【摘要】：抗震一向是高層結(jié)構(gòu)的研究主題之一,在結(jié)構(gòu)中加鋼支撐是高層結(jié)構(gòu)抗震的一種主要形式。防屈曲支撐憑借外套管對(duì)耗能內(nèi)芯的約束作用,保證內(nèi)芯材料在拉、壓外力作用下均能屈服,提高防屈曲支撐的滯回性能。然而,由于支撐構(gòu)件消能減震的原理來(lái)自于鋼材料的物理性能,致使地震作用后的支撐構(gòu)件留有較大的殘余變形,這對(duì)支撐構(gòu)件來(lái)說(shuō)是一種很大的傷害。因此本文提出一種新型的具有自復(fù)位功能的防屈支撐構(gòu)件來(lái)優(yōu)化傳統(tǒng)支撐構(gòu)件的抗震性能。該支撐的耗能系統(tǒng)由十字耗能內(nèi)芯組成,外部連接有方鋼管作為約束套筒,十字內(nèi)芯連接段固定彈簧端板與外方鋼管的一端通過(guò)高強(qiáng)彈簧連接,成為支撐的復(fù)位系統(tǒng)。本文主要對(duì)該支撐進(jìn)行了抗震性能分析,主要內(nèi)容如下:根據(jù)理論分析,考慮支撐的彈簧剛度穩(wěn)定分析以及內(nèi)芯的穩(wěn)定分析,參考已有研究試驗(yàn)等,計(jì)算得出該新型自復(fù)位防屈曲支撐的具體的支撐尺寸,并通過(guò)有限元分析軟件ABAQUS建立模型進(jìn)行數(shù)值模擬分析,得到該支撐的滯回曲線(xiàn)并對(duì)該支撐的外部因素進(jìn)行比對(duì)分析,具體考慮了該支撐的約束因素、空隙因素、摩擦因素以及彈簧剛度因素對(duì)支撐性能的影響。最后建立框架模型,利用結(jié)構(gòu)分析軟件SAP2000對(duì)分別布置了自復(fù)位防屈曲支撐、普通防屈曲支撐、無(wú)支撐的三個(gè)相同框架結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行Pushover靜力非線(xiàn)性對(duì)比分析,通過(guò)對(duì)比分析三個(gè)不同框架形式下的的剪力-位移圖來(lái)說(shuō)明自復(fù)位防屈曲支撐擁有更加優(yōu)秀的抗震性能和恢復(fù)能力。
【學(xué)位授予單位】：河北工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TU352.11
【圖文】：

吳昊[25]同樣對(duì)防屈曲支撐在不同約束比下的抗震性能做出了對(duì)比分析，并利用有限元分析軟件 ABAQUS 對(duì)不同約束比下的防屈曲支撐進(jìn)行模擬分析。結(jié)果表明約束單元對(duì)支撐的性能影響呈現(xiàn)反比現(xiàn)象，即當(dāng)約束比增大，外套管對(duì)支撐的抗震性能影響反而降低。普通防屈曲支撐的研究已然有了相當(dāng)大的成果，但自復(fù)位防屈曲支撐構(gòu)件的研究才剛剛興起，各國(guó)學(xué)者也熱衷于制造各種款式的自復(fù)位防屈曲支撐，并根據(jù)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)依據(jù)進(jìn)行比較和分析。雖然目前為止，在國(guó)際上相關(guān)的自復(fù)位防屈曲支撐應(yīng)用實(shí)例十分少見(jiàn)，但至今為止，在理論學(xué)術(shù)上，已然有了不小的成績(jī)。Zhu 等[26-27]根據(jù)鋼絞線(xiàn)的性能研究，提出了一種新型的自復(fù)位防屈曲支撐構(gòu)件，該構(gòu)件由記憶金屬絲作為復(fù)位材料提供支撐復(fù)位力。支撐構(gòu)造如圖 1-2 所示。該支撐擁有兩個(gè)內(nèi)芯，通過(guò)兩內(nèi)芯接觸面之間的摩擦進(jìn)行主要的耗能作用，同時(shí)兩個(gè)內(nèi)芯相連的記憶金屬鋼絞線(xiàn)則作為復(fù)位系統(tǒng)提供恢復(fù)力，整個(gè)支撐外部套有約束套筒防止屈曲。試驗(yàn)研究了該新型支撐在低周往復(fù)荷載作用下的滯回性能，并通過(guò)與加載了其他支撐的相同框架結(jié)構(gòu)在地震作用下的分析對(duì)比，驗(yàn)證了此新型支撐相較于普通防屈曲支撐而言能夠有效的降低殘余變形。

圖 1-3 記憶金屬型自復(fù)位防屈曲支撐Fig.1-3 Memory metal self reset flexion prevention support與 Miller 不同的是，Christopoulos[31-32]認(rèn)為記憶金屬的不可控性會(huì)嚴(yán)重影響到支撐的抗震性能和滯回能力，因此提出了一款通過(guò)預(yù)應(yīng)力筋作為復(fù)位元件的自復(fù)位防屈曲支撐，即在普通防屈曲支撐內(nèi)部?jī)啥思釉O(shè)預(yù)應(yīng)力筋作為二次耗能和復(fù)位系統(tǒng)。該支撐構(gòu)造如圖 1-4 所示，由內(nèi)外套管組成，內(nèi)外套管之間設(shè)有摩擦裝置作為主要的耗能構(gòu)件，并在內(nèi)方鋼管的下端板和外方鋼管的上端板之間加設(shè)預(yù)應(yīng)力筋作為支撐的復(fù)位系統(tǒng)。該試驗(yàn)通過(guò)數(shù)值模擬分析得到了新型支撐的滯回曲線(xiàn)，與其理論假設(shè)的旗形滯回曲線(xiàn)相吻合。另外試驗(yàn)通過(guò)分析對(duì)比相同框架、不同構(gòu)件下的殘余變形量和層間位移比，驗(yàn)證了加設(shè)了預(yù)應(yīng)力筋的防屈曲支撐殘余變形量要明顯小于未加設(shè)的支撐。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2733883