基于Pushover方法的耗能自复位铰节点框架结构抗震性能分析

基于Pushover分析方法研究设置耗能自复位铰节点(EDSC-HJ)的钢筋混凝土框架结构的抗震性能.首先介绍EDSC-HJ框架的结构形式,并建立了EDSC-HJ框架结构的有限元模型,通过与振动台试验结果对比验证数值模拟的正确性;其次使用Pushover方法计算EDSC-HJ框架有控结构与无控结构的抗震性能并设计节点弹性恢复装置和耗能装置的力学参数.结果表明:EDSC-HJ框架结构节点相对转动刚度比的合理取值区间为0.05~0.5;设置节点阻尼器的EDSC-HJ有控结构的层间位移响应下降了76%,且满足限值要求;由于节点阻尼器的设置提高了结构的附加抗侧刚度,有控结构的基底剪力响应提高了23%.EDSC-HJ框架结构的抗震性能明显优于钢筋混凝土框架(RCF)结构,具有良好的韧性结构特征.

铰接阻尼支吊架设计与分析

为了防止管道结构在地震工况下的破坏,在传统抗震支吊架基础上,将U型软钢阻尼器加入其中,提出了一种铰接阻尼支吊架。以目前常用的消防管道为例,利用ANSYS软件建立数值模型,对设置铰接阻尼支吊架的结构进行了力学分析,并与传统抗震支吊架减振效果进行了对比,结果表明:铰接阻尼支吊架刚度小,受力更加均匀。随着地震烈度的提高,铰接阻尼支吊架对管道的位移和加速度的减振效果明显优于传统抗震支吊架,其中,抗震设防烈度为7和8度时,位移和加速度减振率均可以达到40%以上。从提出的滞回曲线可以看出,铰接阻尼支吊架耗能能力优良。

T形钢制耗能铰阻尼器抗震性能及力学模型研究

为了提高装配式框架结构的抗震性能,提出了不同类型的钢制耗能铰阻尼器,即将预制梁、柱用钢制铰进行连接,在铰的上、下或两侧安装软钢耗能元件。对几种耗能铰阻尼器的构造形式、抗震性能进行总结,选取一种构造简单、抗震性能较好的T形耗能铰阻尼器进行抗震性能和力学模型研究。采用ABAQUS软件对T形耗能铰阻尼器的试验进行数值模拟,在此基础上建立了24个有限元模型对T形耗能元件的翼缘削弱程度和T形截面尺寸进行参数分析,并对不同影响因素进行量化得到耗能铰阻尼器的骨架曲线计算公式,最后,对公式的正确性进行了验证。结果表明,该T形耗能铰阻尼器具有良好的承载力、延性和耗能能力,所提出的骨架曲线准确率较高,可为该类阻尼器的设计提供参考。

装配式钢质耗能铰连接中开孔削弱钢板阻尼器滞回性能研究

提出一种装配式节点钢质耗能铰连接,对其关键部件开孔削弱钢板阻尼器,进行3种开孔削弱形式的试件轴向往复加载试验,考察开孔削弱钢板阻尼器的破坏模态,研究其滞回性能、骨架曲线、承载能力与延性性能等。探讨开孔削弱长度、开孔削弱宽度、宽厚比、厚度方向间隙等参数对钢板阻尼器滞回性能的影响。建立开孔削弱钢板阻尼器的简化力学模型,提出阻尼器滞回本构模型并对本构模型准确性进行验证。结果表明,阻尼器的开孔削弱钢板在开孔削弱处开裂或断裂,避免了面外屈曲的发生,实现塑性耗能与破坏模式可控;阻尼器滞回曲线饱满,承载力均高于297.31 kN,位移延性系数Δ/Δy均大于4.5,表现出良好的耗能能力、承载能力与延性性能;相比菱形开孔,竖缝开孔削弱阻尼器综合力学性能更优,建议开孔削弱长度a/L为0.25~0.55,开孔削弱宽度b/B为0.2~0.5,宽厚比为12.50~15.63,厚度方向间隙不超过2 mm;提出的开孔削弱钢板阻尼器滞回本构模型能准确地模拟阻尼器滞回性能。

