连柱钢框架结构滞回性能试验研究及有限元分析.docx

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1、连柱钢框架结构滞回性能试验研究及有限元分析连柱钢框架结构是由连柱系统与抗弯框架共同构成的可恢复功能结构,在地震作用时,可以将塑性破坏集中在连柱系统中的耗能连梁上,形成集中损伤,以达到震后仅通过更换耗能连梁就可快速恢复建筑使用功能的目的。本文分别进行了连柱钢框架结构的试验研究与有限元分析,主要研究了该结构的抗震性能与破坏模式,并分析了设置腹板开孔耗能连梁的连柱钢框架结构的滞回性能。主要的工作内容如下:(1)制作加工了1/3缩尺的连柱钢框架结构试件,在试验中替换了2次耗能连梁,前2次试验中试件无层间耗能连梁,第3次试验中增加设置了层间耗能连梁,一共完成了3次滞回性能试验。研

2、究了替换连梁前后结构的滞回性能,以及设置层间耗能连梁对结构性能的影响。试验结果表明:连柱钢框架结构抗震性能较好;结构的抗侧刚度在耗能连梁替换前后退化不明显;结构的塑性变形主要集中在耗能连梁上,达到了结构震后可快速恢复使用的目的;设置层间耗能连梁可以增加结构的承载力、刚度、耗能能力等各方面性能。(2)采用ABAQUS有限元软件建立了连柱钢框架试件的模型,通过对比有限元与试验,验证建模方法的合理性。采用上述有限元分析方法分别模拟了设置带加劲肋耗能连梁连柱框架结构与设置长圆孔腹板耗能连梁连柱框架结构的滞回性能。分析结果表明:当采用带加劲肋耗能连梁时,宜采用剪切屈服型,长度e宜

3、在(1.0~1.44)M_p/V_p之内,提高主框架钢材等级可以显著提升结构的承载力,并降低刚度退化幅度。当采用长圆孔腹板耗能连梁时,当耗能连梁腹板厚度t_w的增加可以提升结构的刚度、承载力以及耗能能力。孔间柱长宽比β越小,结构性能越好,考虑应力集中与钢材初始缺陷,建议设计时β可取1~1.2。长圆孔腹板耗能连梁长度L的增加可以提升结构耗能性能,但L过长时,塑性发展不充分,不能充分发挥材料性能,宜取0.16~0.22倍的主结构跨度。提高主框架钢材等级依旧提升承载力并降低刚度退化幅度。