發(fā)布時間：2021-01-11 13:30

　　鋼結構在歷次地震中都有較好的表現,因此在高地震風險地區(qū)得到越來越多的應用,但在1994年美國的北嶺地震和1995年日本的阪神地震中,傳統(tǒng)剛性柱腳節(jié)點遭到不同程度的破壞,震后修復或拆除,費用十分巨大。因此及時開展抗震損傷控制設計研究,降低地震災害損失,具有重要科學意義和工程意義。依托國家自然科學基金課題“基于損傷控制的內置連續(xù)柱—柱端滑移摩擦節(jié)點鋼框架結構抗震性能研究[51878522]”,提出一種弧面端承式滑移摩擦柱腳節(jié)點,該節(jié)點旨在通過弧板之間以及弧板與高強螺栓之間的滑移摩擦耗能代替?zhèn)鹘y(tǒng)柱腳節(jié)點的構件屈服耗能,達到無損耗能的設計目標。本文開展弧面端承式滑移摩擦柱腳節(jié)點的滯回性能研究,主要研究內容包括:（1）簡要回顧了國內外柱腳節(jié)點、滑移摩擦連接的研究和應用現狀。（2）闡述了弧面端承式滑移摩擦柱腳節(jié)點的工作原理及“凹式”、“凸式”兩種設計方案。簡要介紹了對該柱腳節(jié)點精細化建模的過程。（3）考慮不同軸壓比,對“凹式”弧面端承式滑移摩擦柱腳節(jié)點的滯回性能進行了系統(tǒng)研究。研究表明:“凹式”節(jié)點的M-θ曲線較為凌亂,基本呈平行四邊形,各級各次重合度不高,加載過程中旋轉中心發(fā)生漂移,出現明顯的剛... 

【文章來源】：武漢科技大學湖北省

【文章頁數】：78 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

試件

武漢科技大學碩士學位論文5a)CBL-3-0.3-1b)CBL-2-0.3-1圖1.5試件破壞形態(tài)Woo-Young[20]等人對九個試件進行了柱底板強軸連接抗震性能評價。試驗結果表明，底板強軸連接的滯回性能受底板厚度、錨栓數量和埋設長度的影響較大，肋板對柱底板連接抗彎性能的影響可以忽略不計。雖然柱底板強軸連接是根據規(guī)范進行適當設計的，但在混凝土和地腳螺栓之間沒有足夠的粘結能力時，連接的抗彎能力可能是不可靠的。我國規(guī)范[21]也指出“應避免因部分結構或構件破壞而導致整個結構喪失抗震能力或對重力荷載的承載能力”，故而有必要對結構底部的柱進行低損傷設計。Karavasilis[22]等人評估了一種鋼結構抗震設計方法，該方法將損傷集中在易于更換的鋼制耗能裝置中，保護主要結構構件不屈服。這種方法可以降低損傷修復成本、保護位移敏感的非結構元件。作者利用OpenSees軟件建立了一種鋼制耗能裝置的模型，并根據最小損傷性能目標，設計了一座具有該耗能裝置的原型鋼結構建筑。分析結果表明了設計過程的準確性，并證實了在設計地震作用下，建筑物能夠立即或快速被重新使用。之后和田章[23]指出結構損傷后無論是修復還是拆除，都將造成極大的資源浪費和社會壓力，提出了通過設置輔助耗能元件消耗地震能量以保持主體結構不受損壞的構想。Piluso[24]等人針對無損傷結構的發(fā)展，提出了一種具有創(chuàng)新結構細節(jié)的新型結構——采用帶摩擦阻尼器的梁柱連接和柱腳連接代替?zhèn)鹘y(tǒng)的耗能結構。通過pushover分析和IDA分析，結果表明這種節(jié)點可以控制結構的損傷，但在大地震后仍存在側向位移。形狀記憶合金（SMA）被用作一種耗散結構能量的工具。到目前為止，它們用于柱腳連接的應用較少。Tamai[25]采用形狀記憶合金（SMA）桿作為外露式柱腳節(jié)點的抗震被動阻尼器。結

