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新型卷边钢板PEC组合柱—钢梁brs板耗能自复位连接组合框架层间倒塌机理研究

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新型卷边钢板PEC组合柱—钢梁BRS板耗能自复位连接组合框架层间倒...

作者：金晶苏州科技大学

学位级别：硕士

自复位结构形式具有诸多优点,相比于一般结构形式,其主要优点包括:(1)利用辅助耗能构件,有效地提高试件的抗震性能;(2)结构的主要构件不会受到过大损伤,预拉杆可以有效的减少结构的残余变形,有利于结构的震后修复和震后使用;(3)辅助耗... 详细信息

自复位结构形式具有诸多优点,相比于一般结构形式,其主要优点包括:(1)利用辅助耗能构件,有效地提高试件的抗震性能;(2)结构的主要构件不会受到过大损伤,预拉杆可以有效的减少结构的残余变形,有利于结构的震后修复和震后使用;(3)辅助耗能构件通过螺栓与主体结构连接,便于更换与维修。为了系统研究新型PEC柱-钢梁自复位连接组合结构体系的抗震性能,本文基于课题组在PEC柱-钢梁自复位节点连接上获得的研究成果,主要研究新型卷边钢板PEC组合柱-钢梁brs板耗能自复位连接组合框架中间层倒塌机理。首先结合实验室实际条件,设计制作了1榀新型卷边钢板PEC组合柱-钢梁brs板耗能自复位连接组合框架中间层子结构试件,由于客观原因造成抗震试验未能如愿进行,为此本文以试验试件为基础,考虑对穿螺栓布置方式、预应力大小、长圆孔尺寸、brs板尺寸和竖向力作用等设计参数,采用有限元分析软件ABAQUS建立8个模拟试件并对其进行水平低周往复荷载下数值模拟,研究各设计参数对试件承载力、连接性能、耗能能力、变形模式、节点传力机理、残余变形等抗震性能影响规律。通过对模拟数据整理分析,研究结果显示:brs板自复位连接通过设置预拉杆和辅助brs板拥有自复位能力并满足结构遭遇地震时的耗能需求;加载到大震残余变形角限值1/30时,结构主要受力构件基本处在弹性状态;采用对穿螺栓双边布置的试件与对穿螺栓单边布置的试件相比,自复位能力较弱但耗能能力较强;预拉杆的拉力可以明显改变试件的自复位效果;加长brs板长螺栓孔的尺寸可以延缓试件进入承压型受力,提高自复位效果;适当加宽brs板耗能段能显著提高试件的耗能能力,但对自复位效果影响很小;施加一定的竖向力对试件的自复位效果影响不大;各试件节点具有良好的转动性能和耗能能力,耗能主要源于brs板屈服耗能和梁端屈服耗能,在达到大震层间侧移限值1/30时,各试件残余相对侧移角均小于0.005rad,在达到层间侧移角5.0%时,试验试件的残余相对侧移角小于0.005rad,其余双边螺栓布置的试件残余侧移角在0.01rad左右,各试件均具有良好的自复位能力。

关键词：自复位连接 brs板耗能自复位功效水平低周往复荷载试验抗震机理

brs板部分自复位连接新型卷边PEC柱-钢梁组合框架边节点抗震机理试验

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河海大学学报（自然科学版） 2017年第4期45卷 309-316页

作者：方有珍赵帅领徐飞金晶汪逸萍苏州科技大学土木工程学院江苏苏州215011

为了研究brs板部分自复位连接新型卷边PEC柱-钢梁组合框架边节点的抗震性能,对考虑PEC柱布置方式和柱顶竖向力的3个缩尺试件进行水平低周往复荷载下的抗震性能试验研究。基于试验结果,从试件的承载力、刚度衰减规律、自复位功效、耗能... 详细信息

为了研究brs板部分自复位连接新型卷边PEC柱-钢梁组合框架边节点的抗震性能,对考虑PEC柱布置方式和柱顶竖向力的3个缩尺试件进行水平低周往复荷载下的抗震性能试验研究。基于试验结果,从试件的承载力、刚度衰减规律、自复位功效、耗能能力和节点传力机理等方面分析试件的抗震机理。研究结果显示:(a)brs板部分自复位连接可通过brs板屈服耗散地震能和预拉杆实现自复位功效,且整个加载过程中结构主要构件处在弹性状态。(b)PEC柱顶竖向力明显提高了其初始抗弯刚度,且其二阶效应加快了连接的耗能发展进程,而PEC柱的布置对初始抗弯刚度、刚度退化和耗能发展进程影响较小。(c)试件SYJ1加载至中震层间侧移限值1/50时其残余相对侧移角小于0.005 rad,而加载至大震层间侧移限值1/30时其残余相对侧移角仍小于0.01 rad,表明该试件具有极佳的自复位功效;试件SYJ3的自复位功效稍劣于试件SYJ1,前者在加载至中震层间侧移限值1/50之前时自复位功效尚好,但加载后期其自复位功效退化明显。

