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自复位磁流体阻尼支撑滞回特性及其结构抗震性能

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工业建筑 2024年第3期54卷 118-125页

作者：谢行思张长春高未未北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中冶检测认证有限公司北京100088

对能够同时提供库仑阻尼和黏滞阻尼的自复位磁流体阻尼支撑(Magnetorheological Damping Self-Centering Brace,简称MR-SCB)开展动力性能试验,结果表明:支撑表现出饱满的旗形滞回曲线,复位和耗能能力出色。支撑半圈耗能随碟簧组预压力... 详细信息

对能够同时提供库仑阻尼和黏滞阻尼的自复位磁流体阻尼支撑(Magnetorheological Damping Self-Centering Brace,简称MR-SCB)开展动力性能试验,结果表明:支撑表现出饱满的旗形滞回曲线,复位和耗能能力出色。支撑半圈耗能随碟簧组预压力和刚度改变而产生的变化幅度不大,极限承载力随预压力和刚度的增大而增加,残余位移随预压力的增大而减小。当加载频率和位移分别为0.7 Hz和22 mm时,支撑等效黏滞阻尼比和残余位移分别为0.215和5.3 mm,相较0.3 Hz激励下分别增长了14.4%和61.1%。对布置MR-SCB的钢框架结构进行非线性模拟分析,发现MR-SCB耗散更多地震输入能量,相较传统自复位支撑可实现更好的位移控制效果。在罕遇地震时,残余位移响应离散度更低,最大结果由0.061%减小至0.049%。结构层间位移和残余位移均随支撑黏滞阻尼占比的增大而减小。

关键词：自复位支撑磁流体动力性能试验滞回响应支撑–框架结构抗震性能

基于自复位耗能阻尼器的钢框架节点滞回性能有限元研究

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工业建筑 2024年

作者：卜娜蕊赵慧斌江伟吕浩璋白润山河北省土木工程诊断改造与抗灾重点实验室河北建筑工程学院土木工程学院

为了减小传统建筑结构在震后所产生的残余变形，提出了一种新型自复位耗能阻尼器，进行了阻尼器理论分析与构造设计。阻尼器通过螺旋压缩弹簧和SMA（shape memory alloy，形状记忆合金）螺杆相结合的方式实现自复位，通过SMA螺杆在拉伸... 详细信息

为了减小传统建筑结构在震后所产生的残余变形，提出了一种新型自复位耗能阻尼器，进行了阻尼器理论分析与构造设计。阻尼器通过螺旋压缩弹簧和SMA（shape memory alloy，形状记忆合金）螺杆相结合的方式实现自复位，通过SMA螺杆在拉伸过程中的耗能和其它部件之间的滑动摩擦实现耗能，各部件之间受力关系明确，整体结构简单明了、便于安装。通过有限元模拟的方式，综合研究了SMA螺杆的初始预拉力、螺旋压缩弹簧的初始预压力与各部件之间的摩擦系数对阻尼器承载能力、耗能能力和复位能力的影响，并进一步分析了装有该阻尼器的钢框架结构梁柱节点的力学性能。结果表明，新型自复位耗能阻尼器在受拉和受压过程中均有较强的稳定性和较好的自复位耗能效果，其滞回曲线成“旗帜形”。该复位耗能阻尼器安装于钢框架梁柱节点，能够耗散大量能量并且可以有效地控制节点的残余变形。

关键词：自复位耗能阻尼器梁柱节点形状记忆合金数值模拟滞回响应

平移式预制混凝土外挂墙板框架足尺低周往复试验研究

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东南大学学报:自然科学版 2023年第5期53卷 803-811页

作者：石建华赵学斐张凡江韩王景全东南大学土木工程学院南京211189 南京江北新区中央商务区投资发展有限公司南京210000 南京长江都市建筑设计股份有限公司南京210002

为研究平移式预制混凝土外挂墙板的抗震性能,设计了单层足尺钢框架模型进行低周往复荷载试验.钢框架由下端固定、上端滑动连接节点外挂5片预制混凝土墙板组成,试验过程中主要记录了框架位移、节点与墙板的变形和应变.结果表明:初始加载... 详细信息

