搖擺桁架—鋼框架結(jié)構(gòu)作為自復(fù)位結(jié)構(gòu)的一種,其特點(diǎn)是搖擺桁架柱腳通常采用鉸接或半剛性連接,而主體鋼框架結(jié)構(gòu)柱腳大部分仍采用剛接形式。然而,現(xiàn)有研究表明,搖擺桁架—鋼框架結(jié)構(gòu)的損傷演化規(guī)律為:主體框架柱腳首先形成塑性鉸,然后耗能構(gòu)件進(jìn)入塑性,最后是框架梁端和其它構(gòu)件屈服。可見(jiàn),主體框架柱腳發(fā)生塑性屈服的失效模式并不符合自復(fù)位結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念,在罕遇甚至極罕遇地震下,也很難保證結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力。為此,本文提出采用新型柱腳節(jié)點(diǎn)的搖擺桁架—鋼框架結(jié)構(gòu)體系,該結(jié)構(gòu)的桁架柱腳采用預(yù)應(yīng)力筋和彈簧作為自復(fù)位構(gòu)件,實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的自復(fù)位性能;框架柱腳采用屈曲約束鋼板作為耗能構(gòu)件,并通過(guò)合理設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)柱腳的半剛性連接構(gòu)造,以期該結(jié)構(gòu)能夠降低柱腳發(fā)生塑性破壞的概率,減小結(jié)構(gòu)殘余變形,提高結(jié)構(gòu)體系的震后可恢復(fù)性。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）新型桁架柱腳節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與自復(fù)位性能分析:提出了采用預(yù)應(yīng)力筋和彈簧的新型柱腳節(jié)點(diǎn),采用ABAQUS建立了20個(gè)三維精細(xì)化有限元模型,對(duì)比分析了新型柱腳與傳統(tǒng)柱腳的初始剛度、極限承載力及自復(fù)位性能;基于預(yù)應(yīng)力筋初始值、預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量、僅布置彈簧、僅布置預(yù)應(yīng)力筋、預(yù)應(yīng)力筋+彈簧以及預(yù)應(yīng)力筋全高... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：134 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

本文采用新型柱腳節(jié)點(diǎn)的搖擺桁架—鋼框架結(jié)構(gòu)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-4-圖1-1本文采用新型柱腳節(jié)點(diǎn)的搖擺桁架—鋼框架結(jié)構(gòu)1.2搖擺結(jié)構(gòu)體系研究現(xiàn)狀1.2.1搖擺結(jié)構(gòu)的起源1963年Housner[6]通過(guò)調(diào)研首次發(fā)現(xiàn)，建筑結(jié)構(gòu)在大地震作用下的向上抬升行為，對(duì)結(jié)構(gòu)自身可起到很好的保護(hù)作用。該學(xué)者也最早注意到，基礎(chǔ)被弱化的水槽可允許結(jié)構(gòu)整體發(fā)生搖擺，合理揭示了該構(gòu)筑物在智利大地震中得以幸存的原因。此外，Housner還研究了搖擺質(zhì)量塊在自由激勵(lì)下的結(jié)構(gòu)周期與耗能能力，分別計(jì)算了質(zhì)量塊在恒定加速度、正弦波作用和水平地震作用下的抗倒塌力矩，分析模型如圖1-2所示，從此大量科研工作者開(kāi)始進(jìn)行搖擺結(jié)構(gòu)的研究。圖1-2搖擺質(zhì)量塊計(jì)算模型[6]

