【摘 要】
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通过降低结构的刚度来减小地震时结构的加速度响应,从而减小结构构件在地震作用下引起的内力反应,用这一思路设计建造的建筑物可以降低结构的强度需求,称作“弱化”结构。这
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通过降低结构的刚度来减小地震时结构的加速度响应,从而减小结构构件在地震作用下引起的内力反应,用这一思路设计建造的建筑物可以降低结构的强度需求,称作“弱化”结构。这与以往利用高性能材料、结构构件、结构体系等“强化”结构的做法不同。Roh提出了一种上下两端为铰接的预制摇摆柱(rocking column)置于结构中降低层刚度来“弱化”结构,并附加层间对角粘滞阻尼器来控制结构的位移,最终达到降低层加速度和层位移的效果。针对Roh提出的摇摆柱耗能较小及在框架中附加对角阻尼器有可能会影响结构使用功能的缺点,本文在摇摆柱的上下端安装一种自复位及耗能于一体的小型隅撑,构成了自复位耗能摇摆柱。小型隅撑不但可以利用柱与梁或基础间的相对变形来耗能,还可以减小结构在地震作用下残余位移。本文主要研究的内容及得到的结论如下:1、建立了摇摆柱的有限元模型,并在不同轴压比下分别水平加载至倾覆点往复5次,力-位移曲线总体形状与Roh提出的摇摆柱四折线力-位移(弯矩-曲率)的关系曲线相似并且对摇摆后的负刚度段有较好的模拟,可以认为Open Sees能够较好地模拟出摇摆柱的摇摆行为。并通过与传统柱的推覆曲线对比,发现在摇摆柱软化阶段以前,摇摆柱与传统柱有相同的抗侧刚度。2、采用低周往复荷载对不同轴压比下的自复位耗能摇摆柱和自由摇摆柱进行滞回性能分析,分析表明,自由摇摆柱在给定的摇摆行程内耗能较小且受到轴压比的影响;而自复位耗能摇摆柱具有良好的耗能效果且轴压比对其耗能影响较小;支撑的滞回呈现出非对称性。3、基于Open Sees平台,在多遇、设防和罕遇地震作用下对建立的5个钢筋混凝土单榀框架模型进行弹塑性动力时程分析,分析表明,带有自复位耗能摇摆柱的RC框架的层加速度及残余位移与传统框架相比明显减小;罕遇地震下层位移及层间位移角略小于传统框架。4、对安装自复位耗能支撑摇摆柱的框架及原框架分别在远场和近场地震作用下进行了IDA分析,并基于IDA分析方法进行了易损性分析并绘制了不同极限破坏状态下的易损性曲线,分析表明,安装自复位耗能支撑摇摆柱的框架抗震性能优于传统框架;不论远场还是近场地震,安装自复位耗能支撑摇摆柱的框架超越各破坏极限状态的概率小于传统框架。
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