为研究平移式预制混凝土外挂墙板的抗震性能,设计了单层足尺钢框架模型进行低周往复荷载试验.钢框架由下端固定、上端滑动连接节点外挂5片预制混凝土墙板组成,试验过程中主要记录了框架位移、节点与墙板的变形和应变.结果表明:初始加载阶段平移式预制混凝土外挂墙板对主体结构的刚度贡献较小,随着加载位移的提升,预制混凝土外挂墙板上部节点变形达到极限,开始参与主体结构受力,结构整体刚度有所增加;随着加载位移的进一步提高,主体结构与外挂墙板产生损伤,刚度逐步下降.在试验全过程中,预制混凝土外挂墙板连接节点始终保持弹性状态,上节点角钢与螺栓的相对位移不大于50 mm,说明新型平移式外挂墙板节点具有较大的安全储备且不易发生脱落.

关键词：预制混凝土外挂墙板低周往复试验抗震性能滞回响应应变分析

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自复位阻尼耗能支撑力学性能分析与试验研究

建筑结构学报 2019年第10期40卷 27-34页

作者：谢行思徐龙河李忠献北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072

介绍了自复位阻尼耗能支撑的力学原理,基于支撑试件动力性能试验,在不同加载频率的正弦激励下,对具有不同组合碟簧刚度支撑的滞回响应和抗震性能进行研究,并分析了不同轴向变形比对支撑性能的影响。结果表明,支撑具有饱满的旗形滞回响应... 详细信息

介绍了自复位阻尼耗能支撑的力学原理,基于支撑试件动力性能试验,在不同加载频率的正弦激励下,对具有不同组合碟簧刚度支撑的滞回响应和抗震性能进行研究,并分析了不同轴向变形比对支撑性能的影响。结果表明,支撑具有饱满的旗形滞回响应,激活力和激活变形稳定,等效黏滞阻尼比和承载力高,有效减小甚至消除了残余变形,体现出优异的耗能能力和自恢复能力。支撑应变的理论和数值解与试验结果吻合良好,能够用以分析支撑应变分布的特点。利用数值模型分析了支撑的破坏模式,验证了支撑设计的合理性。

关键词：自复位支撑组合碟簧磁流变液滞回响应应变分布破坏模式

自复位支撑钢框架摩擦装配式节点抗震性能研究

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自复位支撑钢框架摩擦装配式节点抗震性能研究

作者：黄楚城北京交通大学

学位级别：硕士

自复位支撑具有稳定的旗形滞回响应,兼具优异的耗能能力和复位能力,但支撑激活后刚度和承载力较大,连接节点及其附近的梁柱受力复杂,损伤风险高。为保护自复位支撑及节点域,提高结构耗能能力,本文研发了一种基于摩擦连接的新型自复位支... 详细信息

