非对称扩孔型螺栓连接力学性能试验研究

有效增大构件的延性和耗能能力,可提高结构的抗震性能。基于高强螺栓在长圆孔的摩擦滑移耗能机理及丁基橡胶垫片的低摩擦效应,得到一种非对称扩孔型螺栓连接。对考虑摩擦片材料、位移幅值、循环次数、加载速率影响的非对称扩孔型螺栓连接试件进行往复加载试验研究,得到其荷载-位移曲线、耗能能力和承载能力等。结果表明:铜、钢和铝的摩擦系数分别为0.296、0.306和0.232,且铜垫片性能最稳定;不同因素下各参数对该种连接的承载能力和耗能能力影响均较小,摩擦力不平衡系数处于0.919~1.050之间。所得非对称扩孔型螺栓连接的荷载-位移曲线呈理想矩形,延性和耗能能力良好,预期在地震作用下可实现稳定的滑移和耗能。

扩孔螺栓连接型耗能段力学性能试验研究

扩孔螺栓连接型耗能段由短剪切型耗能段和剪切扩孔型螺栓连接组成,可有效地提高耗能段的延性和耗能能力,并减小耗能段损伤,由此提高偏心支撑结构震后功能恢复能力。分别设计1个短剪切型耗能段、3个考虑摩擦滑移的扩孔螺栓连接型耗能段、1个普通扩孔螺栓连接型耗能段试件,并进行低周往复加载研究,得到其变形或破坏模式、滞回曲线、骨架曲线和力学模型等。试验结果表明,扩孔螺栓连接型耗能段先后经历摩擦滑移和耗能段承载2个过程,且破坏模式和承载力均与纯短剪切型耗能段相同。所得力学模型中,短剪切型耗能段包括弹性、弹塑性和塑性段;考虑摩擦滑移试件包括弹性和滑移段;扩孔螺栓连接型耗能段包括弹性、滑移、弹塑性和塑性段,且在达到相同位移时耗能段变形和损伤将明显减小。最后,对扩孔螺栓连接型耗能段进行有限元分析,可准确模拟其滞回曲线和破坏模式。

一种新型自复位耗能段的力学性能试验研究

基于扩孔螺栓连接型耗能段和自复位SMA支撑,提出一种新型自复位耗能段,具有强耗能、高延性、低残余变形和低损伤等特点,可进一步提高偏心支撑结构的抗震性能和震后功能恢复能力。分别设计3个考虑摩擦滑移的自复位耗能段和1个普通自复位耗能段试验试件,并进行往复加载研究,得到其变形或破坏模式、滞回曲线和骨架曲线等。结果表明,滑移阶段耗能段处于相对静止状态,所有构件均处于弹性状态;非滑移阶段耗能段依次发生滑移、屈服、翼缘和腹板屈曲现象,整个过程中自复位SMA支撑中的SMA受拉,并为自复位耗能段提供承载力、耗能能力和复位力。自复位耗能段的骨架曲线主要包括弹性阶段、弹塑性阶段、强化阶段。最后,基于校正的有限元法对自复位耗能段进行分析,阐明自复位耗能段在不同阶段的耗能机理。