新型分阶段耗能自复位钢结构节点抗震性能研究

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针对传统结构震后残余变形大、难以修复的问题,同济大学吕西林院士引进“可恢复功能城市”的抗震设计理念,旨在使结构在地震中不发生破坏或是仅发生可以迅速修复的破坏。本文基于这一设计理念,提出一种新型隐藏式分阶段耗能阻尼器以及一种基于该阻尼器的自复位钢框架节点。旨在利用耗能阻尼器控制结构的地震响应,通过自复位装置减小结构的残余变形,为多层建筑抗震提供新的思路。本文的主要研究工作和结论如下:(1)本文提出一种新型隐藏式分阶段耗能阻尼器以及一种基于该阻尼器的自复位钢框架节点,并已申请相关专利。(2)利用有限元模拟研究阻尼器的耗能性能,证明其具有分阶段耗能效果以及良好的耗能能力。(3)整理和推导自复位钢框架结构的抗震设计方法和公式,并利用公式阐述自复位结构节点处的滑移量和发生复位的条件。(4)利用ABAQUS建立新型耗能自复位钢结构节点模型和普通钢结构节点模型,分析两种节点的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线和耗能系数曲线等力学性能。结论表明本文提出的新型耗能节点具有改善结构残余变形、提高结构刚度和承载力的能力。(5)分析初始预应力大小、预应力钢筋根数、耗能软钢阻尼器材质和复位筋位置对节点试件抗震性能的影响。结论表明预应力值越大、预应力钢筋数越多,节点的承载力越大,自复位效果越好;软钢阻尼器的材质会影响节点进入耗能的阶段和耗能能力的大小;预应力筋设置在梁中性面上依然具有自复位能力,且能节省空间,防止梁翼缘屈曲失稳。
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