【摘要】：本文介紹了可更換連梁概念與原理,總結(jié)了國內(nèi)外金屬耗能型、摩擦耗能型、黏彈性耗能型等不同類型和構(gòu)造可更換連梁的研究與應(yīng)用進(jìn)展,突破以可更換為代價(jià)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能可恢復(fù)的思路,提出“功能自恢復(fù)結(jié)構(gòu)”(Self-Resilient Structure,SR-S)概念,達(dá)到震后無需更換而功能即可自行恢復(fù)的目標(biāo)。設(shè)計(jì)了一種功能自恢復(fù)連梁(SelfResilient Coupling Beam,SR-CB),解決了剪力墻結(jié)構(gòu)體系存在的根本性抗震問題,介紹了功能自恢復(fù)連梁的構(gòu)造、原理及特點(diǎn)。設(shè)計(jì)了14組不同參數(shù)的鉛黏彈性連梁阻尼器(Lead Viscoelastic Coupling Beam Damper,LVCBD),采用ABAQUS有限元軟件對(duì)其進(jìn)行分析,研究鉛芯邊距、鉛芯直徑、剪切鋼板與約束鋼板厚度比、復(fù)合黏彈性層中薄鋼板與黏彈性層厚度比、剪切模量以及鋼材類型對(duì)其力學(xué)性能的影響,并給出各設(shè)計(jì)參數(shù)的取值建議。建議鉛芯對(duì)稱布置在復(fù)合黏彈性層外側(cè),鉛芯邊距取1~1.5倍的鉛芯直徑;鉛芯直徑根據(jù)阻尼器需求屈服承載力確定;剪切鋼板與約束鋼板厚度比取1.00~2.00,且剪切鋼板厚度宜取0.8倍的復(fù)合黏彈性層厚度;薄鋼板與黏彈性層厚度比取0.4~0.8,且優(yōu)先取較小值;選用低硬度的黏彈性材料以使阻尼器獲得較好的耗能效果;采用Q345鋼材以保證阻尼器正常工作,發(fā)揮其穩(wěn)定的耗能能力。鉛黏彈性連梁阻尼器在工程應(yīng)用中實(shí)際受到剪力、軸力、彎矩及其組合等復(fù)雜受力的作用,采用數(shù)值仿真分析方法對(duì)軸壓-剪切、軸拉-剪切、正向彎曲-剪切、負(fù)向彎曲-剪切、軸壓-正向彎曲-剪切、軸壓-負(fù)向彎曲-剪切、軸拉-正向彎曲-剪切以及軸拉-負(fù)向彎曲-剪切8種復(fù)雜受力狀態(tài)下鉛黏彈性連梁阻尼器的性能進(jìn)行分析,研究復(fù)雜受力狀態(tài)下鉛黏彈性連梁阻尼器的力學(xué)性能。結(jié)果表明,軸力作用對(duì)鉛黏彈性連梁阻尼器的力學(xué)性能影響不大,彎矩作用主要影響鉛黏彈性連梁阻尼器的屈服位移和屈服荷載;純剪切受力與復(fù)雜受力條件下,鉛黏彈性連梁阻尼器的滯回曲線基本重合,最大阻尼力和等效黏滯阻尼比基本不變,不影響阻尼器的耗能和應(yīng)力分布。功能自恢復(fù)連梁耗能梁段(LVCBD)與非耗能梁段(RC梁)兩者之間合理的剛度匹配是確保連梁有效發(fā)揮其作用的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)了10組不同剛度比的功能自恢復(fù)連梁,采用ABAQUS有限元軟件對(duì)其進(jìn)行精細(xì)化數(shù)值仿真分析,明確剛度比對(duì)功能自恢復(fù)連梁力學(xué)性能的影響及規(guī)律,揭示其協(xié)同變形機(jī)制、受力機(jī)理和耗能原理,給出剛度比的合理取值建議范圍為5~15之間。從工程應(yīng)用的角度推導(dǎo)了功能自恢復(fù)連梁的理論計(jì)算公式,給出連接的驗(yàn)算要求,并將理論計(jì)算結(jié)果與有限元模擬分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了理論計(jì)算公式的合理性和可靠性;最后總結(jié)了功能自恢復(fù)連梁基本設(shè)計(jì)流程,建立功能自恢復(fù)連梁基于承載力需求的等剛度設(shè)計(jì)方法。針對(duì)高烈度區(qū)某高層框架-核心筒結(jié)構(gòu)彈性層間位移角不滿足規(guī)范要求,采用功能自恢復(fù)連梁進(jìn)行消能減震設(shè)計(jì)。分別通過ETABS和Perform-3D軟件對(duì)原結(jié)構(gòu)和減震結(jié)構(gòu)進(jìn)行多遇地震下的彈性時(shí)程分析和罕遇地震下的彈塑性時(shí)程分析,對(duì)比結(jié)構(gòu)減震前后的地震響應(yīng)并分析阻尼器的耗能表現(xiàn)。結(jié)果表明,鉛黏彈性連梁阻尼器用于框架-核心筒結(jié)構(gòu)中可有效提高整體結(jié)構(gòu)的抗震性能,并能減緩或避免主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件的塑性破壞,發(fā)揮連梁第一道防線的作用,保護(hù)主體結(jié)構(gòu)的安全。
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU352.11
【圖文】：

