附设粘滞阻尼器的钢结构仿古建筑节点动载试验及恢复力模型研究

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钢结构仿古建筑将现代的建筑材料以及施工技术与古建筑的特点相融合,是中国一种独特的建筑形式。它传承了中华民族的传统文化,对我国古建筑的保护和传承具有深远的意义。但是研究表明,钢结构梁柱焊接节点的抗震性能较差,在地震作用下容易发生脆性破坏。为了提高钢结构仿古建筑节点的抗震性能,本文将现代消能减振技术与仿古建筑的外形特点相结合,提出了一种在钢结构仿古建筑节点处附设粘滞阻尼器的节点形式,为以后仿古建筑在减振方面的深入研究提供参考。本文通过对4个附设粘滞阻尼器的钢结构仿古建筑梁柱节点试件以及2个无阻尼器的传统节点试件的动力加载试验,对比研究了附设粘滞阻尼器节点试件的抗震性能,得到了各节点试件的受力特点、破坏形态以及滞回曲线、骨架曲线、刚度及强度退化、延性、耗能等恢复力特性。研究表明:与传统节点试件相比,附设粘滞阻尼器的节点试件的破坏模式发生了改变,由梁柱连接处的焊缝开裂变为梁端塑性铰区母材的撕裂;各节点试件滞回曲线都较为饱满,位移延性系数介于1.77~2.05之间;与未安装阻尼器的传统节点试件相比,附设粘滞阻尼器节点试件的极限荷载提高了18%~46%;达到破坏荷载时,附设粘滞阻尼器节点试件的等效粘滞阻尼系数是传统节点试件的1.06倍~1.67倍;达到极限荷载之后,各节点试件的强度及刚度有明显的退化现象,而且总体上呈加快的趋势。根据附设粘滞阻尼器的梁柱节点试件在动力荷载作用下的试验数据,本文采用试验拟合法建立该节点试件的恢复力模型,该模型采用考虑刚度退化的三折线模型。首先,运用软件Origin8.5对试验数据进行拟合分析,建立附设粘滞阻尼器的钢结构节点试件在动荷载作用下的三折线无量纲化骨架曲线模型。在此基础上,通过对相应试验数据进一步的拟合分析,得到节点在动力荷载作用下的刚度退化规律。最后,将所建立的骨架曲线模型、刚度退化规律与确定的滞回规则结合起来,最终形成恢复力模型。对比结果表明,根据建立的恢复力模型计算出的各个节点试件的骨架曲线模型与试验得到的骨架曲线吻合较好。该恢复力模型能够较好地反映附加粘滞阻尼器的钢结构节点在动力荷载作用下的荷载-位移关系,可供该类节点以及钢结构仿古建筑在进行弹塑性地震反应分析时参考。
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