自复位支撑具有稳定的旗形滞回响应,兼具优异的耗能能力和复位能力,但支撑激活后刚度和承载力较大,连接节点及其附近的梁柱受力复杂,损伤风险高。为保护自复位支撑及节点域,提高结构耗能能力,本文研发了一种基于摩擦连接的新型自复位支撑钢框架装配式节点,通过理论分析、数值模拟和拟静力试验,对其滞回性能展开系统研究,建立基于性能需求的节点设计方法,提出节点的简化模拟方法;设计了应用该节点的自复位支撑-高层钢框架结构,通过非线性地震灾变模拟分析其抗震性能。主要研究内容和结论如下:(1)研发了新型摩擦装配式节点,包含节点板、连接耳板、连接法兰、高强螺栓和摩擦片等组件,构造简单,装配化程度高。理论分析和数值模拟结果表明,摩擦装配式节点-自复位支撑系统拉压对称协同工作可分为5个阶段。采用摩擦装配式节点的自复位支撑钢框架滞回响应更为饱满,结构耗能能力提升20.8%,节点对总水平剪力实际限制作用达17.6%,有效减缓节点区塑性发展。随着摩擦片摩擦系数由0.15增至0.30,摩擦装配式节点起滑时对应的层间位移角由1.1%逐渐增大至3.2%,节点摩擦耗能先增大后减小,占总耗能的比重最多为47.5%,减小后仅占12.0%。随着高强螺栓预紧力由350k N增至500k N,节点摩擦耗能随之增加,增幅可达41.2%,而自复位支撑耗能和框架塑性耗能几乎不变。通过改变支撑连接节点的摩擦片摩擦系数与高强螺栓预紧力,能够实现起滑位移与起滑力可调。(2)设计并加工了摩擦装配式节点试件,通过拟静力试验研究摩擦装配式节点与自复位支撑协同工作系统的滞回特性。结果表明,摩擦装配式节点在自复位支撑激活后提供可靠保护作用,在受压时具有更稳定的工作性能。采用钢材-黄铜滑移面的节点中,高强螺栓每增加1N·m扭矩,节点起滑力增加0.9k N,系统耗能平均增幅为78.41J/(N·m);采用黄铜-黄铜滑移面的节点中,高强螺栓每增加1N·m扭矩,节点起滑力增加4.5k N,系统耗能显著增大,平均增幅为151.67J/(N·m)。摩擦装配式节点起滑应晚于自复位支撑激活,并留有充足的滑移行程。当自复位支撑出现轻度损伤时,摩擦装配式节点仍可发挥保护作用,延缓支撑损伤发展,并提供可观的耗能能力。节点各组件可长期使用,震后仅需更换黄铜摩擦片即可快速恢复使用。建立了基于性能需求的摩擦装配式节点设计方法,依次确定连接节点的起滑位移和起滑力、设计节点板尺寸、计算高强螺栓设计参数,进一步优化节点各参数取值,完成节点设计。(3)设计了应用摩擦装配式节点的自复位支撑-高层钢框架结构,提出摩擦装配式节点简化模拟方法。非线性地震灾变模拟结果表明,在基本和罕遇地震作用下,摩擦装配式节点并不影响自复位支撑的正常工作。在超罕遇地震作用下,结构薄弱层处的层间位移角有所减小,整体结构层间位移分布更为均匀,残余位移角最大值为0.3%。当地震作用强度进一步增大时,结构残余位移角仍未超过0.5%的限值要求,等效塑性应变最大值为0.015,相较采用普通节点的结构减少10.6%。摩擦装配式节点可提供额外的耗能能力,且在越不利地震动作用下耗能能力越强,支撑和节点共计可耗散67.9%的地震输入能量。设置摩擦装配式节点的结构各层中,自复位支撑变形量减小,且随峰值地面加速度的增加,节点滑移量越大,支撑变形量减小程度可提高至49.5%,而未设置摩擦装配式节点的结构各层中,自复位支撑变形量增加,可进一步充分发挥自身优异性能。

关键词：自复位支撑连接节点摩擦耗能滞回响应拟静力试验支撑-框架结构抗震性能

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钢梁-内埋型钢柱剪力墙组合节点的耗能特性

徐州建筑职业技术学院学报 2008年第1期8卷 22-24,32页

作者：王永夏军武靳大勇王书磊中国矿业大学建筑工程学院江苏徐州221008

利用Ansys软件对钢梁-内埋型钢柱剪力墙组合节点的抗剪性能进行了数值模拟,针对组合节点核心区设置和不设置加劲肋两种情况,对试件的滞回响应和耗能特性进行分析.结果表明加劲肋的存在可以提高节点的承载能力,但会使节点的延性出现明显... 详细信息

利用Ansys软件对钢梁-内埋型钢柱剪力墙组合节点的抗剪性能进行了数值模拟,针对组合节点核心区设置和不设置加劲肋两种情况,对试件的滞回响应和耗能特性进行分析.结果表明加劲肋的存在可以提高节点的承载能力,但会使节点的延性出现明显的削弱.同时,加劲肋可以提高节点的刚度,但是并不能改变节点刚度的退化趋势.

关键词：钢梁内埋型钢柱组合节点剪力墙滞回响应