【摘 要】
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随着全国各地老旧小区改造加装电梯安装工作的日渐推进,对于既有建筑与加装电梯之间的连接节点的研究显得尤为重要。我国多数地区为地震多发区,且近些年地震频发,在传统的节点中,由于抗震性能相对较差,对人们造成了极大的损失。为此,本文设计了一种具有减震效应的节点,即橡胶-可滑移节点,通过理论分析、试验验证与有限元模拟相结合的方法,对该节点在地震作用下的抗震特点进行探究,同时为之后相似隔震节点的研究提供借鉴意
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随着全国各地老旧小区改造加装电梯安装工作的日渐推进,对于既有建筑与加装电梯之间的连接节点的研究显得尤为重要。我国多数地区为地震多发区,且近些年地震频发,在传统的节点中,由于抗震性能相对较差,对人们造成了极大的损失。为此,本文设计了一种具有减震效应的节点,即橡胶-可滑移节点,通过理论分析、试验验证与有限元模拟相结合的方法,对该节点在地震作用下的抗震特点进行探究,同时为之后相似隔震节点的研究提供借鉴意义。本文主要研究内容如下:(1)总结钢结构节点研究现状,分析隔震技术的优点及发展情况,阐明将隔震技术应用于既有建筑与加装电梯连接节点处的意义。(2)通过分析传统连接节点的弊端,并提出了橡胶-可滑移节点的节点形式,利用橡胶及椭圆形孔的优势,研究了关于该节点的抗震性能,设计并详细介绍了本试验设计、加载制度、加载方式及试验主要测量的细则。(3)第一组试验为橡胶-可滑移节点试验(PC1节点),第二组为对照试验(PC2节点),主要对比增加了橡胶垫及改变螺栓孔形状对于节点的最大承载能力和结构的耗能能力变化情况。通过观察两组试验过程中节点的受力状况、变形形式、破坏过程等,记录并整理试验数据,得出了两组试验的滞回曲线、骨架曲线,并分析节点的耗能能力,在加载到相同位移时,橡胶-可滑移节点与传统连接节点相比,一方面橡胶为节点抵消了很多荷载,很好的保护了节点各构件发生变形,提高了节点的抗震能力;另一方面,由于节点的椭圆形孔使节点可以在推拉方向发生滑移,故其滞回曲线“捏缩”效应较为明显。总体来看,PC1节点与PC2节点相比,其曲线饱满程度较好,表明耗能能力较好,抗震能力得到了提高,刚好验证了本文对于橡胶-可滑移节点设计的合理性。(4)在有限元软件ABAQUS中对PC1节点模型在低周反复荷载下的受力情况进行分析,采用控制变量法,除橡胶垫及孔的形状为变量外,其他条件均保持一致,在软件中进行数值模拟及分析,并将有限元中的运算结果与现场试验得出的相关数据进行对比分析,两种方法得到的结果具有较好的拟合性,误差较小。一方面说明了本试验的可行性,另一方面验证了有限元模拟的可靠性。橡胶-可滑移节点的有限元模拟结果的滞回曲线较为圆润饱满,表明节点具有很好的耗能能力,其抗震能力较好,究其原因为有限元模拟条件较为理想,避免了现场试验不确定因素导致的误差。(5)设计不同厚度橡胶垫系列节点,通过ABAQUS软件来探索通过改变橡胶厚度对节点耗能能力的影响,在软件中对各个节点进行建模,得到其滞回曲线、骨架曲线及耗能能力数据。通过比较得出,橡胶垫厚度在10mm、12mm时其节点的耗能相对较好,且曲线“捏缩”效果较明显,即滑移程度较好。(6)总结本文研究结果,通过分析对有关橡胶-可滑移节点的相关影响参数进行展望,提出本试验有待改进的地方及尚需研究的问题。图[45]表[7]参[75]
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