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耗能腋撑钢筋砼框架减震性能研究

作　者: 尹庆利
导　师: 周云
学　校: 广州大学
专　业: 结构工程
关键词: 防屈曲耗能腋撑 粘滞阻尼器耗能腋撑 钢筋砼框架 参数分析 低周反复试验 正弦稳态激振试验 抗震性能 设计方法
分类号: TU352.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 78次
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内容摘要


为保护钢筋砼框架梁柱节点在地震中免遭破坏,提出了一种受力性能良好、经济性和施工性好、可不影响使用功能的带耗能腋撑钢筋砼框架结构新体系。本文对带防屈曲耗能腋撑和粘滞阻尼器耗能腋撑框架结构分别进行了设计参数分析和试验研究,并结合某工程算例,对比分析了设置不同耗能腋撑及普通钢筋砼腋撑对框架结构体系减震性能的影响,初步提出了耗能腋撑分别用于新建和已建结构加固的设计方法。主要包括以下几个方面:(1)在验证有限元软件SeismoStruct所建模型正确的基础上,对带防屈曲耗能腋撑的钢筋砼框架结构进行参数分析,研究不同耗能腋撑初始刚度、屈服荷载、屈服后刚度比,不同梁柱截面尺寸及配筋、跨高比(柱高和梁跨的比值)、层数与跨数以及不同框架柱轴压比等对带防屈曲耗能腋撑钢筋砼框架结构抗震性能的影响。(2)利用有限元软件Perform-3d对带粘滞阻尼器耗能腋撑的钢筋砼框架结构进行参数分析,研究不同场地地震波、阻尼器各参数及其布置位置和布置方式、结构层数以及不同地震波加速度峰值对带粘滞阻尼器耗能腋撑框架结构减震性能的影响。(3)对带防屈曲耗能腋撑钢筋砼结构模型及普通框架结构模型进行低周反复试验及数值模拟验证。分别从破坏形式、荷载-位移曲线、结构延性、强度及刚度退化、耗能能力及材料应变等方面对比研究各试件的抗震性能。(4)对带粘滞阻尼器耗能腋撑钢筋砼结构模型及普通框架结构模型进行正弦稳态激振试验。对比分析设置粘滞阻尼器耗能腋撑前后框架的破坏形态、滞回特性、耗能能力及钢筋应变等抗震性能,并对振损前后粘滞阻尼器耗能腋撑框架的结构性能进行分析和比较。(5)结合某工程算例,分别利用有限元软件Etabs和Perform-3d对比分析设置粘滞阻尼器耗能腋撑、防屈曲耗能腋撑及混凝土腋撑框架结构与普通框架结构在多遇和罕遇地震下的抗震性能。(6)初步提出了防屈曲耗能腋撑和粘滞阻尼器耗能腋撑分别用于新建结构和已建结构加固的设计方法以及设计流程。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-20
第一章 绪论  20-31
  1.1 引言  20
  1.2 带腋撑框架结构国内外研究现状  20-23
    1.2.1 带腋撑结构国外研究现状  20-21
    1.2.2 带腋撑结构国内研究现状  21-23
  1.3 本论文研究的背景  23-26
    1.3.1 耗能腋撑框架减震体系的提出  23-25
    1.3.2 耗能腋撑的类型  25
    1.3.3 本课题的相关研究现状  25-26
  1.4 本论文研究目的、内容与意义  26-28
  参考文献  28-31
第二章 带防屈曲耗能腋撑钢筋砼框架结构参数分析  31-96
  2.1 BASE试件建立与分析  31-41
    2.1.1 非线性数值模型的选用和验证  32-35
    2.1.2 BASE试件的数值模型建立  35-36
    2.1.3 加载程序  36-37
    2.1.4 BASE试件计算结果  37-41
  2.2 BRB耗能腋撑参数影响分析  41-53
    2.2.1 变K_1 计算结果  41-45
    2.2.2 变F_y计算结果  45-49
    2.2.3 变α计算结果  49-53
  2.3 钢筋砼框架参数影响分析  53-85
    2.3.1 不同柱截面尺寸影响分析  53-58
    2.3.2 不同梁截面尺寸影响分析  58-62
    2.3.3 不同跨高比影响分析  62-67
    2.3.4 不同柱配筋率影响分析  67-72
    2.3.5 不同梁配筋率影响分析  72-76
    2.3.6 不同结构层数影响分析  76-81
