弯剪连接板件屈服耗能支撑滞回性能试验研究

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中心支撑钢框架抗侧刚度大,在设防地震作用下支撑斜杆容易受压失稳,为解决支撑斜杆易失稳的问题,可在支撑两端安装剪切板件或弯曲板件屈服耗能的金属阻尼器,构成新型耗能支撑。设置腹板开孔剪切板件屈服的耗能支撑变形能力有限,设置连接板件弯曲屈服的耗能支撑承载力偏小,基于此提出了弯剪连接板件屈服耗能支撑。该耗能支撑由弯曲、剪切耗能板件与传力H型钢通过焊接连接组成,兼备优异的承载能力与变形能力。研究内容如下:(1)设计并制作了6个弯剪连接板件屈服耗能支撑试件,选取了耗能支撑框架的子结构,进行了低周往复加载试验,考察连接方式和剪切腹板布置层数对耗能支撑的影响。研究结果表明:弯剪连接板件屈服耗能支撑的滞回曲线饱满,变形能力强,耗能能力较好。在轴向拉压荷载作用下,剪切腹板首先屈服进入塑性耗能,弯曲板能够提供较强的面外约束,抑制剪切腹板的面外变形,加载后期与剪切腹板协同耗能。连接方式对支撑试件的影响较小,布置双层开孔腹板的耗能支撑承载力和抗侧刚度更大。(2)采用ABAQUS建立了6个试验支撑的有限元模型,并采用与试验一致的边界条件、加载制度与钢材材性进行非线性分析验证。结果表明:有限元模拟曲线与试验曲线较为吻合,有限元建模方法合理,能够进行后续的有限元参数分析。(3)针对11个腹板开孔弯剪屈服耗能支撑试件进行多参数有限元模拟计算,分析构造方式和耗能板件的尺寸变化对支撑试件滞回性能的影响。分析结果表明:连接方式和布置开孔剪切腹板的构造方式对耗能支撑的影响不明显。弯曲板的厚度、开孔剪切腹板的开孔间距和厚度是影响腹板开孔弯剪屈服耗能支撑承载力、刚度和耗能能力的主要因素。(4)采用ABAQUS非线性分析软件对11个连接板件弯剪屈服耗能支撑试件进行参数研究,考察耗能板件的高宽比与宽厚比对支撑试件耗能性能的影响。研究结果表明:弯曲板、剪切腹板的高宽比与宽厚比对连接板件弯剪屈服耗能支撑的耗能性能影响显著。适当减小剪切腹板的高宽比、宽厚比能够有效提升耗能支撑的承载能力和初始刚度。
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