武漢科技大學碩士學位論文6來Jamalpour[26]等人提出了一種改進的SMA柱腳連接方式，研究了該連接的宏觀和微觀行為，并將其應用于MRF中，比較了在不同地震作用下，采用鋼或SMAs桿件連接的地震響應。結果表明，采用改進的SMA柱腳連接方式的阻尼器具有良好的抗震性能。經HoseokChi[27]等人研究，后張法（PT）柱腳連接可以消除自定心鋼框架柱的結構損傷。該連接采用PT高強度鋼筋提供夾緊力和恢復力；螺栓固定板提供附加剪力；屈曲約束鋼板（BRS）提供附加能量耗散。連接處的退化行為是由PT鋼筋的間隙張開和伸長導致的，而不是柱內屈服導致的。作者等人為了研究PT柱腳連接的滯回性能，對PT柱腳連接組件進行了軸向荷載和橫向位移加載的試驗，并分析了PT柱腳節(jié)點的極限狀態(tài)，包括PT鋼筋屈服和BRS板的斷裂。試驗結果表明，當柱和地梁保持彈性時，設計合理的PT柱腳節(jié)點能夠承受4%的層間位移。同時，BRS板在拉壓過程中屈服而不斷裂，表現出良好的耗能能力。柱腳的結構損傷僅限于可更換的BRS板。此外，作者還建立了分析模型，對PT柱腳節(jié)點的彎矩-轉角關系進行了預測，并與試驗數據有較好的相關性。Freddi[28][29]等人提出一種新型搖擺無損鋼柱腳節(jié)點，如圖1.6所示，該節(jié)點采用后張法（PT）高強鋼筋控制搖擺性能，摩擦裝置（FDs）耗散地震能量。與傳統(tǒng)的鋼制柱腳節(jié)點相反，搖擺柱腳的單調加載性能和滯回加載性能可以通過簡化的理論方程式表示。為了保證節(jié)點的無損性能和足夠的摩擦耗能能力，作者詳細闡述了節(jié)點的分布設計方法，并利用ABAQUS軟件建立了一個3D非線性柱腳有限元模型。有限元仿真的結果驗證了彎矩-轉角曲線的準確性，表明了搖擺無損節(jié)點能很好的避免柱腳發(fā)生屈服，達到無損耗能的目的。圖1.6搖擺無損柱腳節(jié)點的有限元模型

【參考文獻】：
期刊論文
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[2]外露式鋼柱腳恢復力特性分析[J]. 崔瑤,李浩,劉浩,王晶秋,唐貞云.  工程力學. 2018(07)
[3]外露式鋼柱腳抗震性能試驗研究[J]. 崔瑤,劉浩,李浩,王晶秋.  建筑結構學報. 2018(07)
[4]外張拉式自復位方鋼管混凝土柱腳的受力性能和設計方法研究[J]. 王先鐵,林麟琿,陳蜂梅,張力,羅遙,鄭江.  西安建筑科技大學學報(自然科學版). 2017(06)
[5]長孔螺栓摩擦阻尼器試驗研究[J]. 張艷霞,趙文占,陳媛媛,寧廣.  工程抗震與加固改造. 2015(04)
[6]一種新型柱腳連接方式及其力學性能研究[J]. 金坎輝,段樹金.  鋼結構. 2014(07)
[7]鋼管混凝土梁柱長圓孔變型性高強螺栓節(jié)點抗震性能試驗研究[J]. 馬人樂,李淵,梁峰,周小華,劉傳平.  建筑鋼結構進展. 2010(06)
[8]鋼管混凝土外包式柱腳抗彎性能試驗研究[J]. 王毅,陳以一,王偉,徐永基,呂旭東.  建筑結構. 2009(06)
[9]長圓孔變型性高強螺栓節(jié)點抗震性能試驗研究[J]. 馬人樂,楊陽,陳橋生,盧立香.  建筑結構學報. 2009(01)

碩士論文
[1]一種新型柱腳連接方式的受力分析及應用[D]. 金坎輝.石家莊鐵道大學 2012



本文編號：2970854