【摘 要】
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传统的抗震结构体系虽然能够保证人们在地震中的生命安全,但却要以结构构件的受损来耗散地震能量。屈曲约束支撑框架虽然可以通过钢芯的较大非弹性变形来耗散地震能量,但是在震后会产生较大的残余层间位移,这会导致很大的修复难度以及经济损失。因此,为屈曲约束支撑框架提供充足的自复位能力一直是个热门的问题。而现有的自复位体系大部分使用的是金属记忆合金以及有机复合筋,这两种材料造价昂贵,且稳定性一般。本文提出了一种
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传统的抗震结构体系虽然能够保证人们在地震中的生命安全,但却要以结构构件的受损来耗散地震能量。屈曲约束支撑框架虽然可以通过钢芯的较大非弹性变形来耗散地震能量,但是在震后会产生较大的残余层间位移,这会导致很大的修复难度以及经济损失。因此,为屈曲约束支撑框架提供充足的自复位能力一直是个热门的问题。而现有的自复位体系大部分使用的是金属记忆合金以及有机复合筋,这两种材料造价昂贵,且稳定性一般。本文提出了一种新型弹簧式自复位屈曲约束支撑,并对其进行了数值模拟,主要研究内容如下:(1)提出了一种新型的自复位屈曲约束支撑,阐述了其自复位体系的构造。对自复位体系、屈曲约束支撑以及整个自复位支撑的力与变形关系进行了理论推导,并给出了自复位支撑的初步设计方法,发现了确定自复位系统配置的三个关键设计参数:自复位比、组合碟簧中碟簧个数、轴向承载力。(2)提出了自复位屈曲约束支撑的Open Sees建模方法,并利用有限元软件ABAQUS建立了精细化模型,通过对比俩种模型的数值分析结果,验证了这种建模方法的准确性。建立了新型自复位屈曲约束支撑的Open Sees数值模型,对三种关键参数进行了变参分析。发现自复位比是影响自复位支撑性能的最主要的因素,基于分析结果,给出了自复位支撑的自复位比的推荐范围。(3)建立了屈曲约束支撑框架以及自复位屈曲约束支撑框架的数值模型。利用有限元软件Open Sees对其进行了静力推覆分析以及非线性动力时程分析,研究自复位屈曲约束支撑的抗震性能。得到了框架模型在设计基准地震以及最大考虑地震这两种风险水平的地震作用下的位移响应。对比分析了支撑的自复位比对于框架体系地震响应的影响,发现自复位屈曲约束支撑可以有效的将框架的残余位移降低到可以忽略的范围内。并提出了对应于原型框架的合理的自复位比推荐范围。(4)为了验证之前提出的自复位比范围的合理性,通过概率性地震需求评估的方法对自复位比为0.5的自复位屈曲约束支撑框架的残余位移需求进行了评估。研究结果表明自复位比为0.5的自复位屈曲约束支撑在设计基准地震下的残余位移需求是满足需求的。
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