    2.3.7 不同结构跨数影响分析  81-85
  2.4 钢筋砼框架轴压比参数影响分析  85-90
    2.4.1 结果曲线  86-87
    2.4.2 变形能力和延性系数  87
    2.4.3 强度退化和刚度退化  87-88
    2.4.4 耗能能力分析  88-89
    2.4.5 框架构件受力性能的对比分析  89-90
    2.4.6 BRB耗能腋撑对框架柱产生的附加剪力  90
  2.5 本章小结  90-94
  参考文献  94-96
第三章 带粘滞阻尼器耗能腋撑钢筋砼框架结构参数分析  96-143
  3.1 分析模型概况  96-97
  3.2 有限元模型建立  97-101
    3.2.1 材料本构的选择  97-99
    3.2.2 模型单元的选择  99-101
  3.3 不同场地地震波对耗能腋撑控制效果影响  101-108
    3.3.1 位移反应分析  101-103
    3.3.2 层剪力分析  103-104
    3.3.3 顶层加速度峰值  104-105
    3.3.4 框架梁柱控制截面内力分析  105-108
    3.3.5 阻尼器耗散能量  108
  3.4 不同阻尼器参数对耗能腋撑控制效果影响  108-118
    3.4.1 位移反应分析  109-111
    3.4.2 层剪力分析  111-112
    3.4.3 顶层加速度峰值  112-113
    3.4.4 框架梁柱控制截面内力分析  113-117
    3.4.5 阻尼器耗散能量  117-118
  3.5 不同阻尼器布置位置对耗能腋撑控制效果影响  118-123
    3.5.1 位移反应分析  118-120
    3.5.2 层剪力分析  120
    3.5.3 顶层加速度峰值  120-121
    3.5.4 框架梁柱控制截面内力分析  121-122
    3.5.5 阻尼器耗散能量  122-123
  3.6 不同阻尼器布置方式对耗能腋撑控制效果影响  123-128
    3.6.1 位移反应分析  124-126
    3.6.2 层剪力分析  126
    3.6.3 顶层加速度峰值  126-127
    3.6.4 阻尼器耗散能量  127-128
  3.7 不同结构层数对耗能腋撑控制效果影响  128-134
    3.7.1 位移反应分析  128-130
    3.7.2 层剪力分析  130-131
    3.7.3 顶层加速度峰值  131
    3.7.4 框架梁柱控制截面内力分析  131-133
    3.7.5 阻尼器耗散能量  133-134
  3.8 不同地震波加速度峰值对耗能腋撑控制效果影响  134-140
    3.8.1 位移反应分析  134-136
    3.8.2 层剪力分析  136
    3.8.3 顶层加速度峰值  136-137
    3.8.4 框架梁柱控制截面内力分析  137-139
    3.8.5 阻尼器耗散能量  139-140
  3.9 本章小结  140-142
  参考文献  142-143
第四章 带防屈曲耗能腋撑钢筋砼框架结构的试验研究  143-175
  4.1 试验目的和主要研究内容  143
  4.2 试验方案  143-150
    4.2.1 试件的设计和制作  143-146
    4.2.2 加载装置  146-148
    4.2.3 加载方案  148
    4.2.4 量测内容和测点布置  148-150
  4.3 材性试验  150-151
    4.3.1 混凝土试块测试  150
    4.3.2 钢筋和钢材测试  150-151
    4.3.3 防屈曲耗能腋撑(BRB)性能试验  151
  4.4 低周反复试验现象及分析  151-160
    4.4.1 试件OF-1、MF-1 和MF-2 试验过程及现象  151-157
    4.4.2 试件OF1、MF-1 和MF-2 破坏形态分析  157-160
  4.5 低周反复试验结果分析  160-172
    4.5.1 框架滞回性能  160-161
    4.5.2 骨架曲线  161-162
    4.5.3 延性分析  162
