屈曲约束翼缘盖板连接的韧性钢框架梁柱节点抗震性能研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lipengzhangchinese
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附加可更换耗能件构建抗震韧性钢框架梁柱节点,可以有效提升传统钢结构抗震性能与震后功能可恢复能力,已经成为当前地震工程领域的研究热点。然而,可更换耗能件的工程实用性和受力性能需要进一步提升。研究表明,规范推荐的带悬臂梁段梁柱节点的翼缘盖板连接具有较好的工程实用性,屈曲约束支撑(BRB)是一种兼有小震弹性承载-大震高延性耗能双重功能的金属阻尼器。基于上述现有研究,本文借鉴了全钢型BRB的设计理念与构造,对带悬臂梁段节点的翼缘盖板进行改造,削弱翼缘盖板形成可承载-耗能的核心板,在核心板面外设置填充板和约束板,并与梁翼缘通过高强螺栓装配,形成了核心板的屈曲约束系统,提出了一种屈曲约束翼缘盖板(BRFCP)连接的新型韧性钢框架梁柱节点。设计并加工了9个足尺梁柱节点试件,通过拟静力加载试验研究了BRFCP核心板厚度、约束板形式、约束范围、填充板形式及约束间隙对节点滞回性能的影响。对试验现象和数据进行分析,总结了节点的损伤与耗能模式,对比了节点滞回与骨架曲线、刚度退化特性、耗能能力等抗震性能指标,得到了研究参数对节点滞回性能的影响规律。结果表明:本文提出的节点具有良好的承载与耗能能力,屈曲约束的设计理念得到了较好的实现,节点具有良好的抗震韧性表现;约束板形式和约束范围是影响核心板变形的主要参数,相比分离式约束板,整体式约束板具有更好的约束效果。利用ABAQUS软件建立了节点有限元模型,对比了节点试验结果与数值模拟结果;对试验中难以观察到的现象及获取的数据进行了补充分析;分析了试验边界条件、板件摩擦系数以及核心板初始几何缺陷对数值模拟结果的影响。结果表明本文建立的数值模型能够较好地反映节点在循环荷载下的滞回特性。在此基础上,对整体式约束板节点进行了参数化有限元分析,得到了核心板、约束板及其高强螺栓和约束间隙等参数对节点性能的影响规律。建立了整体式约束板节点的简化计算模型,推导了节点的承载力与初始刚度计算公式,给出了节点骨架曲线的理论计算公式。通过参数化理论分析,得到了核心板和约束板及其高强螺栓等参数对节点初始刚度和屈服承载力的影响规律。提出了节点的设计流程,给出了核心板、约束板以及腹板连接板等关键部件的设计公式。通过节点试验、数值模拟与理论骨架曲线对比、数值算例模拟结果与设计公式结果对比,分别验证了节点理论计算公式和设计方法的正确性,最后结合数值模拟结果给出了相关设计建议。
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