多向受力状态下防屈曲剪切钢板阻尼器耗能性能的研究

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剪切钢板阻尼器是一种抗震性能良好的耗能装置,但现有的研究主要针对剪切单向受力的情况,然而在实际诸多应用中,阻尼器不仅承受水平剪力,而且还存在同时承受竖向力及面外荷载的情况。根据一些震害表明,过大的轴向力会在达到目标位移之前引起阻尼器屈曲,从而导致结构坍塌,严重降低阻尼器抗震性能。此外,若将阻尼器应用于耗能支座中,即处于多向受力状态,此时阻尼器的耗能性能也需要研究。鉴于此,本文针对一种新型的防屈曲剪切钢板阻尼器,探究其在双向力和三向受力状态下的抗震性能。本文主要进行了以下探究:(1)防屈曲剪切钢板阻尼器的设计方法防屈曲剪切板阻尼器的宏观力学参数是进行阻尼器设计的基础,为了方便工程应用,给出了BRSPD在单调加载时的恢复力模型。翼缘作为承载耗能单元里重要组成部分,给出翼缘最优截面的具体设计方法。为保证约束单元能有效约束耗能腹板面外变形,给出了约束构件尺寸的设计公式。此外,还得出阻尼器轴力限值公式。(2)双向受力状态下轴力的大小对阻尼器滞回性能的影响以轴向力为变量设计试件并进行加载试验,研究轴向力对阻尼器抗震性能的影响。并与无轴力作用的试件进行对比。结果表明在较低轴力下,BRSPD可以有效减缓腹板的面外屈曲,具有良好的能量耗散性能,类似于没有轴向力的情况。但是,当轴力过大时,会造成阻尼器过早的破坏,严重影响整体耗能能力。最后利用有限元软件ABAQUS补充模型进行有限元模拟分析,得出此种阻尼器轴力设计方法。(3)双向受力状态下截面参数的改变对BRSPPD滞回性能的影响对耗能腹板与约束板之间间距、耗能腹板厚度、翼缘厚度这三个参数进行研究分析,验证理论设计方法的正确性,结果表明腹板与翼缘之间存在拉接力,二者是协同共同耗能的,单独增加腹板厚度或者翼缘厚度,都未实现材料的充分耗能。其尺寸的设计是互相影响的,需要同时考虑。双向受力状态下腹板与约束板之间间距的改变,对其性能几乎无影响。(4)阻尼器在多向受力状态下性能的实验研究多向受力状态随着加载角度的增大,面外所承担的分力就越大,翼缘会承担更大剪力,会致使翼缘越早开裂,因此导致极限荷载、极限位移、刚度和耗能都会明显降低。而对于变轴力加载的试件,承担轴力越大的试件,各级荷载降得越低,累计耗能也随加载轴力的增大而降低。但轴向力的大小对阻尼器刚度影响较小。
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