骨式钢框架子结构损伤模型的试验及理论研究

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地震损伤模型是描述结构在地震作用下损毁程度的重要手段之一,对量化评估结构的损伤程度具有重要意义。本文针对文献[24]提出的修正Park-Ang双参数损伤模型所涉及的结构累积滞回耗能能力的计算方法进行了细致研究。目前,考虑到加载历程对结构累积滞回耗能能力的相关研究尚不完善,本文以骨式钢框架结构为研究对象,结合试验及有限元分析方法,提出了骨式钢框架结构层间累积滞回耗能能力的计算方法,为完善采用修正Park-Ang损伤模型合理评估结构的损伤提供参考,本文主要完成了以下工作:(1)制作了5榀、3层、单跨1/3缩尺的骨式钢框架子结构试验试件,对其进行了4种不同加载模式的循环加载试验。系统研究了骨式钢框架子结构的破坏模式、滞回性能,刚度退化,变形和延性以及累积滞回耗能能力等。重点讨论了加载历史对骨式钢框架子结构累积滞回耗能能力的影响。(2)采用ABAQUS软件对5榀试验试件进行了精细化分析,并同试验结果进行比较,重点对比分析了骨式钢框架子结构的滞回曲线、水平承载力、抗侧刚度、累积滞回耗能及等效能量耗散系数,进一步验证了有限元分析的合理性和正确性。(3)结合本文试验结果对Lignos所提出的骨式梁柱连接节点的累积塑性转角的计算公式进行了修正,提出了可考虑加载历史影响的骨式梁柱连接节点的累积塑性转角限值计算公式,为合理确定骨式梁柱连接节点的破坏提供依据。(4)采用ABAQUS软件对骨式钢框架子结构进行了系统的参数有限元分析,考察了钢梁跨度、钢梁翼缘宽厚比、钢梁腹板高厚比、钢材强度、钢柱中轴压比对骨式钢框架子结构累积滞回耗能及等效能量耗散系数的影响规律。(5)基于骨式钢框架子结构参数有限元分析结果,考虑钢梁跨度、钢梁翼缘宽厚比、钢梁腹板高厚比及钢材强度、加载历程的影响,统计回归了骨式钢框架子结构在破坏时的极限等效能量耗散系数计算公式,为完善文献[24]修正的Park-Ang损伤模型的累积滞回耗能能力的合理确定提供参考。
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