發(fā)布時(shí)間：2020-07-12 20:30

【摘要】：隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的發(fā)展,人口和財(cái)富日益集中,地震下建筑的破壞甚至倒塌,往往造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡,震后建筑的中斷使用,將進(jìn)一步加劇損失,并可能導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)鏈中斷以及嚴(yán)重次生災(zāi)害的發(fā)生。提高城市的抗震防災(zāi)能力,實(shí)現(xiàn)建筑尤其是重要建筑大震后功能的快速恢復(fù)顯得尤為重要。因此,需要探索大震下的低損傷、無(wú)損傷且在地震后可快速恢復(fù)的新型結(jié)構(gòu)體系。本文針對(duì)損傷控制保險(xiǎn)絲與高彈性高強(qiáng)鋼主體結(jié)構(gòu)結(jié)合的新型結(jié)構(gòu)體系,采用試驗(yàn)和有限元模擬相結(jié)合的方法,對(duì)其帶損傷控制保險(xiǎn)絲梁柱節(jié)點(diǎn)的焊接連接性能、損傷控制效果與樓板效應(yīng)進(jìn)行研究,主要工作如下:(1)總結(jié)整理了可恢復(fù)結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀和高強(qiáng)鋼在材料特性、焊接性能、工程應(yīng)用等方面的研究發(fā)展動(dòng)態(tài),介紹了帶保險(xiǎn)絲的高強(qiáng)鋼框架結(jié)構(gòu)體系的組成和特點(diǎn)。(2)對(duì)焊接高強(qiáng)鋼梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震性能進(jìn)行研究。開(kāi)展了1個(gè)傳統(tǒng)焊接節(jié)點(diǎn)與3個(gè)高強(qiáng)鋼梁柱節(jié)點(diǎn)的足尺擬靜力往復(fù)試驗(yàn),研究了高強(qiáng)鋼節(jié)點(diǎn)的抗震性能和構(gòu)造方法,分析不同加載制度對(duì)其力學(xué)性能的影響,給出了適用于高強(qiáng)鋼梁柱節(jié)點(diǎn)的連接形式和焊接工藝。(3)采用精細(xì)有限元分析方法,通過(guò)參數(shù)分析研究了保險(xiǎn)絲對(duì)高強(qiáng)鋼梁柱節(jié)點(diǎn)的損傷機(jī)理。對(duì)鋼框架結(jié)構(gòu)體系的既有研究進(jìn)行總結(jié),提出了帶保險(xiǎn)絲梁柱節(jié)點(diǎn)的精細(xì)有限元模型,并得到試驗(yàn)的有效性驗(yàn)證。采用建議模型,對(duì)保險(xiǎn)絲處鋼梁間縫隙寬度、保險(xiǎn)絲長(zhǎng)細(xì)比、保險(xiǎn)絲強(qiáng)度、加載制度和是否采用預(yù)屈曲面外變形等五個(gè)方面進(jìn)行參數(shù)分析,給出保險(xiǎn)絲的優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)。(4)采用足尺擬靜力試驗(yàn),研究了保險(xiǎn)絲對(duì)帶樓板梁柱節(jié)點(diǎn)損傷控制效果與工作機(jī)制。開(kāi)展了1個(gè)無(wú)樓板的保險(xiǎn)絲連接高強(qiáng)鋼梁柱節(jié)點(diǎn)和4個(gè)帶樓板的保險(xiǎn)絲連接高強(qiáng)鋼梁柱節(jié)點(diǎn)試驗(yàn),研究了樓板效應(yīng)對(duì)高強(qiáng)鋼梁柱節(jié)點(diǎn)力學(xué)機(jī)理和損傷控制機(jī)制的影響,給出了帶樓板情況下的保險(xiǎn)絲設(shè)計(jì)建議。(5)在足尺試驗(yàn)基礎(chǔ)上,建立了考慮樓板效應(yīng)的帶保險(xiǎn)絲高強(qiáng)鋼梁柱節(jié)點(diǎn)的精細(xì)有限元模型,給出了樓板作用下帶保險(xiǎn)絲高強(qiáng)鋼梁柱節(jié)點(diǎn)的破壞過(guò)程細(xì)節(jié),進(jìn)一步分析和驗(yàn)證了試件的受力機(jī)理。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TU391
【圖文】：

驗(yàn)證了此類(lèi)型 BRB 芯材在屈服前未發(fā)生屈曲，外包鋼筋混凝土起到了防屈曲的效果；李國(guó)強(qiáng)等（2014）對(duì)三種截面形式的 TJ-BRB 試件進(jìn)行了試驗(yàn)研究，滯回曲線飽滿(mǎn)，受力穩(wěn)定，具有良好的低周疲勞性能。此外，周云等（2016）提出的開(kāi)孔鋼板裝配式BRB和侯和濤等（2018）提出的帶可更換耗能角鋼元件BRB等各類(lèi) BRB 形式，均表現(xiàn)出了穩(wěn)定的耗能能力、優(yōu)良的延性和抗震性能。邵鐵峰等（2016）將角鋼作為梁翼緣間的連接板，使其作為塑性變形集中和耗能的部件，起到保險(xiǎn)絲的作用，通過(guò)試驗(yàn)證明其滯回耗能良好，梁柱基本保持彈性，可以通過(guò)僅更換角鋼來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能的快速可恢復(fù)。Calaldo 等（2013）將鋼板作為保險(xiǎn)絲連接梁翼緣和腹板，對(duì)不同尺寸的 12 個(gè)保險(xiǎn)絲試件進(jìn)行試驗(yàn)研究，表明其具有耗散地震能量和塑性變形集中的作用，通過(guò)更換保險(xiǎn)絲實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)快速修復(fù)。1.3 課題的提出和研究?jī)?nèi)容1.3.1 課題的提出高強(qiáng)鋼框架

焊接示意圖

- 12 -圖 2-2 高強(qiáng)鋼焊接拉伸試件性試驗(yàn) GB/T228.1-2010《金屬材料 拉伸試驗(yàn) 第 1 部分：室溫試驗(yàn)方法化管理委員會(huì)，2011）中對(duì)材性試驗(yàn)片的尺寸及試驗(yàn)要求，對(duì)試度的鋼板分別截取三塊材性試驗(yàn)片，在實(shí)驗(yàn)室的電液伺服萬(wàn)能

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