基于损伤性能的分层装配式轻钢框架抗震性能研究

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在装配式结构中,梁柱连接节点是结构的关键传力部位,而传统钢框架梁柱节点采用焊接,在地震中会发生大量的脆性破坏。为了防止节点发生脆性破坏,通过改变节点构造将塑性铰从节点区向外移动,从而达到“强节点弱杆件”的抗震设计标准。结合装配式建筑行业需求,依据施工现场工艺实践,考虑到节点的受力特性,设计了一种新型分层装配式全螺栓连接节点。通过拟静力试验揭示节点传力机理,获得破坏模式及抗震性能。并基于损伤性能建立了含有新型节点的钢框架有限元模型,开展IDA分析,获得不同损伤指标下的易损性曲线。主要开展的工作如下:(1)设计了新型分层装配式全螺栓连接节点、传统连接节点等共4个十字节点试件,通过拟静力试验对试件的受力性能和抗震性能进行了研究;探讨了两种节点构造的破坏过程、破坏特征和力学性能,并分析其滞回性能、耗能、延性、刚度和强度退化等抗震特性,揭示了不同构造形式对节点抗震性能的影响规律。(2)为改善节点抗震性能,系统地分析了柱端板厚度、方钢管柱壁厚、节点域翼缘厚度、内套筒壁厚、轴压比、内套筒凸起高度等构造参数对节点抗震性能的影响规律。(3)建立了采用新型分层装配式全螺栓连接节点钢框架和传统连接节点钢框架模型。提出适用于钢框架结构在地震动作用下的损伤模型,以地震峰值加速度(PGA)为地震动强度指标,输入合适的地震动记录进行动力增量时程分析(IDA),建立了钢框架结构的地震响应与地震动强度指标之间的概率关系。(4)确定了钢框架的性能水准及破坏等级,在此基础上对钢框架模型进行地震易损性分析。分别以单、双参数损伤模型为指标绘制两种钢框架模型的地震易损性曲线,研究不同节点构造和损伤指标对结构地震易损性的影响,为结构抗震安全评估提供参考。
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