自復位防屈曲支撐及其鋼框架結(jié)構(gòu)的抗震性能分析.pdf

1、雖然傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)體系通過合理的設(shè)計能夠保證結(jié)構(gòu)的安全，但是它們主要依靠主體結(jié)構(gòu)的破壞來耗散地震能量。由于結(jié)構(gòu)彈塑性變形過大引起的受力構(gòu)件破壞或者震后殘余變形較大，使得結(jié)構(gòu)在震后不能繼續(xù)使用并且難于修復。因此，研究一種在震后能夠恢復到原來位置的結(jié)構(gòu)體系來減小結(jié)構(gòu)的破壞是一個亟待解決的問題。為實現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)，本文通過自復位防屈曲支撐來控制結(jié)構(gòu)最大地震響應(yīng)及實現(xiàn)結(jié)構(gòu)自復位。為此，本文主要進行了以下工作：
　?。?）介紹了自復位防屈曲支撐

2、的構(gòu)造組成及組裝方式，驗算其強度、剛度及穩(wěn)定性并闡述其工作原理、復位筋的力學性能及復位條件，最后給出支撐的性能評價指標。基于ABAQUS平臺設(shè)計了自復位防屈曲支撐并建立其實體有限元模型。
　?。?）對自復位防屈曲支撐進行參數(shù)分析，分別以初始彎曲、復位筋截面面積、內(nèi)核心截面面積、復位筋的彈性模量為分析參數(shù)。分析表明，自復位防屈曲支撐的耗能性能及復位性能受初始彎曲的影響不大；增加復位筋截面面積，支撐的復位能力增強，殘余變形變小；增加內(nèi)

3、核心截面面積，支撐的復位能力減弱，殘余變形增大；復位筋的彈性模量越小，支撐的滯回曲線越飽滿，耗能能力越強，但是殘余變形也越大。
　?。?）采用桿單元和非線性彈簧并聯(lián)實現(xiàn)自復位防屈曲支撐構(gòu)件在結(jié)構(gòu)體系中的簡化建模，建立自復位防屈曲支撐鋼框架和防屈曲支撐鋼框架有限元模型，基于三條地震動記錄對應(yīng)于多遇地震、罕遇地震及特大地震的地震作用，對自復位防屈曲支撐鋼框架結(jié)構(gòu)進行彈塑性時程分析。從結(jié)構(gòu)頂層位移反應(yīng)、樓層最大位移、層間位移角、殘余變形

4、及基底剪力等方面與防屈曲支撐鋼框架進行對比分析。研究表明，自復位防屈曲支撐在控制結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)和減小殘余變形方面優(yōu)于防屈曲支撐鋼框架結(jié)構(gòu)。
　　（4）研究自復位防屈曲支撐的第一剛度、第二剛度、預(yù)應(yīng)力及內(nèi)核心截面面積四個參數(shù)的變化對結(jié)構(gòu)體系抗震性能的影響。首先進行單一參數(shù)變化下的自復位防屈曲支撐鋼框架結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)分析，研究了特大地震作用下各個參數(shù)對結(jié)構(gòu)抗震性能的影響。然后，通過正交設(shè)計與均勻設(shè)計確定結(jié)構(gòu)參數(shù)的組合方式，分析了各參數(shù)對結(jié)