本文關(guān)鍵詞：新型交叉支撐型金屬消能器的性能及試驗(yàn)研究

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【摘要】：金屬消能器具有工作性能穩(wěn)定、耗能能力優(yōu)良、安裝更換方便等優(yōu)點(diǎn),正被越來(lái)越多地應(yīng)用于結(jié)構(gòu)減震設(shè)計(jì)。本文綜合利用防屈曲耗能支撐軸向屈服的耗能機(jī)理和剪切鋼板消能器體積較小的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)為了消除核心受力構(gòu)件的焊接殘余應(yīng)力影響,減小低屈服點(diǎn)鋼的用鋼量,提出了一種新型的耗能支撐桿兩端鉸接的交叉支撐型金屬消能器；為改善耗能支撐桿的穩(wěn)定性,將兩根耗能支撐桿中點(diǎn)處用高強(qiáng)銷釘聯(lián)結(jié),提出一種新型的互約束交叉支撐型金屬消能器。首先,對(duì)交叉支撐型金屬消能器進(jìn)行理論分析,耗能支撐桿受壓時(shí)簡(jiǎn)化為兩端鉸接的壓桿,基于切線模量理論推導(dǎo)其非彈性屈曲荷載；互約束交叉支撐型金屬消能器的兩塊耗能支撐桿可簡(jiǎn)化為交叉連續(xù)桿,本文推導(dǎo)了壓桿受到拉桿彈性支承作用時(shí)的計(jì)算長(zhǎng)度公式；提出了兩種新型消能器的初始彈性剛度、屈服荷載和屈服位移等核心性能參數(shù)的理論計(jì)算公式。其次,對(duì)耗能支撐桿的尺寸參數(shù)進(jìn)行有限元分析,分別研究了桿件高度h、厚度t和寬度w對(duì)其屈曲特征值、承載力和滯回性能的影響,根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行新型交叉支撐型金屬消能器試驗(yàn)構(gòu)件設(shè)計(jì)；通過(guò)單調(diào)位移加載模擬研究新型交叉支撐型金屬消能器的應(yīng)力和面外變形發(fā)展,得到核心性能參數(shù)的有限元值；通過(guò)往復(fù)循環(huán)加載模擬得到新型交叉支撐型金屬消能器的滯回曲線,結(jié)果表明滯回曲線飽滿,無(wú)捏縮現(xiàn)象,耗能能力優(yōu)良。然后,對(duì)新型交叉支撐型金屬消能器進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)研究。首先對(duì)LY160低屈服點(diǎn)鋼和普通Q235鋼進(jìn)行材料性能試驗(yàn),得到兩種鋼材彈性模量、屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率等核心參數(shù),確定材料的本構(gòu)關(guān)系。對(duì)4個(gè)不同參數(shù)和構(gòu)造的新型交叉支撐型金屬消能器進(jìn)行低周往復(fù)加載試驗(yàn),結(jié)果表明其具有良好的耗能能力和低周疲勞性能,力學(xué)模型可簡(jiǎn)化為雙線性模型；新型交叉支撐型金屬消能器核心性能參數(shù)的理論值、有限元值、試驗(yàn)值基本吻合,說(shuō)明本文推導(dǎo)的理論公式可信。最后,提出新型交叉支撐型金屬消能器在多遇和罕遇地震作用下的消能減震設(shè)計(jì)方法,為工程實(shí)際運(yùn)用提供指導(dǎo)和建議。結(jié)合工程案例,采用Etabs軟件對(duì)減震結(jié)構(gòu)進(jìn)行多遇地震作用下的彈性時(shí)程分析,采用Perform-3D軟件對(duì)減震結(jié)構(gòu)進(jìn)行罕遇地震作用下的彈塑性時(shí)程分析,結(jié)果表明設(shè)置新型交叉支撐型金屬消能器后有效減小了結(jié)構(gòu)的層間位移角,各層新型消能器滯回曲線飽滿,消耗了大量地震輸入的能量,減小了結(jié)構(gòu)構(gòu)件本身的損傷。本研究表明,新型交叉支撐型金屬消能器耗能機(jī)理明確,構(gòu)造簡(jiǎn)單,用鋼量小,加工安裝方便,力學(xué)性能穩(wěn)定,耐疲勞性能好,可廣泛應(yīng)用于新建建筑以及既有建筑的被動(dòng)控制。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU352.1

【參考文獻(xiàn)】

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