U型焊接防屈曲支撑混凝土框架抗震性能研究

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近年来震级在八级以上的地震频发,使得各国更加重视建筑结构的抗震减震性能。对新型技术的需求也变得越来越迫切。与此同时,防屈曲支撑以其优良的减震耗能性能也开始备受业界青睐。  由于这项技术起源于日本,主要是在美国和日本的钢结构上应用较多。对于在混凝土结构中采用防屈曲支撑的研究还不是很多。但是我国的混凝土结构的量非常大。因此安全有效的在混凝土结构上使用防屈曲支撑,对于我国的防灾减灾工作无疑具有非常深远的意义。  为了使防屈曲支撑能够最大限度的减震耗能,必须保证其能够先于主体结构屈服。而节点的连接方式在很大程度上会影响支撑性能的发挥,因为如果节点板比较薄弱,一旦在支撑屈服之前屈曲或者屈服,都将会是支撑的减震性能大打折扣,甚至根本不能发挥减震作用。而对于节点板,目前普遍采用的连接方式有螺栓连接,焊接和铰接。对于螺栓连接和铰接来说,需要在节点板上预留孔洞,对安装精度有相当高的要求,并且比较耗费人力,成本较高。而对于一般的焊接连接是采用对接焊缝,虽然节省了安装成本,但是焊缝长度有限,存在一定的安全隐患。本文提出一种新型的U型焊缝节点连接,延长了焊缝的长度,并且对节点板的受力状况进行了有限元分析,总结了一套行之有效的节点板设计和加固方法,从而保证了支撑能够发挥最大的减震性能。  筛选出最优的节点设计方案之后,本文选择了一个既有建筑,并按照此方案设计了一榀使用单斜式支撑的单层单跨混凝土框架,并对其进行了低周循环加载试验,研究了支撑了以及混凝土框架的抗震耗能性能,包括混凝土裂缝的发展过程,框架的荷载-位移滞回曲线,支撑的轴向位移-水平荷载曲线,骨架曲线等等。并且和前人做过的螺栓连接试验进行比较。试验结果表明,采用所设计的节点板形式,使得混凝土框架和支撑的能够很好的协同工作。滞回曲线饱满,在层间位移比较小的时候,支撑就可以屈服耗能,并且在层间位移达到大震水平的时候,支撑还能够保证不失效,进行稳定的耗能,从而使得结构阻尼显著增加,结构的地震响应明显降低,结构性态得到了很大的改善。充分验证了本文所设计的节点设计方法的可行性。可以为后续研究提供有效的数据。  另外本文还采用有限元软件ABAOUS对此试验进行了模拟,和试验结果吻合的很好,进一步证明了这个结论。
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