基于外耗能钢框架的抗震性能研究

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随着地震造成破坏的严重性,钢框架的耗能减震研究日趋重要。由于耗能减震装置既能在多遇地震中提供足够的水平刚度抵抗地震作用,又能在罕遇地震作用下屈服发生滞回阻尼耗能,在刚度和滞回阻尼之间协调工作,从而减小主体结构的变形和便于修复,具有较好的抗震性能和工程应用价值。钢框架结构减震体系根据其耗能机理可以分为自耗能减震体系与外耗能减震体系两个发展阶段。本文主要研究的是基于外耗能钢框架的耗能减震分析。   首先总结了基于外耗能钢框架结构体系的减震机理以及钢框架分析的非线性问题和相关理论。其次分析了基于支撑耗能的消能支撑钢框架和基于节点耗能的带楔块钢框架的组成构造和耗能原理,利用ANSYS建立了分析模型,分别对单层消能支撑钢框架和带楔块钢框架进行了低周反复荷载作用下的对比数值仿真分析,研究其耗能特性。对无支撑钢框架、普通支撑钢框架和消能支撑钢框架及带楔块钢框架和普通钢框架分别进行了地震作用下的对比时程分析。   分析结果表明在低周往复荷载作用下,基于外耗能的消能支撑钢框架和带楔块钢框架具有较好的滞回耗能能力、承载能力得到较大提高,具有较好的抗震性能;通过在罕遇地震及多遇地震作用下时程分析表明:消能支撑钢框架能产生较强的耗能控制力,显著地增加了整个结构的耗能能力,减弱了传至主体框架结构上的地震荷载,明显地减小了地震的作用;带楔块钢框架由于楔块装置的作用增强了节点抵抗地震作用的能力,使其在地震作用下的变形和加速度都得到了明显的控制,表现出良好的抗震性能,达到了耗能减震的作用。
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