【摘 要】
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作为目前人类历史上面临危害最大的自然灾害之一,地震灾害具有随机、不可预测和波及影响范围广等特点,长期以来对人类的生存和经济社会的发展都造成了重大威胁。尤其最近一些
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作为目前人类历史上面临危害最大的自然灾害之一,地震灾害具有随机、不可预测和波及影响范围广等特点,长期以来对人类的生存和经济社会的发展都造成了重大威胁。尤其最近一些年,频繁发生的地动灾害往往导致建筑结构大量破坏,所造成的人员伤亡数量不计其数,财产经济损失数额特别巨大。在汶川地震的震后调查中,发现许多受害严重的建筑结构的梁柱节点上存在脆性破坏。从此之后,国内外专家学者的研究焦点汇聚在如何将梁柱节点塑性铰外移至远离近柱端的梁截面上。对于一些大震作用下的建筑结构来说,我们要求只需要采用一些简单的修复工艺就能使这类结构快速恢复使用功能。在这样的背景下,本文提出一种以机械连接原理为基础的新型预制装配梁端塑性可控节点,此节点能够应用在装配式钢框架结构中,使钢框架结构具有塑性可控和耗能良好等特性的同时,还便于安装与拆卸。梁柱节点首先采用既可以承担竖向荷载又可以产生铰接机制的销轴来连接,然后通过螺栓连接销轴处的上下连接钢板,最后螺栓与复合材料棒共同连接两侧钢板。此梁柱节点的刚度与抗转动能力由上下连接钢板和复合材料棒提供,可以产生变形耗能的同时还能承担竖向荷载,而且节点在进行设计时各项参数容易被调整,可单独进行设计。对于采用此塑性可控节点的结构,通过合理的参数设计,容易实现“强柱弱梁,强节点弱构件”与“易安装可拆卸”,使得大震作用下,节点上下连接钢板和复合材料棒首先产生塑性变形进入耗能阶段,此时结构主体构件与节点其他部分未产生塑性变形,仍处于弹性阶段,结构的变形与耗能大部分聚集在梁柱节点连接处,地震发生后,该结构的整体使用功能可通过替换节点两侧的复合材料棒与上下连接钢板迅速恢复。本课题通过以传统装配式钢框架为基础,设计了一种高性能全新预制装配式钢框架结构,并对它的整体抗震性能进行了详细分析。由该结构体系的承载能力、变形特点、失效顺序、耗能能力及塑性损伤发展等性能参数指标可知,设置新型塑性可控节点的装配式钢框架结构比传统装配式钢框架结构有着更好的承载能力、延性性能以及失效顺序,更小的楼层侧移与层间位移角,结构耗能分配更具合理性,且主要塑性发展区域的精确性体现在对梁柱连接处塑性可控节点的控制上,这也验证了布置新型塑性可控节点的装配式钢框架结构的优越性。
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