?睿?蘊(yùn)峁┦實(shí)鋇幕指戳Γ?虼耍?該結(jié)構(gòu)又稱為豎向自復(fù)位結(jié)構(gòu)。在地震作用下，釋放部分約束的結(jié)構(gòu)因側(cè)移達(dá)到某個(gè)閾值而開(kāi)始搖擺，結(jié)構(gòu)中的自復(fù)位構(gòu)件可讓其恢復(fù)到初始位置，自復(fù)位結(jié)構(gòu)的構(gòu)造形式包括自復(fù)位梁柱節(jié)點(diǎn)和自復(fù)位柱腳節(jié)點(diǎn)，還可以在結(jié)構(gòu)體系的適當(dāng)位置布設(shè)可更換的耗能構(gòu)件，通過(guò)該構(gòu)件的塑性變形消耗地震能量，從而保護(hù)主體結(jié)構(gòu)不受損傷，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的功能可恢復(fù)性，地震作用后基本不會(huì)影響整體結(jié)構(gòu)的原有功能，這類結(jié)構(gòu)即為帶有可更換耗能元件的搖擺結(jié)構(gòu)。1.2.2搖擺墻結(jié)構(gòu)搖擺柱、連續(xù)搖擺柱以及搖擺墻結(jié)構(gòu)如圖1-3所示，其中，搖擺柱與主體結(jié)構(gòu)、搖擺墻與主體結(jié)構(gòu)之間均采用鉸接，通常搖擺結(jié)構(gòu)抗彎剛度都比較大，在地震作用下能夠保證處于彈性范圍內(nèi)，因此搖擺結(jié)構(gòu)的豎向變形更加均勻，可有效避免薄弱層失效機(jī)制的出現(xiàn)[7]。a)搖擺柱b)連續(xù)搖擺柱c)搖擺墻圖1-3搖擺柱及搖擺墻結(jié)構(gòu)體系[7]曹海韻[8]采用附加搖擺墻的方式對(duì)一棟6層高的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固改造，采用SAP2000分析軟件對(duì)沿結(jié)構(gòu)全高和半高布置的搖擺墻進(jìn)行了彈塑性時(shí)程對(duì)比分析，分析模型如圖1-4所示，證明了沿全高布置的搖擺墻可以有效避免薄弱層破壞，相比于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的抗震性能更好。沿結(jié)構(gòu)半高布置的搖擺墻可以防止結(jié)構(gòu)底部出現(xiàn)薄弱層，但在半高處結(jié)構(gòu)樓層位移易發(fā)生突變，并且整體抗震效果沒(méi)有沿結(jié)構(gòu)全高布置的結(jié)構(gòu)好。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]搖擺桁架-鋼框架結(jié)構(gòu)的剛度比需求及地震響應(yīng)分析[J]. 賈明明,周洲,呂大剛,楊寧.  工程力學(xué). 2018(10)
[2]近場(chǎng)地震動(dòng)作用下復(fù)合自復(fù)位結(jié)構(gòu)考慮殘余位移的性能評(píng)估[J]. 武大洋,呂西林.  土木工程學(xué)報(bào). 2018(01)
[3]從16屆世界地震工程大會(huì)看可恢復(fù)功能抗震結(jié)構(gòu)研究趨勢(shì)[J]. 呂西林,全柳萌,蔣歡軍.  地震工程與工程振動(dòng). 2017(03)
[4]柱腳可抬起的連柱鋼支撐結(jié)構(gòu)抗震性能研究[J]. 劉尚,趙寶成.  工程抗震與加固改造. 2017(03)
[5]可恢復(fù)功能的裝配式預(yù)應(yīng)力鋼框架擬動(dòng)力試驗(yàn)研究[J]. 張愛(ài)林,張艷霞,趙微,費(fèi)晨超.  振動(dòng)與沖擊. 2016(05)
[6]模擬有效預(yù)應(yīng)力的等效荷載-實(shí)體力筋降溫法[J]. 何琳,王家林.  公路交通科技. 2015(11)
[7]基于應(yīng)力三軸度的鋼框架循環(huán)加載損傷分析[J]. 周天華,李文超,管宇,白亮.  工程力學(xué). 2014(07)
[8]自復(fù)位平面鋼框架推覆分析[J]. 張艷霞,葉吉健,趙微,李瑞,劉學(xué)春.  地震研究. 2014(03)
[9]基于剛度需求設(shè)計(jì)的輕型消能搖擺架減震性態(tài)分析[J]. 杜永峰,武大洋.  土木工程學(xué)報(bào). 2014(01)
[10]基于多尺度模型的鋼框架抗震性能分析[J]. 石永久,王萌,王元清.  工程力學(xué). 2011(12)

博士論文
[1]強(qiáng)烈地震作用下鋼框架的損傷退化行為[D]. 王萌.清華大學(xué) 2013

碩士論文
[1]帶彈簧可抬起柱腳的連柱支撐鋼結(jié)構(gòu)抗震性能研究[D]. 李鋒.蘇州科技大學(xué) 2019
[2]采用搖擺桁架和BRB的鋼框架結(jié)構(gòu)地震失效模式優(yōu)化與控制[D]. 楊寧.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[3]基于改進(jìn)I-K塑性鉸恢復(fù)力模型的RC框架抗震性能分析[D]. 徐文顯.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[4]防屈曲支撐鋼框架的抗地震倒塌與抗連續(xù)倒塌能力分析[D]. 張輝.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[5]高強(qiáng)螺栓拼接節(jié)點(diǎn)的耗能機(jī)理研究[D]. 胡安吉.蘇州科技學(xué)院 2009



本文編號(hào)：3314876