連柱鋼框架結(jié)構(gòu)滯回性能試驗(yàn)研究及有限元分析.docx

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1、連柱鋼框架結(jié)構(gòu)滯回性能試驗(yàn)研究及有限元分析連柱鋼框架結(jié)構(gòu)是由連柱系統(tǒng)與抗彎框架共同構(gòu)成的可恢復(fù)功能結(jié)構(gòu),在地震作用時,可以將塑性破壞集中在連柱系統(tǒng)中的耗能連梁上,形成集中損傷,以達(dá)到震后僅通過更換耗能連梁就可快速恢復(fù)建筑使用功能的目的。本文分別進(jìn)行了連柱鋼框架結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究與有限元分析,主要研究了該結(jié)構(gòu)的抗震性能與破壞模式,并分析了設(shè)置腹板開孔耗能連梁的連柱鋼框架結(jié)構(gòu)的滯回性能。主要的工作內(nèi)容如下:(1)制作加工了1/3縮尺的連柱鋼框架結(jié)構(gòu)試件,在試驗(yàn)中替換了2次耗能連梁,前2次試驗(yàn)中試件無層間耗能連梁,第3次試驗(yàn)中增加設(shè)置了層間耗能連梁,一共完成了3次滯回性能試驗(yàn)。研

2、究了替換連梁前后結(jié)構(gòu)的滯回性能,以及設(shè)置層間耗能連梁對結(jié)構(gòu)性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:連柱鋼框架結(jié)構(gòu)抗震性能較好;結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度在耗能連梁替換前后退化不明顯;結(jié)構(gòu)的塑性變形主要集中在耗能連梁上,達(dá)到了結(jié)構(gòu)震后可快速恢復(fù)使用的目的;設(shè)置層間耗能連梁可以增加結(jié)構(gòu)的承載力、剛度、耗能能力等各方面性能。(2)采用ABAQUS有限元軟件建立了連柱鋼框架試件的模型,通過對比有限元與試驗(yàn),驗(yàn)證建模方法的合理性。采用上述有限元分析方法分別模擬了設(shè)置帶加勁肋耗能連梁連柱框架結(jié)構(gòu)與設(shè)置長圓孔腹板耗能連梁連柱框架結(jié)構(gòu)的滯回性能。分析結(jié)果表明:當(dāng)采用帶加勁肋耗能連梁時,宜采用剪切屈服型,長度e宜

3、在(1.0~1.44)M_p/V_p之內(nèi),提高主框架鋼材等級可以顯著提升結(jié)構(gòu)的承載力,并降低剛度退化幅度。當(dāng)采用長圓孔腹板耗能連梁時,當(dāng)耗能連梁腹板厚度t_w的增加可以提升結(jié)構(gòu)的剛度、承載力以及耗能能力?？组g柱長寬比β越小,結(jié)構(gòu)性能越好,考慮應(yīng)力集中與鋼材初始缺陷,建議設(shè)計(jì)時β可取1~1.2。長圓孔腹板耗能連梁長度L的增加可以提升結(jié)構(gòu)耗能性能,但L過長時,塑性發(fā)展不充分,不能充分發(fā)揮材料性能,宜取0.16~0.22倍的主結(jié)構(gòu)跨度。提高主框架鋼材等級依舊提升承載力并降低剛度退化幅度。