    4.5.4 强度退化分析  162-163
    4.5.5 刚度退化分析  163-164
    4.5.6 耗能能力分析  164-165
    4.5.7 应变分析  165-171
    4.5.8 有限元模拟与试验结果对比  171-172
  4.6 试验结论与建议  172-174
    4.6.1 低周反复试验结论  172-174
    4.6.2 建议  174
  参考文献  174-175
第五章 带粘滞阻尼器耗能腋撑钢筋砼框架结构的试验研究  175-216
  5.1 试验目的和主要研究内容  175
  5.2 试验方案  175-178
    5.2.1 试件的设计和制作  175-177
    5.2.2 加载装置  177
    5.2.3 加载方案  177-178
    5.2.4 量测内容和测点布置  178
  5.3 材性试验  178-180
    5.3.1 混凝土试块测试  178-179
    5.3.2 钢筋测试  179
    5.3.3 粘滞阻尼器耗能腋撑性能试验  179-180
  5.4 正弦稳态激振试验现象及分析  180-190
    5.4.1 试件VF-1 、OF-2 和VF-2 试验过程及现象  180-189
    5.4.2 试件VF-1、OF-2 和VF-2 破坏形态分析  189-190
  5.5 正弦稳态激振试验结果分析  190-213
    5.5.1 框架滞回性能  190-194
    5.5.2 各试件性能随频率、幅值变化比较  194-198
    5.5.3 骨架曲线比较  198-199
    5.5.4 耗能能力分析  199-203
    5.5.5 附加有效阻尼比分析  203-204
    5.5.6 关键测点应变分析  204-213
  5.6 试验结论与建议  213-215
    5.6.1 正弦稳态激振试验结论  213-214
    5.6.2 建议  214-215
  参考文献  215-216
第六章 带不同耗能腋撑的钢筋砼框架结构减震对比分析  216-234
  6.1 耗能腋撑钢筋砼框架结构分析方案  216-217
  6.2 有限元模型建立  217-221
    6.2.1 材料本构的选择  217
    6.2.2 模型单元的选择  217-219
    6.2.3 地震波的选取  219-220
    6.2.4 结构模型校核  220-221
  6.3 多遇地震下结构动力时程分析  221-226
    6.3.1 多遇地震下层间位移角对比  221-222
    6.3.2 多遇地震下层间剪力对比  222-223
    6.3.3 框架梁柱控制截面内力  223-226
  6.4 罕遇地震作用下结构动力时程分析  226-231
    6.4.1 罕遇地震下层间位移角对比  226-227
    6.4.2 罕遇地震下层间剪力对比  227-228
    6.4.3 罕遇地震下顶点位移时程  228
    6.4.4 罕遇地震下构件损伤对比  228-230
    6.4.5 罕遇地震下阻尼器耗能  230-231
  6.5 本章小结  231-232
  参考文献  232-234
第七章 带耗能腋撑钢筋砼框架结构设计方法初探  234-242
  7.1 耗能腋撑的布置原则  234
  7.2 带粘滞阻尼器耗能腋撑的设计  234-238
    7.2.1 新建结构粘滞阻尼器耗能腋撑的设计  235-238
    7.2.2 已建结构粘滞阻尼器耗能腋撑的加固设计  238
  7.3 带防屈曲耗能腋撑的设计  238-240
  7.4 耗能腋撑结构设计注意的问题  240
  7.5 本章小结  240-241
  参考文献  241-242
第八章 总结与展望  242-246
  8.1 总结  242-244
  8.2 展望  244-246
攻读学位期间的研究成果  246-248
致谢  248

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 特种结构 > 抗震动结构、防灾结构 > 耐震、隔震、防爆结构 > 抗震结构
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