节点刚接与螺栓连接的BRBF结构抗震及地震需求性能研究

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屈曲约束支撑(BRB)具有提高钢结构刚度和承载力的优点,屈曲约束支撑钢框架(BRBF)结构为双重抗侧力体系,具有较良好的抗震性能,因此BRB钢框架广泛应用于日本、美国和台湾等国家和地区。在以往地震中,钢结构梁柱节点易遭受不同程度的损坏,美国北岭地震和日本阪神地震中这一现象表现尤为明显,地震中许多钢结构建筑梁柱节点处发生了破坏甚至脆性断裂,因此为研究梁柱节点和BRBF结构的抗震性能和地震需求性能,研究从梁柱节点采用刚接和螺栓连接出发,对比分析两种不同连接方式的BRBF结构的抗震和地震需求性能。研究首先设计了3个β值分别为20%、30%、40%的8层梁柱节点刚接的BRBF结构基本研究模型,然后通过对梁柱节点进行节点转换得到相对应的3个8层梁柱节点螺栓连接的BRBF结构模型,运用CLAP软件对研究模型进行静力与动力弹塑性分析。首先对结构进行基于位移控制的弹塑性静力推覆分析,研究结构的塑性铰成铰机制和分布规律、层剪力和层间位移的关系等结构的抗震性能,然后输入符合我国《建筑抗震设计规范》的五条天然地震波和两条人工地震波对结构进行动力弹塑性时程分析,研究两组不同连接形式结构模型的最大层间位移关系、最大层剪力关系、塑性能量分布、损伤能量分担率、残余变形和滞回曲线等地震需求性能。研究结果如下:静力分析时BRBF结构的抗震性能:(1)BRB均早于梁端出现塑性铰,有效减少了框架柱梁的负担;(2)梁柱节点螺栓连接BRBF结构的梁端较早形成塑性铰,塑性铰向各层分布,梁柱节点刚接BRBF结构的梁端形成塑性铰较晚,塑性铰也基本向各层分布,两种连接形式的BRBF结构延性都较好,均形成了整体破坏体制;(3)梁柱节点从刚接转换为螺栓连接后,在达到弹性及弹塑性层间位移角限值时,模型的首层承载力和刚度明显大幅度降低。弹塑性时程分析时BRBF结构的地震需求性能:(1)梁柱节点螺栓连接的BRBF整体层间位移响应大,且下部层变形集中明显,而梁柱节点刚接的BRBF整体层剪力响应更大;(2)BRB的损伤能量分担率大,改善了梁端能量突出的现象;(3)在相同的地震加速度峰值条件下,梁柱节点螺栓连接模型的层能量和梁端能量比刚接模型更大;(4)两种梁柱节点连接形式的BRBF结构中下部层耗能占比大,其中梁柱节点螺栓连接模型耗能最大构件的滞回曲线面积更大,地震需求耗能更多。
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