發(fā)布時間：2020-07-24 14:22

【摘要】：本文介紹了可更換連梁概念與原理,總結了國內外金屬耗能型、摩擦耗能型、黏彈性耗能型等不同類型和構造可更換連梁的研究與應用進展,突破以可更換為代價實現(xiàn)結構功能可恢復的思路,提出“功能自恢復結構”(Self-Resilient Structure,SR-S)概念,達到震后無需更換而功能即可自行恢復的目標。設計了一種功能自恢復連梁(SelfResilient Coupling Beam,SR-CB),解決了剪力墻結構體系存在的根本性抗震問題,介紹了功能自恢復連梁的構造、原理及特點。設計了14組不同參數(shù)的鉛黏彈性連梁阻尼器(Lead Viscoelastic Coupling Beam Damper,LVCBD),采用ABAQUS有限元軟件對其進行分析,研究鉛芯邊距、鉛芯直徑、剪切鋼板與約束鋼板厚度比、復合黏彈性層中薄鋼板與黏彈性層厚度比、剪切模量以及鋼材類型對其力學性能的影響,并給出各設計參數(shù)的取值建議。建議鉛芯對稱布置在復合黏彈性層外側,鉛芯邊距取1~1.5倍的鉛芯直徑;鉛芯直徑根據(jù)阻尼器需求屈服承載力確定;剪切鋼板與約束鋼板厚度比取1.00~2.00,且剪切鋼板厚度宜取0.8倍的復合黏彈性層厚度;薄鋼板與黏彈性層厚度比取0.4~0.8,且優(yōu)先取較小值;選用低硬度的黏彈性材料以使阻尼器獲得較好的耗能效果;采用Q345鋼材以保證阻尼器正常工作,發(fā)揮其穩(wěn)定的耗能能力。鉛黏彈性連梁阻尼器在工程應用中實際受到剪力、軸力、彎矩及其組合等復雜受力的作用,采用數(shù)值仿真分析方法對軸壓-剪切、軸拉-剪切、正向彎曲-剪切、負向彎曲-剪切、軸壓-正向彎曲-剪切、軸壓-負向彎曲-剪切、軸拉-正向彎曲-剪切以及軸拉-負向彎曲-剪切8種復雜受力狀態(tài)下鉛黏彈性連梁阻尼器的性能進行分析,研究復雜受力狀態(tài)下鉛黏彈性連梁阻尼器的力學性能。結果表明,軸力作用對鉛黏彈性連梁阻尼器的力學性能影響不大,彎矩作用主要影響鉛黏彈性連梁阻尼器的屈服位移和屈服荷載;純剪切受力與復雜受力條件下,鉛黏彈性連梁阻尼器的滯回曲線基本重合,最大阻尼力和等效黏滯阻尼比基本不變,不影響阻尼器的耗能和應力分布。功能自恢復連梁耗能梁段(LVCBD)與非耗能梁段(RC梁)兩者之間合理的剛度匹配是確保連梁有效發(fā)揮其作用的關鍵。設計了10組不同剛度比的功能自恢復連梁,采用ABAQUS有限元軟件對其進行精細化數(shù)值仿真分析,明確剛度比對功能自恢復連梁力學性能的影響及規(guī)律,揭示其協(xié)同變形機制、受力機理和耗能原理,給出剛度比的合理取值建議范圍為5~15之間。從工程應用的角度推導了功能自恢復連梁的理論計算公式,給出連接的驗算要求,并將理論計算結果與有限元模擬分析結果進行對比,驗證了理論計算公式的合理性和可靠性;最后總結了功能自恢復連梁基本設計流程,建立功能自恢復連梁基于承載力需求的等剛度設計方法。針對高烈度區(qū)某高層框架-核心筒結構彈性層間位移角不滿足規(guī)范要求,采用功能自恢復連梁進行消能減震設計。分別通過ETABS和Perform-3D軟件對原結構和減震結構進行多遇地震下的彈性時程分析和罕遇地震下的彈塑性時程分析,對比結構減震前后的地震響應并分析阻尼器的耗能表現(xiàn)。結果表明,鉛黏彈性連梁阻尼器用于框架-核心筒結構中可有效提高整體結構的抗震性能,并能減緩或避免主體結構構件的塑性破壞,發(fā)揮連梁第一道防線的作用,保護主體結構的安全。
【學位授予單位】：廣州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU352.11
【圖文】：

滕軍等[12],[13]提出一種在低屈服點鋼板上開長條形孔的連梁阻尼器方案，其構造如圖1-3所示。對 12 組連梁阻尼器分別進行低周往復加載試驗和擬動力子結構試驗，結果表明該連梁阻尼器滯回環(huán)飽滿，耗能效果較好，但存在平面外失穩(wěn)的問題�？鬃影旱萚14]提出一種帶縫鋼板阻尼器連梁構造，對三幢框架剪力墻結構進行非線性時程分析，結果表明該連梁構造對結構地震響應具有良好的控制效果和耗能能力，同時對一片 18 層框架剪力墻結構的 1/3 縮尺試件進行擬動力試驗，驗證其抗震性能。王濤等[15]提出一種采用疊層三角形開孔鋼板的連梁阻尼器方案，對帶有該連梁阻尼器的剪力墻試件進行低周往復加載試驗，結果表明帶有該連梁阻尼器的剪力墻結構較普通聯(lián)肢剪力墻結構具有較為顯著的耗能能力

[25]對 12 個 3/5 縮尺的剪切屈服型鋼連梁阻尼器試件進行低周往復加載試驗，研究不同參數(shù)對其抗震性能的影響，圖1-5為可更換鋼連梁試驗照片。對分別采用端板-抗剪鍵連接、拼接板連接、腹板-螺栓連接、腹板-結構膠連接的 4 種不同的耗能梁段與非耗能梁段連接方式的 4個連梁試件進行低周往復加載試驗[26],[27]，結果表明采用端板-抗剪鍵連接的試件塑性變形和損傷集中在耗能梁段，耗能能力穩(wěn)定，耗能梁段耗能占總耗能 90%，且該連接方式傳力可靠，設計簡單。中國西安一幢 29 層的住宅公寓應用采用了該類型的可更換連梁[28]。鄧志恒等[29]對 8 個鋼桁架連梁試件進行低周往復加載試驗，研究其破壞特點，力學特性以及桁架節(jié)點形式，驗證了其結構的合理性。林倩、鄧志恒等對新型鋼桁架連梁足尺試件進行低周往復加載試驗和有限元分析[30]以及對設置全鋼桁架連梁和設置鋼筋混凝土、鋼桁架混合連梁的雙層聯(lián)肢剪力墻平面結構進行了擬動力試驗和低周往復加載試驗[31]，結果表明該鋼桁架連梁滯回曲線飽滿，承載力和延性均較高，等效黏滯阻尼系數(shù)遠大于普通 RC 連梁

鋼管鉛阻尼器

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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10 呂西林;陳云;蔣歡軍;;新型可更換連梁研究進展[J];地震工程與工程振動;2013年01期

相關碩士學位論文 前4條

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2 李冬晗;鋼混結構的剪力墻連梁截斷式金屬阻尼器設計與抗震分析[D];大連理工大學;2013年

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本文編號：2768958