功能自恢复连梁抗震性能研究

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1、功能自恢复连果抗震性能研究'·分类号：!)<,＆品，，级学校代码：一」且11保密日期：学号：2111516110保密期限：－咧／JE－‘－E·E·．．－．．．二泣．γ，大子文硕圭学位论房晓俊题目：功能自恢复连梁抗震性能研究生学类型：口双证学术学位研究生E吕双证专业学位研究生口单证专业学位研究生申学位请人：房晓俊导师姓名及职称：周云、教授学院（研究所）土木工程学院学科专业（领域）筑与土木工程论文提交日期：二o－八年五月／＼斗坠口刀7号亏学校代码：11078UDC密级学号：2111516110广州大学学位论文（终梢〉功能自恢复连梁抗震性能研究StudyonSeismi

2、cPerformanceofSelfResilientCouplingBeam房晓俊学科专业（领域）：建筑与土木工程研究方向：结构减震控制论文答辩日期：指导教师（签名）：答辩委员会主席（签名〉：全三至答辩委员会委员（签名〉：v11龙江中马午并／立丘乙广州大学硕士学位论文功能自恢复连梁抗震性能研究专业：建筑与土木工程硕士生：房晓俊指导教师：周云摘要本文介绍了可更换连梁概念与原理，总结了国内外金属耗能型、摩擦耗能型、黏弹性耗能型等不同类型和构造可更换连梁的研究与应用进展，突破以可更换为代价实现结构功能可恢复的思路，提出“功能自恢复结构”（Self-ResilientS

3、tructure，SR-S）概念，达到震后无需更换而功能即可自行恢复的目标。设计了一种功能自恢复连梁（Self-ResilientCouplingBeam，SR-CB），解决了剪力墙结构体系存在的根本性抗震问题，介绍了功能自恢复连梁的构造、原理及特点。设计了14组不同参数的铅黏弹性连梁阻尼器（LeadViscoelasticCouplingBeamDamper，LVCBD），采用ABAQUS有限元软件对其进行分析，研究铅芯边距、铅芯直径、剪切钢板与约束钢板厚度比、复合黏弹性层中薄钢板与黏弹性层厚度比、剪切模量以及钢材类型对其力学性能的影响，并给出各设计参数的取值建

4、议。建议铅芯对称布置在复合黏弹性层外侧，铅芯边距取1~1.5倍的铅芯直径；铅芯直径根据阻尼器需求屈服承载力确定；剪切钢板与约束钢板厚度比取1.00~2.00，且剪切钢板厚度宜取0.8倍的复合黏弹性层厚度；薄钢板与黏弹性层厚度比取0.4~0.8，且优先取较小值；选用低硬度的黏弹性材料以使阻尼器获得较好的耗能效果；采用Q345钢材以保证阻尼器正常工作，发挥其稳定的耗能能力。铅黏弹性连梁阻尼器在工程应用中实际受到剪力、轴力、弯矩及其组合等复杂受力的作用，采用数值仿真分析方法对轴压-剪切、轴拉-剪切、正向弯曲-剪切、负向弯曲-剪切、轴压-正向弯曲-剪切、轴压-负向弯曲-剪

5、切、轴拉-正向弯曲-剪切以及轴拉-负向弯曲-剪切8种复杂受力状态下铅黏弹性连梁阻尼器的性能进行分析，研究复杂受力状态下铅黏弹性连梁阻尼器的力学性能。结果表明，轴力作用对铅黏弹性连梁阻尼器的力学性能影响不大，弯矩作用主要影响铅黏弹性连梁阻尼器的屈服位移和屈服荷载；纯剪切受I功能自恢复连梁抗震性能研究力与复杂受力条件下，铅黏弹性连梁阻尼器的滞回曲线基本重合，最大阻尼力和等效黏滞阻尼比基本不变，不影响阻尼器的耗能和应力分布。功能自恢复连梁耗能梁段（LVCBD）与非耗能梁段（RC梁）两者之间合理的刚度匹配是确保连梁有效发挥其作用的关键。设计了10组不同刚度比的功能自恢复连

6、梁，采用ABAQUS有限元软件对其进行精细化数值仿真分析，明确刚度比对功能自恢复连梁力学性能的影响及规律，揭示其协同变形机制、受力机理和耗能原理，给出刚度比的合理取值建议范围为5~15之间。从工程应用的角度推导了功能自恢复连梁的理论计算公式，给出连接的验算要求，并将理论计算结果与有限元模拟分析结果进行对比，验证了理论计算公式的合理性和可靠性；最后总结了功能自恢复连梁基本设计流程，建立功能自恢复连梁基于承载力需求的等刚度设计方法。针对高烈度区某高层框架-核心筒结构弹性层间位移角不满足规范要求，采用功能自恢复连梁进行消能减震设计。分别通过ETABS和Perform-3

7、D软件对原结构和减震结构进行多遇地震下的弹性时程分析和罕遇地震下的弹塑性时程分析，对比结构减震前后的地震响应并分析阻尼器的耗能表现。结果表明，铅黏弹性连梁阻尼器用于框架-核心筒结构中可有效提高整体结构的抗震性能，并能减缓或避免主体结构构件的塑性破坏，发挥连梁第一道防线的作用，保护主体结构的安全。关键词：功能自恢复结构/连梁；数值分析；复杂受力；设计方法；抗震性能II广州大学硕士学位论文StudyonSeismicPerformanceofSelf-ResilientCouplingBeamMajor:ArchitecturalandCivilEngineering

8、Name: