性、滑移、弹塑性和塑性段,且在达到相同位移时耗能段变形和损伤将明显减小。最后,对扩孔螺栓连接型耗能段进行有限元分析,可准确模拟其滞回曲线和破坏模式。     

消能减震结构设计参数研究与试验验证

本文就消能减震结构设计参数,即消能部件的支撑刚度、层问最大阻尼力与结构层问屈服力比值等恢复力模型参数的选取进行了讨论.通过对消能装置的耗能特性理论分析,导出了消能装置产生的层间等效阻尼比与这些参数的关系曲线,建议了这些参数的合理取值范围.同时通过对两个消能减震试验结果的分析,验证了本文建议的参数取值的合理性.     

带可替换腹板连接型耗能梁段的恢复力模型研究

带可替换耗能梁段的偏心支撑钢框架具有震后修复方便、经济等优点,但目前国内外学者对该类型的研究很少。为此,设计16组与偏心支撑钢框架采用螺栓连接的腹板连接型耗能梁段,并对16组试件进行数值模拟分析,讨论截面尺寸、耗能长度、加劲肋间距、加劲肋布置以及综合参数等变化参数对腹板连接型耗能梁段在低周往复荷载作用下的滞回性能、骨架曲线的影响,建立腹板连接型耗能梁段简化的恢复力模型。结果表明,影响腹板连接型耗能梁段耗能的主要参数是截面尺寸,建立的恢复力模型与模拟的骨架曲线对比吻合较好,可以为此类耗能梁段弹塑性分析作为参考。     

铅挤压消能支撑框架模型结构试验研究

通过铅挤压消能器的低周反复加载试验,以及安装有铅挤压消能器的钢筋混凝土消能支撑框架模型结构的伪静力试验,主要研究了铅挤压消能器单独受反复荷载时的消能性能以及其在模型结构中所起的消能作用,模型结构的破坏机理和整体消能能力。研究结果表明,铅挤压消能器具有很好的消能能力,在模型结构总耗能中占据了很大的比例,模型结构具有较好的耗散地震能量的能力。     

工程结构粘弹性消能支撑型式及设计参数的研究

针对工程中的实际需要,提出一些新型的粘弹性消能支撑型式,分析了它们的受力特点,推导了消能支撑变形的表达式,并给出了其控制力的计算公式;最后,研究了影响结构消能效果的设计参数,给出了设计参数合理的取值范围.     

新型部分自复位耗能段的滞回性能与简化力学模型研究

提出一种用于偏心支撑结构中的部分自复位耗能段,主要包括自复位形状记忆合金(shape memory alloy, SMA)支撑和扩孔螺栓连接型耗能段,具有耗能能力和自复位能力强、构件损伤小、震后功能可恢复等特点。基于部分自复位耗能段的设计方法,合理设计其试验模型,由此得到变形模式和滞回曲线等。随后采用校正的有限元法对部分自复位耗能段力学性能进行研究,主要考虑SMA面积、高强螺栓预拉力和垫片滑移系数的影响。研究结果表明：滑移阶段自复位耗能段中耗能段处于滑移并保持相对静止状态;随后非滑移阶段耗能段开始承载、耗能和非弹性变形等,整个过程中自复位SMA支撑提供耗能和复位能力,以及减小构件残余变形。基于不同因素下的分析结果,提出滑移阶段和非滑移阶段下自复位耗能段简化的力学模型,为偏心支撑结构的抗震设计与分析提供新的思路和理论基础。     

筒中筒结构内部摩擦连接消能减震体系的研究

提出利用筒中筒结构内筒和外筒的相对运动带动耗能装置耗能的的筒中筒结构内部摩擦连接消能减震体系。该体系将结构的内筒和框筒用专门设计的摩擦连接装置连接,罕遇地震下摩擦连接装置滑移产生滞回耗能。文中阐明了该体系的消能减震原理和构造特点,并通过对一栋40层筒中筒结构进行有限元分析,验证了该体系具有良好的抗震性能,可供工程实践参考。     

T形钢制耗能铰阻尼器抗震性能及力学模型研究

为了提高装配式框架结构的抗震性能,提出了不同类型的钢制耗能铰阻尼器,即将预制梁、柱用钢制铰进行连接,在铰的上、下或两侧安装软钢耗能元件.对几种耗能铰阻尼器的构造形式、抗震性能进行总结,选取一种构造简单、抗震性能较好的T形耗能铰阻尼器进行抗震性能和力学模型研究.采用ABAQUS软件对T形耗能铰阻尼器的试验进行数值模拟,在此基础上建立了 24 个有限元模型对T形耗能元件的翼缘削弱程度和T形截面尺寸进行参数分析,并对不同影响因素进行量化得到耗能铰阻尼器的骨架曲线计算公式,最后,对公式的正确性进行了验证.结果表明,该T形耗能铰阻尼器具有良好的承载力、延性和耗能能力,所提出的骨架曲线准确率较高,可为该类阻尼器的设计提供参考.     

高层高强钢组合偏心支撑框架抗震性能简化分析

高强钢组合偏心支撑钢框架是一种新型的抗震结构体系,为分析其抗震性能,利用ABAQUS有限元软件建立了简化分析模型。在验证该简化模型合理有效的基础上,建立了某十层算例的整体模型,施加竖向荷载的同时施加水平倒三角形循环荷载作用,进而分析了该算例的滞回性能。研究表明:本文提出的简化分析模型不仅可以较准确的模拟该结构体系的延性和抗侧刚度,还可以有效预测结构的变形分布和非线性性能。     

不同支撑形式高强钢组合偏心支撑抗震性能研究

耗能梁段作为偏心支撑结构的耗能元件,在大震作用下通过弹塑性变形吸收地震能量,保护主体结构处于弹性受力状态。现行规范基于强度的设计理论,为了保证耗能梁段进入塑性或破坏,梁柱构件需要进行放大内力设计,导致截面过大,而且基于强度的设计方法很难保证结构的整体破坏状态。目前,抗震设计越来越重视基于性能的设计思想,该方法能够评估结构的弹塑性反应。对于高强钢组合偏心支撑,其中耗能梁段和支撑采用Q345钢,框架梁柱采用Q460或者Q690高强度钢材,高强钢不仅带来良好的经济效益,而且能够推广高强钢在抗震设防区的应用。利用基于性能设计方法设计了4种不同形式的高强钢组合偏心支撑钢框架,包括K形、Y形、V形和D形,考虑4层、8层、12层和16层的影响。通过Pushover分析和非线性时程分析评估该结构的抗震性能,研究结果表明:4种形式的高强钢组合偏心支撑钢框架具有类似的抗震性能,在罕遇地震作用下,几乎所有耗能梁段均参与耗能,而且层间侧移与耗能梁段转角沿高度分布较为均匀。其中:D形偏心支撑具有最大的抗侧刚度,但延性较差,而Y形偏心支撑的抗侧刚度最弱,但延性最佳。