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随着经济社会的快速发展,空间网格结构因其造型优美及良好的经济效益在各类公共建筑中得到了广泛的应用。我国位于世界两大地震带―环太平洋地震带与欧亚地震带之间,经常遭到地震作用,网格结构建筑不仅要满足日常活动的需要,还需在地震发生时作为避难场所与救灾据点。总结多个网格结构的震害及其相关研究发现,网格结构在灾难性地震作用下的倒塌破坏具有明显的超低周疲劳破坏特征。因此,对网格结构的超低周疲劳性能的研究已然成为防灾减灾领域的重要课题。
在网架结构建筑中,支座节点是连接网架体系与支承体系的关键部位,属于抗震设计中的关键节点。震后网架结构建筑需承担避难场所的功能,常作为重点设防类建筑进行设计,需保证其在地震中能正常使用或震后快速修复,但网架支座节点的破坏会给其继续安全使用带来阻碍。国、内外多次震害调查结果表明网架支座节点在地震中经常发生破坏。本文依托国家自然科学基金项目《强震下螺栓球网格结构超低周疲劳性能与评定方法研究》(51578358),开展了过渡平板支座节点的超低周疲劳试验研究。本文主要的工作内容及研究成果如下:
(1)以实际网架结构为背景,足尺设计了适用于中小跨度网架的平板支座试验模型,通过对三类模型九个试件进行超低周疲劳试验,得到了平板支座在水平往复荷载作用下的破坏机理和失效模式,为平板支座的抗震设计提供参考依据。
(2)通过支座模型的极限承载力、滞回曲线、骨架曲线、耗能能力及刚度退化等超低周疲劳性能进行分析,得出过渡平板支座节点在水平方向增幅加载条件下的屈服位移,为之后试验的等幅加载提供了数据参考。
(3)详细分析了试件在整个加载过程中承载力退化、锚栓倾角及支座整体转角的变化规律,验证试件所确定的屈服位移的合理性,并通过试件屈服后承载力退化程度、锚栓倾角和支座转角量化表示节点的损伤累积程度,为震后支座的剩余承载力评估提供参考。
(4)试验模型的破坏形态均为锚栓弯剪破坏,与实际震害中支座破坏形态一致;对断后锚栓的宏观形态、断口特征进行分析,验证锚栓破坏形态具有超低周疲劳特征,并结合锚栓伸长率和缩颈率两个指标来判断锚栓塑性变形区域,分析锚栓韧性性能、断裂位置及破坏特征。
在网架结构建筑中,支座节点是连接网架体系与支承体系的关键部位,属于抗震设计中的关键节点。震后网架结构建筑需承担避难场所的功能,常作为重点设防类建筑进行设计,需保证其在地震中能正常使用或震后快速修复,但网架支座节点的破坏会给其继续安全使用带来阻碍。国、内外多次震害调查结果表明网架支座节点在地震中经常发生破坏。本文依托国家自然科学基金项目《强震下螺栓球网格结构超低周疲劳性能与评定方法研究》(51578358),开展了过渡平板支座节点的超低周疲劳试验研究。本文主要的工作内容及研究成果如下:
(1)以实际网架结构为背景,足尺设计了适用于中小跨度网架的平板支座试验模型,通过对三类模型九个试件进行超低周疲劳试验,得到了平板支座在水平往复荷载作用下的破坏机理和失效模式,为平板支座的抗震设计提供参考依据。
(2)通过支座模型的极限承载力、滞回曲线、骨架曲线、耗能能力及刚度退化等超低周疲劳性能进行分析,得出过渡平板支座节点在水平方向增幅加载条件下的屈服位移,为之后试验的等幅加载提供了数据参考。
(3)详细分析了试件在整个加载过程中承载力退化、锚栓倾角及支座整体转角的变化规律,验证试件所确定的屈服位移的合理性,并通过试件屈服后承载力退化程度、锚栓倾角和支座转角量化表示节点的损伤累积程度,为震后支座的剩余承载力评估提供参考。
(4)试验模型的破坏形态均为锚栓弯剪破坏,与实际震害中支座破坏形态一致;对断后锚栓的宏观形态、断口特征进行分析,验证锚栓破坏形态具有超低周疲劳特征,并结合锚栓伸长率和缩颈率两个指标来判断锚栓塑性变形区域,分析锚栓韧性性能、断裂位置及破坏特征。