【摘要】：沙漏形鋼棒耗能器是一種新型屈服型耗能元件,具有強(qiáng)度高、延性好、耗能能力強(qiáng)且不銹蝕等優(yōu)點(diǎn)。在支撐框架結(jié)構(gòu)的支撐端部設(shè)置鋼棒耗能器,可以實(shí)現(xiàn)耗能器軸心受力,通過鋼棒屈服耗能保護(hù)主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件,震后只需更換鋼棒便可使結(jié)構(gòu)恢復(fù)使用功能,具有良好的社會經(jīng)濟(jì)效益。本文采用數(shù)值模擬的方法,較系統(tǒng)地對設(shè)置鋼棒耗能器的支撐框架結(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行了分析,主要內(nèi)容如下:利用有限元軟件ABAQUS對相關(guān)文獻(xiàn)中鋼棒耗能器的往復(fù)加載試驗進(jìn)行了數(shù)值模擬,通過與試驗結(jié)果的對比驗證了有限元建模方法的可靠性。建立了單層單跨耗能支撐框架的精細(xì)化有限元模型,進(jìn)行單調(diào)推覆分析和往復(fù)加載分析,并與普通支撐框架的工作性能進(jìn)行了對比。分析結(jié)果表明,耗能支撐框架具有明顯的屈服時序,首先是鋼棒屈服,然后是框架梁端和支撐屈服,最后是框架柱腳屈服。而普通支撐框架的受壓支撐則發(fā)生了很大的塑性變形,導(dǎo)致承載力突然下降。對12個單層單跨耗能支撐框架進(jìn)行了參數(shù)分析,以鋼棒的尺寸及個數(shù)、支撐的截面尺寸為變化參數(shù),研究了鋼棒耗能器的剛度、屈服承載力及組合形式對結(jié)構(gòu)破壞模式和主要抗震性能指標(biāo)的影響。研究結(jié)果表明,鋼棒耗能器的剛度和屈服承載力設(shè)計指標(biāo)具有相對獨(dú)立性,保持屈服承載力不變,增大耗能器剛度能同時提高支撐框架結(jié)構(gòu)的剛度和承載力;保持耗能器剛度不變,增大耗能器屈服承載力能提高支撐框架結(jié)構(gòu)的承載力而不影響其剛度。在往復(fù)荷載作用下,耗能支撐框架結(jié)構(gòu)的滯回曲線飽滿,具有良好的耗能能力。設(shè)計了12層的普通支撐框架和耗能支撐框架,進(jìn)行反應(yīng)譜分析、動力時程分析和靜力彈塑性分析,考察并比較兩者的抗震性能和構(gòu)件塑性發(fā)展規(guī)律。結(jié)果表明,設(shè)置鋼棒耗能器能有效減小地震作用。中震作用下,鋼棒耗能器屈服并保護(hù)了支撐和框架。大震作用下,設(shè)置鋼棒耗能器顯著提高了結(jié)構(gòu)的塑性耗能能力,塑性損傷集中于可更換的鋼棒耗能器。
【圖文】：

（a）2010 年海地大地震 （b）2011 年克賴斯特徹奇地震圖 1-1 震后情形Fig.1-1 Post earthquake situation一種有效的抗震設(shè)計方法是將結(jié)構(gòu)的損傷集中在指定構(gòu)件上，并保護(hù)主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件（如梁、柱和支撐）在承載力設(shè)計規(guī)則之下不會屈服。鋼結(jié)構(gòu)的屈服機(jī)制提高了結(jié)構(gòu)的耗能能力（ED），表現(xiàn)出穩(wěn)定的、可預(yù)測的滯回特征，有長期的可靠性和對環(huán)境溫度的不靈敏性。當(dāng)設(shè)計成可使用的，易于更換的構(gòu)件時，可以顯著降低維修成本和發(fā)生一次強(qiáng)烈地震后的停工期，而這種構(gòu)件也稱為“可更換損傷元”。在地震中，破壞和結(jié)構(gòu)損傷將集中在可更換構(gòu)件上，，它們通過塑性變形耗散掉地震作用輸入結(jié)構(gòu)的能量并保護(hù)著主體結(jié)構(gòu)，設(shè)置了“可更換損傷元”的結(jié)構(gòu)塑性發(fā)展階段概念圖[8]見圖 1-2。震后，只需要更換“損傷元”，結(jié)構(gòu)便可重新投入使用。

地大地震 （b）2011 年克圖 1-1 震后情形Fig.1-1 Post earthquake situation計方法是將結(jié)構(gòu)的損傷集中在指定構(gòu)件上承載力設(shè)計規(guī)則之下不會屈服。鋼結(jié)構(gòu)的出穩(wěn)定的、可預(yù)測的滯回特征，有長期的使用的，易于更換的構(gòu)件時，可以顯著降，而這種構(gòu)件也稱為“可更換損傷元”。在上，它們通過塑性變形耗散掉地震作用輸可更換損傷元”的結(jié)構(gòu)塑性發(fā)展階段概念圖結(jié)構(gòu)便可重新投入使用。
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU391

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2679132