装配式可更换耗能铰滞回性能试验研究

提出一种可恢复功能装配式节点,由可更换耗能铰、约束节点核心区、预制梁柱等组成。可更换耗能铰为人工塑性铰,其滞回性能是装配式节点抗震性能的关键影响因素。将可更换耗能铰设置在装配式节点的预制梁与节点核心区外伸梁端之间,对其进行低周往复荷载作用下的滞回性能试验。在该试验的基础上仅更换耗能铰中破坏的金属阻尼器,进行第二次试验。考察可更换耗能铰的破坏模态、弯矩-转角滞回曲线、骨架曲线、承载能力、延性、能量耗散能力等抗震性能。通过两次试验的对比分析,揭示可更换耗能铰抗震性能的可恢复能力。结果表明:可更换耗能铰弯矩-转角滞回曲线饱满,转动能力与耗能能力强,延性良好,强度退化不明显;可更换耗能铰实现了装配式节点的损伤、破坏集中在耗能铰上,耗能铰耗散的能量占装配式节点耗散总能量的70%以上;两次试验中可更换耗能铰的各项抗震性能基本一致,说明更换破坏的金属阻尼器后,耗能铰抗震性能基本可恢复。

基于SMA新型阻尼器的框架结构地震反应控制分析

形状记忆合金(SMA)材料是一种具有记忆特性的功能材料,基于Ti-Ni形状记忆合金丝材料的性能试验,利用SMA丝形状记忆效应、超弹性效应及高阻尼特性,提出了一种基于SMA的新型阻尼器,并且将其安装在框架结构的梁柱节点处。利用ANSYS有限元分析软件对未安装和安装此种阻尼器的框架结构进行了地震反应控制分析。研究结果表明,SMA合页型阻尼器的耗能效果比较明显,能够很好地改善框架结构的抗震性能。

框架节点耗能的新方式及其数值分析

铅具有良好的塑性变形能力,变形后能重新结晶恢复、无应变硬化。基于该特征,提出了一种杆式铅剪切阻尼器,这种阻尼器用于框架节点梁端塑性铰的耗能减震。采用有限元分析了阻尼器在不同初始屈服力、梁不同极限弯矩下的耗能性能。通过对梁滞回曲线的分析表明,所提出的耗能减震器工作性能稳定、耗能效率高、减震效果好、构造简单。

安装阻尼器的削弱型梁柱刚性连接节点抗震性能分析

介绍了一种在梁腹板及下翼缘开孔,并在翼缘开孔处安装摩擦阻尼器的新型节点。利用有限元软件ANSYS分析了铝合金滑动板与梁下翼缘之间的摩擦系数、开孔宽度、开孔距柱翼缘距离和开孔高度等参数变化对新型节点抗震性能的影响,并对各系列新型节点试件与传统节点试件的抗震性能进行了分析比较。分析结果表明:各系列新型节点试件与传统节点试件的滞回曲线都比较饱满,表现出了较好的滞回性能。但各系列新型节点试件的延性及耗能能力要远远优于传统节点试件,且各系列新型节点试件都能够迫使塑性铰远离节点区,而出现在开孔处。摩擦系数和开孔宽度会影响新型节点试件的承载力,而开孔宽度和开孔高度则会影响新型节点试件的延性及耗能能力。

装配式钢筋混凝土框架结构梁柱节点创新研究

详细论述了装配式混凝土框架梁柱节点构造形式及相应的研究进展、存在问题,并基此提出了一种全预制装配式钢管约束节点连接方式。新型节点由核心骨架、约束钢管和梁端预埋件组成,可提高节点侧向约束、混凝土的强度和延性,实现强节点、弱构件的抗震理念。预制节点与预制梁通过防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器连接,塑性铰从柱面外移,结构失效模式可控,震后可修复。