带延性连接件防屈曲支撑的装配式钢框架抗震性能研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:geyukcl
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中心支撑(CBFs)的构造简单明了,抗侧刚度较大,但是很难避免支撑杆件在循环往复的地震中受压屈曲失稳,造成结构的刚度急剧下降,层间位移超过限值,对结构造成极大的破坏。在此基础上,引入防屈曲支撑(BRB)代替普通支撑,用来解决支撑构件的失稳问题,形成特殊中心支撑框架(SCBF)。防屈曲支撑能够在小震作用下,充当普通支撑的作用,为钢框架提供抗侧刚度,在大震作用下,作为结构的第一道防线,因为有外部约束机制的存在屈服而不屈曲,耗散地震能量。但是在传统的结构设计中,防屈曲支撑和框架采用焊接节点板连接,在以往的研究中发现,焊接节点板在往复地震作用下,因为张拉开合效应,节点板处的焊缝发生脆断,迫使防屈曲支撑提前退出工作,影响结构的安全可靠。本文针对以上问题,在防屈曲支撑设计中引入连接件,作为一种连接件,可将框架结构部件化,再通过螺栓将结构装配成型,形成装配式结构,发挥出装配式结构的优点。又可以通过连接件的引入,代替传统节点板连接,缓解节点域处的应力。通过对连接件的合理设计,将连接件作为一种耗能元件,在地震作用下,将塑性变形集中在连接件,首先屈服耗散地震能量,从而保护主体结构的安全。为了能够了解连接件的引入对防屈曲支撑钢框架承载能力、耗能性能、应力分布、刚度大小和延性性能的影响,本文结合有限元和试验研究,分析了不同参数下的连接件对钢框架的性能的影响,并对试验中出现的弊端加以改进,分析改进后的试件的抗震性能。得到以下结论:(1)通过有限元和试验研究的分析发现,连接件的引入能够明显的缓解节点域的应力,在弹塑性层间位移角下,节点域部分的应力还保持在弹性状态,没有达到屈服。(2)在加载过程中,连接件首先屈服耗能,将塑性变形累积在耗能段,在后续防屈曲支撑开始屈服,充当补充耗能元件,有限元和试验研究表明,试件滞回曲线较饱满,具有良好的耗能性能。(3)连接件和防屈曲支撑轴力超强系数n≤1时,对结构的承载能力影响不大,轴力超强系数n>1时,承载力提高较快,但继续增大时,承载能力反而开始下降,结合研究成果,本文建议轴力超强系数取1.05~1.30。连接件耗能板宽厚比对结构的性能有重要影响,本文建议取7~10。而连接件的耗能段长度由于外部约束卡套的存在对结构的性能影响几乎不大。(4)针对试验过程中,防屈曲支撑出现的弊端加以改进后,发现支撑能够稳定受力,保证传力可靠。
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