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新型卷边PEC柱（柱弱轴）—钢梁部分自复位摩擦耗能型连接组合框架抗震性能研究

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新型卷边PEC柱（柱弱轴）—钢梁部分自复位摩擦耗能型连接组合框...

作者：黄志豪苏州科技大学

学位级别：硕士

自复位结构的提出很好地解决了目前国内外建筑震后残余变形过大、修复难度加大以及相应成本增加等问题,通过在结构主体部件上增设预拉杆并配合辅助耗能构件,利用预拉杆的预应力实现自复位效果、减少残余变形,并依靠耗能件耗散地震能量... 详细信息

自复位结构的提出很好地解决了目前国内外建筑震后残余变形过大、修复难度加大以及相应成本增加等问题,通过在结构主体部件上增设预拉杆并配合辅助耗能构件,利用预拉杆的预应力实现自复位效果、减少残余变形,并依靠耗能件耗散地震能量。课题组在基于国内外自复位结构研究基础上,并结合自身所提出的PEC柱相关课题的研究成果,提出了一种基于性态目标设计的新型卷边PEC柱-钢梁部分自复位摩擦耗能型连接形式,在设计目标地震荷载作用下,连接以摩擦耗能为主,在超过设计地震荷载作用后,结构主体构件进一步发挥作用,避免了传统自复位结构中安全冗余度过大的问题,因此部分自复位连接形式具有着更广泛的应用领域与理论研究价值,一系列试验与模拟研究表明,该新型部分自复位连接形式具有良好的自复位效果与耗能能力,实现了复位、耗能、安全冗余度三者的有机统一。为了进一步研究新型卷边PEC柱-钢梁部分自复位摩擦耗能型连接组合框架的抗震性能,本文对一个柱底在铰接条件下的1榀两层新型卷边PEC柱(弱轴)-钢梁部分自复位摩擦耗能型连接组合框架进行低周往复拟静力试验,结合试验现象与数据分析框架的传力机理与力学性能,并通过有限元软件进行建模分析验证,同时通过模拟考察研究各参数对框架性能的影响。研究结果表明:在柱底铰接条件下,试件的上层抗侧刚度大于下层抗侧刚度,下层受力进程较上层结构更快,层间自复位效果良好;模拟试件的承载力与刚度大于实际试件,试件滞回曲线与模拟试件的滞回曲线发展规律基本一致;柱底固接的试件相比柱底铰接的试件具有更高的承载力与抗侧刚度,其受力发展进程快于柱底铰接的框架;仅在T形件翼缘外侧布置螺栓的试件由于T形件内翼缘的翘曲变形没有进入承压型受力模式,受力进程滞后;基于不同性能要求的建筑,可以通过改变T形件上长圆孔的尺寸来控制结构的受力进程;竖向力加快了PEC柱中的受力进程的发展,对结构抗震性能影响较小;在低周往复拟静力试验中,当加载至中震层间侧移角限值2%时,试件整体残余侧移转角为0.0026rad,在加载至相对侧移的3%前,结构的耗能基本由部分自复位摩擦耗能连接提供,加载至大震限值3.5%时,整体的残余侧移转角为0.008rad,框架具有良好的自复位效果,当加载至相对侧移的4%时,结构的承载力仍处于上升趋势;该组合框架具有良好的自复位效果、耗能能力以及良好的抗倒塌能力,并能在结构进入承压型受力模式后,试件主体构件进一步发挥作用。

关键词：部分自复位连接摩擦耗能型连接残余变形新型PEC柱低周水平往复加载

新型卷边PEC柱—钢梁T形件摩擦耗能型连接组合框架抗震性能

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新型卷边PEC柱—钢梁T形件摩擦耗能型连接组合框架抗震性能

作者：符兴国苏州科技大学

学位级别：硕士

新型PEC柱(partially encased concrete composite column,简称PEC柱)在H型钢或薄钢板组合H形截面翼缘之间设置拉结筋(非卷边)或拉结板条(卷边),形成钢骨架并在其中浇筑混凝土形成的组合柱。研究发现:PEC柱具有较高的承载能力和较高的... 详细信息

