【摘 要】
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可恢复功能结构近年来得到了较快的发展,带可更换耗能梁段结构作为可恢复功能结构的一种形式,兼备了震后可恢复及损伤位置可控的优势。当前,已有的带可更换耗能梁段结构的研究大多集中于节点抗震性能方面,鲜见关于带可更换耗能梁段钢框架结构的抗震性能、梁段可更换性及抗连续倒塌性能方面的研究。本文针对现阶段存在的问题,设计了翼缘削弱型和腹板开孔型带可更换耗能梁段的梁柱节点。一方面,梁柱节点可更换梁段采用低屈服点钢
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可恢复功能结构近年来得到了较快的发展,带可更换耗能梁段结构作为可恢复功能结构的一种形式,兼备了震后可恢复及损伤位置可控的优势。当前,已有的带可更换耗能梁段结构的研究大多集中于节点抗震性能方面,鲜见关于带可更换耗能梁段钢框架结构的抗震性能、梁段可更换性及抗连续倒塌性能方面的研究。本文针对现阶段存在的问题,设计了翼缘削弱型和腹板开孔型带可更换耗能梁段的梁柱节点。一方面,梁柱节点可更换梁段采用低屈服点钢材,实现集中损伤耗能;另一方面,可更换梁段与钢梁之间通过端板螺栓连接,尽量减少工地焊缝,方便装配式施工。利用ABAQUS有限元软件建立翼缘削弱型和腹板开孔型可更换耗能梁段的梁柱节点及翼缘削弱型单层单跨平面框架的数值模型,对其进行拟静力分析;建立带翼缘削弱型可更换耗能梁段钢框架和普通刚接钢框架的多尺度模型,对其进行弹塑性时程分析及抗连续倒塌研究。具体内容如下:(1)介绍了可恢复功能结构的种类及发展进程,总结了国内外在此领域的研究情况,重点介绍带可更换耗能组件结构的研究进展,并针对存在问题进行了评述;(2)详述了ABAQUS有限元软件建模过程中所用到的操作方法、参数设置等,包括材料本构、单元类型的选取,网格的划分等,重点介绍了不同部件之间的接触与约束关系的设置;(3)设计了翼缘削弱型和腹板开孔型可更换耗能梁段梁柱节点,建立节点数值模型进行拟静力分析,研究节点的滞回性能、刚度、承载力、延性以及耗能指标等,分析其变形情况与破坏特征;对翼缘削弱型单层单跨平面框架进行拟静力分析,研究其滞回性能与变形情况,分析端板开口间隙及端板转角变形等参数,为整体平面框架的简化提供依据;(4)建立了带翼缘削弱型可更换耗能梁段钢框架结构和普通刚接钢框架结构的多尺度模型,对其进行弹塑性时程分析,研究结构的顶层位移、基底剪力、层间位移角等地震响应,分析其是否能够满足抗震性能要求;研究结构损伤情况、残余变形及端板转角变形等参数,分析结构能否在地震损伤后实现可更换;(5)对带翼缘削弱型可更换耗能梁段钢框架结构与普通刚接钢框架结构进行非线性动力倒塌分析,通过研究失效点的竖向位移及构件变形情况,对比两种钢框架的抗连续倒塌性能,探讨可更换耗能梁段对结构抗连续倒塌性能的影响。
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