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.pdf

1、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)所希望的結(jié)構(gòu)地震失效模式是完全梁鉸式失效，由于各種不確定性的存在，在實(shí)際地震中，結(jié)構(gòu)是否能發(fā)生完全梁鉸式失效是無法預(yù)知的。以往的震害調(diào)查發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)容易發(fā)生層屈服或薄弱層誘發(fā)的倒塌失效。此時(shí)，結(jié)構(gòu)僅有局部構(gòu)件屈服，其余構(gòu)件保持彈性，結(jié)構(gòu)損傷不均勻，材料性能未得到完全發(fā)揮，結(jié)構(gòu)耗能能力還很低，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效時(shí)延性和承載能力都較小。本文采用搖擺桁架和BRB來優(yōu)化并控制鋼框架結(jié)構(gòu)的地震失效模式，以期使其能發(fā)生完全梁鉸式失效，達(dá)到結(jié)

2、構(gòu)損傷均勻化、耗散地震能量最大化的目的，從而提高結(jié)構(gòu)體系抵抗地震災(zāi)害的可恢復(fù)性。
　　本文的主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）結(jié)構(gòu)地震失效模式識(shí)別：對(duì)所設(shè)計(jì)的鋼框架結(jié)構(gòu)以及所提出的搖擺桁架—鋼框架體系，采用靜力推覆分析和增量動(dòng)力分析方法，識(shí)別出了結(jié)構(gòu)的主要地震失效模式，對(duì)其失效概率、失效路徑以及損傷程度進(jìn)行了細(xì)致的分析。
　?。?）結(jié)構(gòu)地震失效模式優(yōu)化：提出了搖擺桁架—鋼框架體系，對(duì)搖擺桁架的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了探索與研究，給出

3、了基于剛度比的設(shè)計(jì)建議。通過對(duì)比鋼框架結(jié)構(gòu)與搖擺桁架—鋼框架體系的地震失效模式，評(píng)價(jià)了搖擺桁架在改善和優(yōu)化鋼框架結(jié)構(gòu)地震失效模式方面的作用。
　?。?）結(jié)構(gòu)抗倒塌能力與地震損傷演化規(guī)律研究：分析了鋼框架結(jié)構(gòu)與搖擺桁架—鋼框架體系的抗側(cè)向倒塌能力，基于倒塌裕度比對(duì)其抗倒塌能力進(jìn)行了評(píng)價(jià)，基于HAZUS中的四種破壞狀態(tài)，對(duì)其地震損傷進(jìn)行了對(duì)比分析。在上述分析基礎(chǔ)上，對(duì)兩種結(jié)構(gòu)由彈性—屈服—彈塑性—倒塌的損傷演化過程進(jìn)行了研究。

4、　?。?）結(jié)構(gòu)地震失效模式控制：考慮到地震中搖擺桁架—鋼框架體系的搖擺界面處可能發(fā)生大變形的特點(diǎn)，提出了搖擺桁架-BRB-鋼框架體系，以期增強(qiáng)結(jié)構(gòu)體系的耗能能力，控制并減輕結(jié)構(gòu)的地震損傷?；诖笳鹱饔孟碌臅r(shí)程分析，對(duì)BRB構(gòu)件的耗能量、能量時(shí)程曲線以及累積位移延性進(jìn)行了分析。同時(shí)，探索對(duì)比了搖擺桁架-鋼框架體系與搖擺桁架-BRB-鋼框架體系的地震失效路徑和損傷程度，研究了搖擺桁架-BRB-鋼框架體系地震失效模式控制的機(jī)理與過程。

5、　　（5）結(jié)構(gòu)抗震性能評(píng)價(jià)：對(duì)鋼框架結(jié)構(gòu)、搖擺桁架—鋼框架體系、搖擺桁架-BRB-鋼框架體系在小震、中震、大震作用下進(jìn)行時(shí)程分析，基于峰值位移、峰值層間位移角、損傷集中系數(shù)、殘余層位移、殘余層間位移角、頂點(diǎn)位移等結(jié)構(gòu)響應(yīng)參數(shù)，評(píng)價(jià)了三種結(jié)構(gòu)的抗震性能。
　　通過本文研究發(fā)現(xiàn)：采用搖擺桁架和BRB能顯著改善、優(yōu)化和控制鋼框架結(jié)構(gòu)的地震失效模式，提高結(jié)構(gòu)的抗震性能和抗倒塌能力。搖擺桁架體系作為一種新型搖擺結(jié)構(gòu)，其功能可恢復(fù)性和災(zāi)害恢復(fù)