新型PEC柱(partially encased concrete composite column,简称PEC柱)在H型钢或薄钢板组合H形截面翼缘之间设置拉结筋(非卷边)或拉结板条(卷边),形成钢骨架并在其中浇筑混凝土形成的组合柱。研究发现:PEC柱具有较高的承载能力和较高的抗侧刚度等良好的抗震性能。目前,关于PEC柱-钢梁方面的研究多数集中在构件、节点连接和层间子结构抗震方面,而对结构整体层面上的研究成果较少。为此,对新卷边PEC柱-钢梁框架结构体系抗震性能研究就显得尤为必要。本文以采用高强螺栓摩擦耗能型连接的新型卷边PEC柱-钢梁两层单跨组合框架子结构试验试件作为研究对象,依据试验室的加载设备条件,试件按1:2缩尺设计制作,并对其进行水平低周往复荷载作用下的拟静力试验。基于试验数据整理与试验观测现象分析,对试件结构的承载力、抗侧刚度衰减、节点连接性能、破坏模式等方面的抗震性能进行研究。同时采用有限元ABAQUS软件对其抗震性能进行数值模拟,并通过试验比较以验证有限元模型的合理性。此外,进一步对竖向力作用的影响规律进行了数值模拟分析。试验与数值模拟研究结果表明:试件具有较高的承载能力和较大的水平抗侧刚度;试件主要通过摩擦、PEC柱脚混凝土压溃与钢构架屈服和T形件端部截面屈服耗能,且各层耗能较为均匀,试件结构较好实现了“小震利用摩擦耗能、中大震通过结构主体构件屈服耗能”的形态设计目标;试件层间水平剪力由PEC柱平均承担,且侧移表现为剪切型变形模式;试件结构破坏机构为摩擦耗能T形件端部梁截面和PEC柱脚处形成塑性铰的塑性破坏机构,此时各层层间相对侧移和所有节点连接转角均超过大震层间侧移限值1/30,即表明试件结构具有良好的抗震延性。

关键词：新型卷边PEC柱组合框架摩擦耗能型连接拟静力试验抗震性能数值模拟

新型卷边PEC柱(弱轴)-钢梁部分自复位摩擦耗能型连接组合框架抗震性能研究

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钢结构（中英文） 2019年第11期34卷 12-19,11页

作者：黄志豪方有珍季云张志成苏州科技大学土木工程学院

为研究PEC柱在弱轴布置条件下与钢梁部分自复位摩擦耗能型连接组合框架的抗震性能,同时考察参数:摩擦耗能T形件腹板长圆孔尺寸、T形件翼缘对穿螺栓的布排方式、柱底连接方式的影响,按1∶2的尺缩比设计了4个1榀两层的框架结构试件模型,... 详细信息

为研究PEC柱在弱轴布置条件下与钢梁部分自复位摩擦耗能型连接组合框架的抗震性能,同时考察参数:摩擦耗能T形件腹板长圆孔尺寸、T形件翼缘对穿螺栓的布排方式、柱底连接方式的影响,按1∶2的尺缩比设计了4个1榀两层的框架结构试件模型,并利用有限元软件ABAQUS进行建模,基于经试验验证的有限元模型进行了低周往复水平加载的有限元参数分析,基于模拟数据,分析各试件模型在加载过程中的自复位效果、耗能能力、承载能力以及节点区传力机理。结果表明:所有试件在加载至相对侧移角0.035 rad时,其卸载后的残余转角仍小于0.005 rad,该框架结构具有优良的自复位效果;在结构进入设计预定的承压型受力模式前,结构的耗能由连接处摩擦耗能提供,转化为承压型受力模式后,结构主体构件进一步发挥作用并开始发挥材料耗能,较好实现了结构设计性态目标;柱脚固接试件具有更高的承载力与抗侧刚度,其受力发展进程更快;采用在T形件翼缘内外侧布置螺栓的实际工程做法可缓解T形件翼缘的翘曲变形,从而更有利于自复位连接受力进程的发挥;对于不同建筑功能的建筑,其要求的性态设计目标可通过T形件上长圆孔的尺寸来实现;采用摩擦T形件部分自复位连接的组合框架试件均有效实现了自复位效果、耗能能力和结构安全冗余度的有机统一。

关键词：部分自复位连接摩擦耗能型连接残余变形新型PEC柱低周水平往复加载

钢板组合PEC柱-钢梁T形件摩擦耗能型连接抗震性能研究

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苏州科技学院学报（工程技术版） 2015年第1期28卷 41-47页

作者：万财知方有珍陈赟杨永龙赵凯江苏省结构重点实验室江苏苏州215011 苏州中固建筑科技有限公司江苏苏州215009

针对采用摩擦耗能、承压型受力的PEC柱-钢梁双T形摩擦螺栓连接方式,通过低周往复荷载试验研究和采用有限元软件ABAQUS模拟验证,对比分析其承载能力、耗能能力和破坏模式,以验证模拟的合理性,并进一步对PEC柱截面布置方式(强/弱轴)、轴... 详细信息

