【摘要】：傳統(tǒng)中心支撐鋼框架(concentrically braced frame,CBF)結(jié)構(gòu)體系在結(jié)構(gòu)損壞前側(cè)移能力有限,在強震作用下中心支撐會發(fā)生屈曲而使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大殘余側(cè)移。而近年來發(fā)展的自復(fù)位中心支撐鋼框架(self-centering concentrically braced frame,SC-CBF)結(jié)構(gòu)體系具有較好的側(cè)移能力,同時在強震作用下殘余側(cè)移較小。SC-CBF結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)CBF結(jié)構(gòu)的顯著差異在于:SC-CBF柱在側(cè)向載荷作用下能夠從基礎(chǔ)上抬起,從而使框架產(chǎn)生剛體旋轉(zhuǎn),且垂直布置的預(yù)應(yīng)力筋可提供恢復(fù)力使SC-CBF柱返回到初始位置,SC-CBF柱與重力柱之間布置的摩擦元件在水平慣性力的作用下可產(chǎn)生摩擦力來阻止SC-CBF柱的抬升,同時在循環(huán)載荷作用下可作為耗能元件消耗地震能量。本文討論了SC-CBF結(jié)構(gòu)在側(cè)向荷載作用下的基本力學(xué)性能,根據(jù)結(jié)構(gòu)性能水平以及性能目標,給出了SC-CBF結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計方法。其次,利用基于性能的抗震設(shè)計方法對SC-CBF原型結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計計算,先前研究已經(jīng)確定出框架的幾何形狀和摩擦系數(shù)是SC-CBF結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵設(shè)計參數(shù),本文設(shè)計了三個不同跨度和三個具有不同摩擦耗能元件的SC-CBF結(jié)構(gòu),以探討框架跨度以及摩擦力的變化對SC-CBF結(jié)構(gòu)抗震性能的影響規(guī)律。最后,運用OpenSees有限元分析軟件對SC-CBF結(jié)構(gòu)進行有限元建模,對五個不同的SC-CBF結(jié)構(gòu)模型進行非線性靜力分析,研究了框架跨度和摩擦力的變化對結(jié)構(gòu)剛度、構(gòu)件截面尺寸、耗能能力、側(cè)移能力以及柱消壓時和預(yù)應(yīng)力筋屈服時傾覆力矩的影響;同時,對這五個SC-CBF結(jié)構(gòu)模型進行非線性動力分析,研究了框架跨度和摩擦力的變化對結(jié)構(gòu)頂點側(cè)移、預(yù)應(yīng)力筋軸力、SC-CBF柱開口間隙以及搖擺響應(yīng)等抗震性能的影響。研究分析結(jié)果表明:框架跨度和摩擦力對自復(fù)位中心支撐鋼框架的抗震性能有顯著的影響。框架跨度越大,預(yù)應(yīng)力筋截面面積越小,預(yù)應(yīng)力筋屈服時的頂點側(cè)移能力越小,框架跨度的增加會增強結(jié)構(gòu)的耗能能力;同時隨著框架跨度的增加,SC-CBF柱開口間隙峰值響應(yīng)增加,結(jié)構(gòu)搖擺響應(yīng)幅度增加,預(yù)應(yīng)力筋屈服的概率增大。另外摩擦元件中摩擦力的增大也會使預(yù)應(yīng)力筋截面面積減小,結(jié)構(gòu)設(shè)計更加經(jīng)濟,摩擦力的增加會使結(jié)構(gòu)的耗能能力增強,頂點側(cè)移峰值響應(yīng)和SC-CBF柱開口間隙峰值響應(yīng)減小,結(jié)構(gòu)的整體搖擺響應(yīng)降低。
【圖文】：

摩擦型阻尼器預(yù)制混凝土框架

圖1.10雙系統(tǒng)概念：(a)雙系統(tǒng)的示意圖，，(b)搖擺性能
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU391

【參考文獻】

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本文編號：2671004