大震作用下防屈曲支撑附加力对RC框架柱破坏模式的影响机理

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防屈曲支撑(BRB)作为一个耗能装置,不但很好地解决了普通结构支撑在大震作用下的受压屈曲问题,而且同时发挥了钢材良好的塑性变形能力,可以很明显地降低建筑主体结构构件在大震作用下的破坏程度。然而,在大震作用下,防屈曲支撑可能先于钢筋混凝土框架结构梁柱发生破坏,从而导致防屈曲支撑缺乏了对钢筋混凝土框架结构的耗能减震效应,最后使得防屈曲支撑等构件无法有效的达到预想的防震目标,其主要原因是在当前的钢筋混凝土框架结构抗震工程设计中将对防屈曲支撑、节点板以及子框架三者的相互联系以相对独立的结构体系加以工程设计,而忽略了对上述三者在相邻构件之间产生的强烈作用。本文依据大震作用下防屈曲支撑附加力致使RC子框架结构支撑处于较复杂的受力状态,开展大震作用下防屈曲支撑附加力对RC框架柱破坏模式的影响机理研究。本文的主要研究内容和结论如下:(1)第二章通过对防屈曲支撑RC的框架结构进行受力状态分析,基于ABAQUS分析软件建立了梁柱组合件有限元模型,并采用课题组已完成的梁柱组合件拟静力试验进行验证。分析结果表明,在大震作用下,RC子框架梁柱会承担防屈曲支撑支撑附加轴力、附加弯矩以及节点板开合等效应共同作用,致使其处于复杂的受力状态;梁柱组合件破坏模式、塑性铰转移、滞回性能等抗震性能模拟分析结果与拟静力试验结果吻合较好,验证了建立的防屈曲支撑梁柱组合件有限元模型的有效性。(2)第三章通过三组不同连接方式下防屈曲支撑RC框架结构对结构塑性铰转移进行了研究,通过对参数分析和理论研究,考察锚筋连接方式、高强螺栓连接方式和栓钉连接方式下对塑性铰转移带来的影响。分析结果显示,节点板与柱间的抗剪强度对塑性铰转移有着很重要的影响,具体来说是通过不同连接方式增强了节点板区域内的抗弯承载力来对塑性铰进行了转移,当节点板区域的抗弯承载力超过弯矩时,塑性铰会转移至节点板以外的地方,同时对节点板合力点位置进行了分析,得出不同连接方式下不同参数下的合力点位置不固定于节点板0.6倍位置处,而是在随着抗弯承载力的增大,节点板合力位置从节点板0.4倍位置处逐步转移至节点板0.6倍位置处。(3)第四章通过四组不同参数下的传统栓钉连接方式进行了防屈曲支撑RC框架柱D区抗剪承载力分析,考察了D区箍筋强度和直径、混凝土强度对柱D区抗剪的影响,以及轴压比和高低轴压比时混凝土强度对整体柱抗剪承载力的影响。结果分析表明,增大D区内的箍筋强度和直径可以有效的保证柱D区不发生剪切破坏,保证了防屈曲支撑的耗能能力;混凝土强度的变化对D区抗剪能力基本无太大影响;高轴压比下结构会因轴力和防屈曲支撑法向分力以及开合效应法向分力的综合作用影响导致柱子整体发生小偏心破坏;高轴压比下提高混凝土强度等级可以有效地提高柱抗剪承载力,最后分析了防屈曲支撑附加力对梁柱组合件件柱破坏模式的影响机制。
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