针对采用摩擦耗能、承压型受力的PEC柱-钢梁双T形摩擦螺栓连接方式,通过低周往复荷载试验研究和采用有限元软件ABAQUS模拟验证,对比分析其承载能力、耗能能力和破坏模式,以验证模拟的合理性,并进一步对PEC柱截面布置方式(强/弱轴)、轴压力的影响规律进行系列有限元分析。结果表明:PEC柱轴压力产生的二阶效应只是影响连接耗能的发挥进程;PEC柱的布置方式决定梁柱连接刚度匹配而影响力的分配;预拉对穿高强螺栓的设置具有部分自复位功效,且较好实现了混凝土斜压带传力机理;所有试件破坏模式均由于钢梁相对薄弱截面处形成塑性机构而破坏,且节点连接转角基本达到0.035 rad,充分体现摩擦耗能型耗能模式能够满足结构耗能性能的要求,而承压型传力模式又保证连接的必要安全冗余度,且能较好满足抗震对其转动能力的要求。

关键词：钢板组合截面PEC柱摩擦耗能型连接抗震性能试验研究有限元分析

考虑竖向力作用下卷边PEC柱(弱轴)-钢梁部分自复位摩擦耗能型连接组合框架抗震性能研究

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江苏建筑 2019年第6期 31-35页

作者：黄志豪季云张志成苏州科技大学土木工程学院江苏苏州215011

为研究PEC柱(弱轴布置)与钢梁部分自复位摩擦耗能型连接组合框架在竖向力作用下的抗震性能,文章按1:2的尺缩比例设计了1个1榀2层的框架结构试件模型,并利用有限元软件ABAQUS进行建模,进行了低周往复水平加载的有限元分析,基于模拟得到... 详细信息

为研究PEC柱(弱轴布置)与钢梁部分自复位摩擦耗能型连接组合框架在竖向力作用下的抗震性能,文章按1:2的尺缩比例设计了1个1榀2层的框架结构试件模型,并利用有限元软件ABAQUS进行建模,进行了低周往复水平加载的有限元分析,基于模拟得到的滞回曲线、残余变形曲线、滞回耗能曲线以及刚度退化曲线,分析试件模型在加载过程中的自复位效果、耗能能力以及承载能力。结果表明:试件在加载至相对侧移角0.035 rad时,其卸载后的残余转角仍小于0.005 rad,该框架结构具有优良的自复位效果;在结构进入设计预定的承压型受力模式前,结构的耗能由连接处摩擦耗能提供,转化为承压型受力模式后结构主体构件进一步发挥作用并开始发挥材料耗能,较好实现了结构设计性态目标;在柱底铰接条件下,框架上层抗侧刚度大于下层结构,下层受力进程更快;竖向力作用下的摩擦T形件部分自复位连接组合框架有效实现了自复位效果、耗能能力和结构安全冗余度的有机统一。

关键词：部分自复位连接摩擦耗能型连接残余变形新型PEC柱低周水平往复加载试验

新型卷边PEC柱-钢梁摩擦耗能T形件连接组合框架抗震性能数值模拟

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武汉理工大学学报 2016年第10期38卷 80-86页

作者：符兴国方有珍蔡珊珊安康苏州科技大学土木工程学院苏州215011

针对1榀两层单跨新型卷边PEC柱-钢梁摩擦耗能T形件连接组合框架子结构试验试件,采用有限元商业软件ABAQUS对其在拟静力荷载下的抗震性能进行数值模拟。基于模拟结果,分析试件结构滞回特征、水平抗侧刚度、节点连接力学性能、耗能机理、... 详细信息

针对1榀两层单跨新型卷边PEC柱-钢梁摩擦耗能T形件连接组合框架子结构试验试件,采用有限元商业软件ABAQUS对其在拟静力荷载下的抗震性能进行数值模拟。基于模拟结果,分析试件结构滞回特征、水平抗侧刚度、节点连接力学性能、耗能机理、层间传力模式和破坏机构等抗震性能。结果显示:试件具有较高的承载能力和较大的水平抗侧刚度,且上下层初水平抗侧刚度差异随着加载的进行而逐渐趋向一致;试件主要通过摩擦、PEC柱脚混凝土压溃与钢构架屈服和T形件端部截面屈服耗能,且各层耗能较为均匀,试件结构较好实现了"小震利用摩擦耗能、中大震通过结构主体构件屈服耗能"的性态设计目标;试件层间水平剪力由PEC柱平均承担,且侧移表现为剪切型变形模式;试件结构破坏机构为摩擦耗能T形件端部梁截面和PEC柱脚处形成塑性铰的塑性破坏机构,试件结构具有良好的抗震延性。

关键词：新型卷边PEC柱组合框架摩擦耗能型连接抗震性能数值模拟