滕軍等[12],[13]提出一種在低屈服點(diǎn)鋼板上開長條形孔的連梁阻尼器方案，其構(gòu)造如圖1-3所示。對(duì) 12 組連梁阻尼器分別進(jìn)行低周往復(fù)加載試驗(yàn)和擬動(dòng)力子結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，結(jié)果表明該連梁阻尼器滯回環(huán)飽滿，耗能效果較好，但存在平面外失穩(wěn)的問題�？鬃影旱萚14]提出一種帶縫鋼板阻尼器連梁構(gòu)造，對(duì)三幢框架剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線性時(shí)程分析，結(jié)果表明該連梁構(gòu)造對(duì)結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)具有良好的控制效果和耗能能力，同時(shí)對(duì)一片 18 層框架剪力墻結(jié)構(gòu)的 1/3 縮尺試件進(jìn)行擬動(dòng)力試驗(yàn)，驗(yàn)證其抗震性能。王濤等[15]提出一種采用疊層三角形開孔鋼板的連梁阻尼器方案，對(duì)帶有該連梁阻尼器的剪力墻試件進(jìn)行低周往復(fù)加載試驗(yàn)，結(jié)果表明帶有該連梁阻尼器的剪力墻結(jié)構(gòu)較普通聯(lián)肢剪力墻結(jié)構(gòu)具有較為顯著的耗能能力

[25]對(duì) 12 個(gè) 3/5 縮尺的剪切屈服型鋼連梁阻尼器試件進(jìn)行低周往復(fù)加載試驗(yàn)，研究不同參數(shù)對(duì)其抗震性能的影響，圖1-5為可更換鋼連梁試驗(yàn)照片。對(duì)分別采用端板-抗剪鍵連接、拼接板連接、腹板-螺栓連接、腹板-結(jié)構(gòu)膠連接的 4 種不同的耗能梁段與非耗能梁段連接方式的 4個(gè)連梁試件進(jìn)行低周往復(fù)加載試驗(yàn)[26],[27]，結(jié)果表明采用端板-抗剪鍵連接的試件塑性變形和損傷集中在耗能梁段，耗能能力穩(wěn)定，耗能梁段耗能占總耗能 90%，且該連接方式傳力可靠，設(shè)計(jì)簡單。中國西安一幢 29 層的住宅公寓應(yīng)用采用了該類型的可更換連梁[28]。鄧志恒等[29]對(duì) 8 個(gè)鋼桁架連梁試件進(jìn)行低周往復(fù)加載試驗(yàn)，研究其破壞特點(diǎn)，力學(xué)特性以及桁架節(jié)點(diǎn)形式，驗(yàn)證了其結(jié)構(gòu)的合理性。林倩、鄧志恒等對(duì)新型鋼桁架連梁足尺試件進(jìn)行低周往復(fù)加載試驗(yàn)和有限元分析[30]以及對(duì)設(shè)置全鋼桁架連梁和設(shè)置鋼筋混凝土、鋼桁架混合連梁的雙層聯(lián)肢剪力墻平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了擬動(dòng)力試驗(yàn)和低周往復(fù)加載試驗(yàn)[31]，結(jié)果表明該鋼桁架連梁滯回曲線飽滿，承載力和延性均較高，等效黏滯阻尼系數(shù)遠(yuǎn)大于普通 RC 連梁

鋼管鉛阻尼器

【參考文獻(xiàn)】

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1 李冬晗;張沛洲;歐進(jìn)萍;;雙肢剪力墻連梁截?cái)嗍郊羟行徒饘僮枘崞骺拐鹪O(shè)計(jì)與分析[J];地震工程與工程振動(dòng);2015年06期

2 紀(jì)曉東;王彥棟;馬琦峰;錢稼茹;;可更換鋼連梁抗震性能試驗(yàn)研究[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào);2015年10期

3 呂西林;周穎;陳聰;;可恢復(fù)功能抗震結(jié)構(gòu)新體系研究進(jìn)展[J];地震工程與工程振動(dòng);2014年04期

4 紀(jì)曉東;馬琦峰;王彥棟;錢稼茹;;鋼連梁可更換消能梁段抗震性能試驗(yàn)研究[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào);2014年06期

5 林倩;鄧志恒;黃瑩;胡岳峰;;鋼桁架連梁-聯(lián)肢剪力墻耗能機(jī)理及抗震性能試驗(yàn)研究[J];土木建筑與環(huán)境工程;2014年01期

6 呂西林;陳云;蔣歡軍;;帶可更換連梁的雙肢剪力墻抗震性能試驗(yàn)研究[J];同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年02期

7 盧德輝;周云;鄧雪松;;鋼管鉛芯阻尼器性能分析研究[J];地震工程與工程振動(dòng);2013年06期

8 呂西林;陳云;蔣歡軍;;可更換連梁保險(xiǎn)絲抗震性能試驗(yàn)研究[J];同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年09期

9 李冬晗;何政;歐進(jìn)萍;;耗能連梁聯(lián)肢剪力墻彈塑性數(shù)值模擬方法[J];建筑結(jié)構(gòu);2013年S1期

10 呂西林;陳云;蔣歡軍;;新型可更換連梁研究進(jìn)展[J];地震工程與工程振動(dòng);2013年01期

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2 李冬晗;鋼混結(jié)構(gòu)的剪力墻連梁截?cái)嗍浇饘僮枘崞髟O(shè)計(jì)與抗震分析[D];大連理工大學(xué);2013年

3 王振營;帶SMA自復(fù)位連梁的鋼筋混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2013年

4 寇巍巍;高溫后疊層橡膠支座及串聯(lián)隔震體系性能研究[D];蘭州理工大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2768958