【摘 要】
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可恢复功能结构是目前地震工程领域的研究热点,含可更换耗能构件的结构是实现可恢复功能结构的重要形式之一。北岭地震和阪神地震中发现传统的焊接钢框架梁柱节点发生了大量的脆性破坏,目前较多学者研究了削弱型和加强型等塑性铰转移型节点,将塑性铰转移至远离节点连接区域来提高节点的抗震性能。然而,这些节点未充分考虑震后修复策略,功能可恢复性有待提升,基于此,有学者在钢框架节点中设置了各种形式的可更换耗能构件来实现
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可恢复功能结构是目前地震工程领域的研究热点,含可更换耗能构件的结构是实现可恢复功能结构的重要形式之一。北岭地震和阪神地震中发现传统的焊接钢框架梁柱节点发生了大量的脆性破坏,目前较多学者研究了削弱型和加强型等塑性铰转移型节点,将塑性铰转移至远离节点连接区域来提高节点的抗震性能。然而,这些节点未充分考虑震后修复策略,功能可恢复性有待提升,基于此,有学者在钢框架节点中设置了各种形式的可更换耗能构件来实现节点的快速装配和震后可修复。屈曲约束耗能构件具有承载-高延性耗能双重功能,可以有效构建可恢复功能梁柱节点,本文将屈曲约束理念融入节点中,提出了一种含可更换U型屈曲约束连接件的钢框架梁柱节点(RUBRC节点),主要通过拟静力试验、数值模拟和理论分析,研究了RUBRC节点抗震性能和设计方法,主要的研究工作如下:对五种连接形式的RUBRC节点试件进行循环往复加载,研究了节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线和耗能能力等,探讨了核心板端部加劲肋、腹板连接形式和屈曲约束系统等参数对节点抗震性能的影响。试验结果表明,腹板螺栓连接和铰接的节点均具有良好的滞回性能;约束板对核心板的约束作用明显,保证了节点屈服后承载力和刚度的稳定;本文所提出的节点能够将损伤控制在RUBRC上,梁柱主体部分保持弹性。使用ABAQUS软件建立了RUBRC节点有限元建模,通过对比分析验证了有限元模型的准确性。在此基础上,对节点进行参数分析,探讨了核心板摩擦力、腹板连接板厚度、腹板连接板摩擦力和腹板螺栓间距等参数对节点抗震性能的影响。参数分析结果表明,核心板处的摩擦力越大,滞回曲线越饱满;腹板连接板处的摩擦力变化对节点的初始刚度和滑移荷载影响较小,但对节点的屈服荷载和承载能力有较大影响。对RUBRC节点进行了理论分析,推导了节点的强度和刚度计算公式;同时给出了节点设计流程,主要包含核心板、屈曲约束系统、端板及耳板的设计。本文构建了36个参数化数值模型,对节点设计公式进行了验证和分析。结果表明本文提出的设计方法可满足预期设计目标;核心板面积影响节点的初始刚度、屈服与极限强度;应合理选择螺栓尺寸及端板厚度以实现可靠连接;屈曲约束系统对节点滞回性能有重要影响。
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