【摘 要】
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随着社会经济技术水平的不断提高,基于传统延性设计的工程结构已经难以适应现代抗震需求。现代抗震结构除了应当满足基本的安全要求外,还应当具有较强的恢复能力,同时尽可能减小修复过程对震后生产、生活造成的影响。因此,开发具有自复位功能的结构体系具有重要的理论价值和工程意义。自复位拉索支撑钢框架(Self-Centering Tension-Only Brace Frame,SC-TOBF)是一类新型的柔性
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随着社会经济技术水平的不断提高,基于传统延性设计的工程结构已经难以适应现代抗震需求。现代抗震结构除了应当满足基本的安全要求外,还应当具有较强的恢复能力,同时尽可能减小修复过程对震后生产、生活造成的影响。因此,开发具有自复位功能的结构体系具有重要的理论价值和工程意义。自复位拉索支撑钢框架(Self-Centering Tension-Only Brace Frame,SC-TOBF)是一类新型的柔性自复位结构体系,具有地震响应小,自复位效果好等优点。本文采用静力非线性参数分析和动力时程分析等方法,研究了 9层和16层SC-TOBF的推覆性能和考虑近、远断层影响的动力性能,并将分析结果与屈曲约束支撑钢框架(Buckling Restrained Brace Frame,BRBF)进行了对比,提出了基于位移的SC-TOBF抗震设计方法。全文工作如下:(1)推覆分析参数分析。建立了 9层和16层的SC-TOBF,并与BRBF对比。结果表明刚度退化系数增大,结构的二阶刚度增大,选择相对较大的刚度退化系数可有效改善层间变形分布;启动应变增大,结构启动位移增大,但对层间变形的影响微小;初始刚度增大,结构启动位移和初始刚度均增大;与BRBF相比,SC-TOBF的可设计性更强。(2)考虑近、远断层影响的动力时程分析。依据美国规范ASCE7-10,选取近、远断层地震动各10条,分别对9层和16层原型结构进行了动力时程分析,结果表明远断层地震动对SC-TOBF影响较大;结构在小、中、大震下,均可实现良好的自复位特性,并控制残余位移角在0.1%以内;与BRBF相比,SC-TOBF小震下的基底剪力响应略小,但周期更长的高层结构受远断层地震动影响较大;进入中、大震,较长的一阶刚度段和较高的二阶刚度不利于基底剪力的控制,但层间位移分布均匀。(3)基于位移的抗震设计方法。提出了面向SC-TOBF的三种性能目标,通过引入合适的残余位移角限值表征结构震后的恢复性能,提出了 SC-TOBF基于位移的抗震设计方法,并通过对数值模型进行动力时程分析验证了方法的有效性。
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