带悬臂梁段耗能自复位梁柱节点抗震性能数值分析

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传统结构利用结构自身的延性使其发生塑性变形来耗散地震所产生的能量,往往在震后会形成较大的残余变形和结构损伤,为震后结构修复带来诸多困难,造成巨大的直接的和间接的经济损失。现代化大型城市人口集中、建筑物和基础设施集中、财富集中、社会功能集中,仅以防止生命损失作为抗震性能目标对于优良的现代结构来说是远远不够的,震后可恢复性正成为抗震设计的新要求。本文以震后可恢复性为核心理念,提出了一种带悬臂梁段耗能自复位钢结构梁柱节点,为多层钢结构框架抗震设计提供了新思路,完成的主要内容如下:(1)本文提出了一种带悬臂梁段耗能自复位钢结构梁柱节点,并已申请发明专利。该节点悬臂短梁和连接梁拼接处设置于梁在组合荷载作用下的反弯点位置附近,正常使用和小震作用下,该节点与刚性节点受力相似,悬臂短梁和连接梁拼接处不发生相对转动;当发生多遇地震时,该节点悬臂短梁和连接梁拼接处张开,依靠U形钢阻尼器变形耗能,预应力钢绞线为其提供自恢复能力;罕遇地震下,U形钢阻尼器完全屈服,预应力钢绞线仍保持弹性;(2)结合国内外自复位节点的研究现状,对带悬臂梁段耗能自复位梁柱节点进行了理论研究,提出带悬臂梁段耗能自复位梁柱节点的设计方法,节点的滞回曲线呈现出耗能自复位结构典型的“旗帜形”特点,节点发生相对位移后,通过U形钢阻尼器耗能,预应力钢绞线提供自恢复力,使节点具有良好自复位能力,残余变形小;(3)研究了带悬臂梁段耗能自复位梁柱节点和传统的钢结构节点抗震性能的不同,与传统的钢结构节点相比,带悬臂梁段耗能自复位梁柱节点耗能能力略有降低,但并不显著,位移加载结束后,节点残余变形减小显著,同时梁柱主体基本没有发生损伤,只需更换U形钢阻尼器和连接装置即可恢复使用,易于震后修复;(4)对带悬臂梁段耗能自复位梁柱节点抗震性能影响因素进行分析,在其它参数相同的情况下:增大钢绞线初始预紧力和增多钢绞线的数量,节点的刚度和自复位能力得到增强,耗能能力有所下降;阻尼器U形段厚度减小时,节点刚度和耗能能力有所降低,自复位能力得到些许增强;增大钢绞线间距,节点的刚度和自复位能力得到些许增强,耗能能力有所下降。
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