人字型偏心支撑半刚性钢框架在循环荷载下的破坏机理研究

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在实际工程中,很多梁柱节点并不是理想化的铰接或刚接,而是介于二者之间的半刚性连接,此称为半刚接钢框架,也称为半刚性钢框架。国内外学者已对半刚接钢框架研究取得一定成果。偏心支撑钢框架是一种新型的抗震体系,它既克服了纯框架侧向刚度低的缺点,又相比中心支撑钢框架具有良好的抗震性能。在偏心支撑钢框架研究中考虑节点刚度对其影响,即将偏心支撑与节点半刚性结合起来考虑其对框架受力性能的影响,相关研究比较少见。所以研究偏心支撑半刚接钢框架的滞回性能及其破坏机理具有一定的工程意义。本文主要研究偏心支撑半刚接钢框架的滞回性能以及破坏机理。研究工作由试验与ANSYS模拟分析组成,以ANSYS模拟分析为主,试验主要是验证模型的可行性。试验为V型偏心支撑半刚接钢框架滞回试验,试验结果表明:焊接节点与端板连接节点偏心支撑框架滞回性能良好,而T型钢节点与角钢节点偏心支撑钢框架滞回曲线捏缩现象比较严重。在ANSYS对照模拟中,其极限荷载、极限位移相差不多,但由于试验本身误差与ANSYS模型中弹簧单元的局限性,其耗能系数有一定差别。在ANSYS分析部分,以人字型偏心支撑半刚接钢框架为研究对象,共设计了4个系列28个有限元试件,主要探讨跨数、节点刚度以及支撑类型对框架滞回性能的影响。分析结果表明:节点刚度对于偏心支撑钢框架的侧向刚度和耗能性能影响很大,节点刚度愈大,偏心支撑钢框架滞回性能愈好。另外,节点刚度越大,耗能梁段屈服后应力分布越均匀,剪切变形更加明显,其更能发挥“保险丝”作用。最后,本文根据试验研究与ANSYS分析结果,总结出了人字型偏心支撑半刚接钢框架的抗震特点。相比较其他类型偏心支撑钢框架,人字型偏心支撑半刚接钢框架并不是最优选择,本文分析了其缺点并给出了改进措施。
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