【摘要】：近年來,可恢復(fù)功能結(jié)構(gòu)體系已逐步得到關(guān)注和認(rèn)可,其理念是將地震作用下的結(jié)構(gòu)塑性損傷集中在可更替構(gòu)件并降低結(jié)構(gòu)殘余變形,從而實(shí)現(xiàn)震后快速恢復(fù)使用功能和減少震后修復(fù)量。在此背景下,課題組提出了一種“腹板摩擦式自定心預(yù)應(yīng)力混凝土框架”,該體系具有低殘余變形、構(gòu)件基本無損的特性。其中,預(yù)制的梁、柱構(gòu)件由預(yù)應(yīng)力鋼絞線拉結(jié)為一個(gè)整體,組成結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力系統(tǒng)和豎向支撐系統(tǒng),梁端附加的腹板摩擦耗能裝置能夠在梁柱節(jié)點(diǎn)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)中耗散地震能量。針對(duì)該自定心抗震結(jié)構(gòu)體系,本文先后開展了兩種自定心框架結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)、振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)以及數(shù)值模擬研究,完成的主要工作如下:(1)自定心預(yù)應(yīng)力混凝土框架的振動(dòng)臺(tái)模型設(shè)計(jì)。根據(jù)振動(dòng)臺(tái)模型相似比理論及試驗(yàn)條件,確定了本試驗(yàn)的相似比系數(shù)�；谙嗨票认禂�(shù)及性能設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)了兩種腹板摩擦式自定心預(yù)應(yīng)力混凝土框架,包括梁-柱、柱-基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)均由預(yù)應(yīng)力連接的框架(以下簡稱SCPC)以及梁-柱節(jié)點(diǎn)采用預(yù)應(yīng)力連接而柱-基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)固結(jié)的框架(以下簡稱SCRB)。給出了鋼絞線初始預(yù)應(yīng)力、耗能件初始摩擦力以及附加質(zhì)量的計(jì)算結(jié)果�；诮Y(jié)構(gòu)自然頻率及場地土信息,考慮規(guī)范規(guī)定的地震波作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)要求,同時(shí)滿足試驗(yàn)設(shè)備條件,選擇了兩條天然波和一條人工波。(2)自定心預(yù)應(yīng)力混凝土框架的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究。針對(duì)兩種框架,分別設(shè)計(jì)了一組加載試驗(yàn),對(duì)自定心框架在地震作用下的抗震性能進(jìn)行了研究。考察了試驗(yàn)中結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性、振型及初始剛度、加速度、位移、節(jié)點(diǎn)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)、樓板相對(duì)滑移、鋼套筒應(yīng)變、鋼筋及混凝土應(yīng)變等響應(yīng)。針對(duì)SCPC框架,通過變化自定心結(jié)構(gòu)的兩個(gè)重要參數(shù),即預(yù)應(yīng)力鋼絞線初始預(yù)應(yīng)力以及初始摩擦力,分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對(duì)結(jié)構(gòu)整體及局部響應(yīng)的影響。(3)由于兩種框架的區(qū)別在于柱-基礎(chǔ)的連接方式,本文著重對(duì)比分析了柱-基礎(chǔ)連接方式對(duì)自定心框架的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明,腹板摩擦式自定心框架的抗震性能滿足工程需要,同時(shí)具有震后殘余變形小,結(jié)構(gòu)構(gòu)件基本無損的優(yōu)良特性。SCRB框架的位移需求低于SCPC框架,但SCRB框架在柱-基礎(chǔ)等部位仍有一定的塑性損傷,震后修復(fù)的難度大于SCPC框架。(4)自定心預(yù)應(yīng)力混凝土框架的數(shù)值模擬分析。在前期理論分析和試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,利用開源有限元軟件OpenSees對(duì)兩種試驗(yàn)框架進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。其中包含對(duì)節(jié)點(diǎn)接觸、節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的剪切變形以及滯回耗能等行為的模擬。數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)總體上吻合良好,驗(yàn)證了該數(shù)值模擬方法的可靠性;對(duì)于試驗(yàn)結(jié)構(gòu)的初始缺陷,尚應(yīng)在后續(xù)數(shù)值模擬中進(jìn)一步加以考慮。
【圖文】：

結(jié)構(gòu)在地震中的安全是全世界共同關(guān)注的問題。長期以來，地震給人類帶來了深重的災(zāi)難以大的損失[1-3]。由于結(jié)構(gòu)的倒塌和過大的殘余變形等震害，導(dǎo)致大量的生命財(cái)產(chǎn)直接損失和災(zāi)后恢復(fù)過程中的間接損失。以傳統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)為例，在汶川地震中，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的主要集中在：1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)和填充墻嚴(yán)重開裂和破壞；2）柱頂端出現(xiàn)塑性鉸（圖 1.1a），未實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)梁”屈服機(jī)制[4]；3）樓層剛度不均，，造成底層側(cè)移過大（圖 1.1b），并導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體倒塌或震

（a）耗能件 （b）試驗(yàn)節(jié)點(diǎn)圖 1.6 附加鉛阻尼器的梁柱節(jié)點(diǎn)Chou 等[35]對(duì)設(shè)有局部弱化翼緣板的預(yù)應(yīng)力混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了性能評(píng)估研究。試驗(yàn)表明部弱化的翼緣板能夠在拉壓中耗散能量，結(jié)構(gòu)能夠在層間位移達(dá)到 4%下實(shí)現(xiàn)無損且殘余變形小Chou 運(yùn)用 ABAQUS 軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相吻合。Chou 等
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU378.4;TU317

【參考文獻(xiàn)】

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2 蔡小寧;孟少平;孫巍巍;;自復(fù)位預(yù)制框架邊節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗(yàn)研究[J];土木工程學(xué)報(bào);2012年12期

3 郭彤;宋良龍;;腹板摩擦式自定心預(yù)應(yīng)力混凝土框架梁柱節(jié)點(diǎn)的理論分析[J];土木工程學(xué)報(bào);2012年07期

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1 陳U

本文編號(hào)：2611487