按极限强度进行弹性设计的金属消能器子结构性能评估

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消能子结构是减震结构的重要组成部分,子结构既要保证阻尼器发挥耗能的作用,也要兼顾整个结构的受力情况,因此合理的子结构设计就显得十分重要。但目前关于子结构设计还没有一种固定设计方法,消规中对子结构的设计仅提出条文的指导,并未给出具体可操作步骤。子结构的设计方法主要有基于性能化设计、基于承载力设计和基于延性设计,本文对子结构按极限强度弹性设计的方法进详细阐述和探讨,为得到子结构性能对减震结构影响的因素,将子结构模型抽象化,建立子结构计算简图,针对附加金属阻尼器的减震结构提出子结构四线型恢复力模型,对子结构进行参数化分析,并通过算例验证。首先,总结并阐述了目前子结构设计的各种设计方法以及操作步骤,并以子结构按极限强度弹性设计的方法与实际工程项目相结合,对减震模型中的子结构进行设计,再将设计结果与原结构进行对比分析。其次,对附加金属消能器的子结构进行探讨,得出结构塑性铰发展顺序为:非子结构梁—非子结构柱—子结构梁;通过逐步增大地震波峰值最大加速度和按比例减小子结构柱配筋分析得出,对使用该方法设计的子结构柱配筋除底层外,其余层可适当减小。最后,将子结构模型抽象化,针对附加金属阻尼器的减震结构提出子结构四线型恢复力模型,并与三线型模型对比,得出对子结构分析宜使用四线型恢复力模型,该模型考虑子结构与非子结构屈服位移比对结构的影响,子结构符合重要构件考虑;根据推导理论对子结构进行参数化分析,得出当结构的极限位移为定值时,附加阻尼比随着子结构与非子结构的屈服位移比增大而增大;当结构的延性为定值时,附加阻尼比随子结构与非子结构的屈服位移增大而降低;子结构初始刚度比和屈服后刚度比对附加阻尼比的影响较小;在子结构性能评估中,子结构与非子结构屈服位移比是一个关键因素;以一榀框架验证了参数化分析和推导理论的正确性。
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