【摘 要】
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传统钢结构存在震后残余变形大,震后修复困难且修复成本高等问题,为解决上述问题,在分析中外文献的基础上,基于自复位的概念以及现有的结构自复位的机制,本文提出了一种基于预压碟簧的可以同时实现分阶段耗能以及自复位的阻尼器,该阻尼器运用碟簧替代传统预应力筋和钢绞线进行自复位。旨在阻尼器的协助下,提高结构的抗震性能,减小地震带来的巨大的经济损失以及震后修复成本,为多层建筑提供新的设计思路。论文的主要研究内容
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传统钢结构存在震后残余变形大,震后修复困难且修复成本高等问题,为解决上述问题,在分析中外文献的基础上,基于自复位的概念以及现有的结构自复位的机制,本文提出了一种基于预压碟簧的可以同时实现分阶段耗能以及自复位的阻尼器,该阻尼器运用碟簧替代传统预应力筋和钢绞线进行自复位。旨在阻尼器的协助下,提高结构的抗震性能,减小地震带来的巨大的经济损失以及震后修复成本,为多层建筑提供新的设计思路。论文的主要研究内容如下:首先提出一种新型预压碟簧分阶段耗能自复位阻尼器以及基于该阻尼器的自复位钢结构框架节点。然后通过有限元模拟分析阻尼器的力学性能,考察该阻尼器的分阶段耗能能力以及自复位能力,并提出基于该阻尼器的钢结构节点的设计及装配方法,通过理论公式推导,验证节点在正常使用状态以及地震中的力学性能,并为后续验证节点的有限元分析提供基础。接下来在ABAQUS中建立新型自复位节点模型以及传统钢结构节点模型,通过有限元模拟提取两个节点的滞回曲线、骨架曲线、残余变形曲线、刚度退化曲线和耗能系数曲线,并通过曲线分析两种节点在地震中的力学性能,考察新型自复位节点耗能能力以及自复位能力。结果表明基于预压碟簧的自复位节点的耗能位能力以及自复位能力均优于传统钢结构节点,可以有效减小结构的残余变形,提高结构的承载力。最后探究不同因素对节点自复位能力的影响,包括碟簧预压力、碟簧刚度、阻尼器耗能材质、阻尼器位置四个因素。结果表明适当的增大碟簧的预压力,可以有效提高节点的承载力,增强结构的自复位能力;不同的耗能材料会影响节点的耗能能力以及节点的承载力;将阻尼器放置在节点处以及反弯点处对结构承载力有着很大的影响。
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