【摘要】：屈曲約束支撐(BRB)具有良好的耗能能力,是減輕結(jié)構(gòu)震害的有效手段。但由于其屈服后剛度較低,BRB框架在強(qiáng)震作用下易產(chǎn)生較大殘余變形,增加了結(jié)構(gòu)震后修復(fù)的難度和成本。為解決該問題,可在BRB中引入預(yù)拉桿式自定心(SC)系統(tǒng),形成自定心屈曲約束支撐(SC-BRB),使支撐同時具有良好的耗能能力與自定心能力。與BRB相比,由于自定心系統(tǒng)的引入,SC-BRB滯回性能參數(shù)更多,對支撐框架結(jié)構(gòu)抗震性能的影響機(jī)理更為復(fù)雜。但目前有關(guān)SC-BRB框架抗震性能的研究仍較為匱乏,對于SC-BRB框架的抗震設(shè)計方法的研究亦很少,從而限制了SC-BRB的推廣與應(yīng)用。為此,本文分別針對SC-BRB鉸接框架和雙重體系,考慮不同層數(shù)的情況,深入研究關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)對SC-BRB框架抗震性能的影響規(guī)律,在此基礎(chǔ)上,建立SC-BRB框架直接基于位移的設(shè)計方法和流程,主要內(nèi)容包括：(1)分析了預(yù)拉桿式SC-BRB的構(gòu)造、工作機(jī)理及其關(guān)鍵構(gòu)造參數(shù)與滯回力學(xué)參數(shù)的關(guān)系,建立了可用于SC-BRB滯回性能分析的OpenSees精細(xì)有限元模型,并結(jié)合SC-BRB構(gòu)件的擬靜力試驗(yàn)結(jié)果,研究了套管長度誤差對自定心系統(tǒng)初始剛度的影響機(jī)理,確定了自定心系統(tǒng)初始剛度的變化范圍,為后續(xù)SC-BRB框架的有限元建模及其參數(shù)化分析奠定基礎(chǔ)；(2)針對SC-BRB在強(qiáng)震下可能出現(xiàn)的預(yù)拉桿斷裂問題,研究了支撐端部摩擦裝置的設(shè)置和模擬,建立了可用于框架抗震性能分析的SC-BRB簡化有限元模型；基于美國ASCE7-10規(guī)范,設(shè)計了4層、8層和12層SC-BRB鉸接框架和SC-BRB雙重體系算例,通過Pushover分析和非線性時程分析研究了SC系統(tǒng)初始剛度的變化對結(jié)構(gòu)抗震性能的影響,結(jié)果表明在SC-BRB結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,采用考慮套管長度誤差因素的最小SC系統(tǒng)初始剛度是偏安全的；(3)針對SC-BRB鉸接框架,選取兩組各20條地震波代表設(shè)計地震和罕遇地震,通過非線性時程分析,研究了地震作用折減系數(shù)R、第二剛度比α,屈服強(qiáng)度比β和摩擦啟動位移角θa等參數(shù)對不同層數(shù)支撐鉸接框架主要抗震性能指標(biāo)的影響規(guī)律,結(jié)果表明：R值的減小能較大程度減小結(jié)構(gòu)的層間位移和殘余位移,建議對短周期和長周期結(jié)構(gòu)分別取6和8；α增大能減小結(jié)構(gòu)的層間位移角,并改善結(jié)構(gòu)變形不均勻程度,建議取值為0.1～0.2；β減小能有效減小結(jié)構(gòu)的層間位移角,但殘余位移角會隨之增大,建議取為1.0～1.62；θa增大會使結(jié)構(gòu)的殘余位移角變小,因此在保證預(yù)拉桿不斷裂情況下盡可能取大值。(4)針對SC-BRB雙重體系開展了抗震性能的參數(shù)化分析,除SC-BRB鉸接框架中所討論的參數(shù)外,還包括了支撐-框架剛度比αB/M,結(jié)果表明：αB/M減小有利于改善結(jié)構(gòu)的薄弱層效應(yīng),但取值過小時可能導(dǎo)致最大層間位移角和殘余位移角增大,建議取為1.0～3.0;R值大小與αB/M選取有關(guān),當(dāng)αB/M較大時,R值應(yīng)適當(dāng)減小；α的影響規(guī)律同鉸接框架,建議也取為0.1～0.2；β減小會使結(jié)構(gòu)層間位移角減小,但對殘余位移角影響較小,建議取為0.5～1.0；θa增大能同時減小結(jié)構(gòu)的層間位移角和損傷集中系數(shù)。(5)針對SC-BRB框架的特點(diǎn),采用最大位移和殘余變形雙重控制的理念,提出了SC-BRB框架的三種性能目標(biāo)；基于抗震性能的參數(shù)化分析結(jié)果,建立了殘余位移角與最大位移角的簡化統(tǒng)計關(guān)系;針對端部帶摩擦裝置的SC-BRB滯回特征,推導(dǎo)了等效阻尼比的計算公式,建立了等效線性化過程中SC-BRB結(jié)構(gòu)等效剛度的折減方法；在此基礎(chǔ)上,建立了SC-BRB框架直接基于位移的抗震設(shè)計方法和流程,結(jié)果表明該方法計算簡便,無需迭代,且能較好地實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)最大和殘余位移的雙重控制。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU352.11

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2294435