屈曲约束支撑滞回性能及支撑钢框架抗震性能的研究

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为减少地震造成的人员伤亡和经济损失,近年来消能减震技术受到越来越多的关注。屈曲约束支撑作为一种消能减震控制装置,具有稳定的承载力、良好的耗能能力以及施工安装方便等优点,在工程结构抗震中得到了发展和应用。本文在屈曲约束支撑的相关研究基础之上,首先对屈曲约束支撑的滞回性能做了深入研究,然后基于Benchmark模型对屈曲约束支撑钢框架的抗震性能进行了分析探讨。本文主要完成的工作可归纳如下:(1)介绍了屈曲约束支撑的组成及工作原理,从受力机理出发对支撑的稳定性做了理论分析,同时结合国内外大量研究,总结了一套简单实用的屈曲约束支撑设计方法。(2)以实际试验为依据,分别采用Zona弹塑性模型、混合强化模型和Bouc-wen模型对屈曲约束支撑的滞回性能进行数值模拟,模拟结果与试验结果的对比表明,采用Zona弹塑性模型得到的滞回曲线与试验滞回曲线的吻合度最好。此外,还对Zona弹塑性模型中影响流动法则及强化准则的相关参数做了影响分析。(3)基于Benchmark结构模型,利用MATLAB/Simulink软件完成屈曲约束支撑钢框架的仿真模型设计,研究支撑与钢框架抗侧刚度比k的合理取值范围。由大量屈曲约束支撑钢框架算例,建立结构在多遇地震作用下的层间位移角指标、楼板加速度指标和基底剪力指标随抗侧刚度比变化的关系曲线,综合分析确定k的合理取值范围。(4)基于最优抗侧刚度比k,对屈曲约束支撑构件进行参数设计并应用在Benchmark结构中,在多遇地震和罕遇地震作用下进行弹塑性时程分析,比较结构在有控装置和无控装置作用下的地震响应,并通过Benchmark评价指标对该控制策略进行综合评价。(5)多遇地震作用下,结构的层间位移角、楼板加速度和基底剪力均得到了有效控制;罕遇地震作用下,结构的层间位移角指标、延性指标、耗能指标、塑性铰指标基本均小于1,表明本文控制策略起到了较好的减震效果。
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