关键词：建筑结构卷边PEC柱-钢梁组合框架部分自复位连接 brs板耗能自复位功效水平低周往复荷载试验抗震机理

新型PEC柱-钢梁边节点brs板部分自复位连接抗震性能数值模拟

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兰州理工大学学报 2019年第2期45卷 121-128页

作者：徐飞金豪方有珍耿苏齐苏州科技大学江苏省结构重点实验室江苏苏州215011

为研究新型卷边PEC柱-钢梁组合框架层边节点brs耗能型部分自复位连接的抗震性能,考虑PEC柱布置方式、PEC柱轴压力、预拉杆预应力、brs板长度与宽度、节点类型等系列设计参数,利用ABAQUS建立相应的节点连接模型试件并进行循环荷载下抗震... 详细信息

为研究新型卷边PEC柱-钢梁组合框架层边节点brs耗能型部分自复位连接的抗震性能,考虑PEC柱布置方式、PEC柱轴压力、预拉杆预应力、brs板长度与宽度、节点类型等系列设计参数,利用ABAQUS建立相应的节点连接模型试件并进行循环荷载下抗震性能的数值模拟;并且对比分析试件的承载能力、耗能能力、自复位功效和节点区传力机理.结果显示:PEC柱布置方式导致的梁柱刚度匹配变化和PEC柱轴压力引起的二阶效应相应改变自复位连接的受力发展进程,但对部分自复位受力机理影响甚微;M_a/M_d设计取值对节点连接的自复位功效和耗能能力影响显著,建议在0.3～0.65取值;所有试件残余转角均不超过小震层间侧移角限值0.005 rad,而实际作法Ⅱ型试件达到预定设计中震侧移角限值0.02 rad后,连接转化为承压型传力模式,且当brs耗能段拉伸屈服过大残余变形导致其在卸载过程中出现反向受压屈服耗能.该连接具有良好的耗能能力、自复位效果和安全冗余度.

关键词：新型卷边PEC柱部分自复位连接 brs板耗能抗震性能数值模拟

新型卷边PEC柱-钢梁brs板部分自复位连接组合框架抗震性能数值模拟

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兰州理工大学学报 2021年第4期47卷 125-134页

作者：季云方有珍张志成黄志豪苏州科技学院江苏省结构重点实验室江苏苏州215011

为研究新型卷边PEC柱-钢梁brs板部分自复位连接组合框架的抗震性能,考虑T形件对穿螺栓布置方式、brs板T形件长圆孔尺寸、PEC柱顶轴力、柱脚连接方式4个设计参数,利用有限元软件ABAQUS以1∶2缩尺比例建立5个框架模型并进行水平循环荷载... 详细信息

为研究新型卷边PEC柱-钢梁brs板部分自复位连接组合框架的抗震性能,考虑T形件对穿螺栓布置方式、brs板T形件长圆孔尺寸、PEC柱顶轴力、柱脚连接方式4个设计参数,利用有限元软件ABAQUS以1∶2缩尺比例建立5个框架模型并进行水平循环荷载下抗震性能的数值模拟.对比分析各设计参数对试件滞回性能、抗侧刚度退化、耗能能力、自复位功效等抗震性能的影响.分析结果显示:实验T形件单边对穿螺栓布置试件由于翘拔作用明显,极大程度延缓了自复位连接的受力发展进程,而实际工程T形件双边对穿螺栓布置可较好实现了自复位连接的设计思路;brs板T形件长圆孔尺寸决定部分自复位连接的性态设计目标;柱顶轴力对试件初始刚度与承载力影响甚微,而后期二阶效应会加快自复位连接受力发展进程;所有试件中的PEC柱-钢梁brs板部分自复位连接均能实现自复位功效、耗能能力和安全冗余度的有机统一.

关键词：部分自复位连接 brs板耗能抗震性能

新型卷边PEC柱-钢梁brs板部分自复位连接组合框架抗震性能研究

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新型卷边PEC柱-钢梁BRS板部分自复位连接组合框架抗震性能研究

作者：季云苏州科技大学

学位级别：硕士

自复位结构通过在主体构件上增设预拉杆和辅助耗能元件,使结构在震后能够实现自行复位、残余变形显著降低、主体构件受力损伤进程减缓、并具有较好的耗能能力。然而,现有自复位结构要求保证结构主体构件处于弹性状态,这必定会导致结构... 详细信息

自复位结构通过在主体构件上增设预拉杆和辅助耗能元件,使结构在震后能够实现自行复位、残余变形显著降低、主体构件受力损伤进程减缓、并具有较好的耗能能力。然而,现有自复位结构要求保证结构主体构件处于弹性状态,这必定会导致结构安全冗余度过大和建造成本过高,从而限制了其应用范围。为了更好地实现结构自复位功效、耗能能力和安全冗余度的有机统一,课题组基于现有自复位连接理念,提出了在结构节点区布置一定长度预拉杆及辅助耗能元件的部分自复位连接结构设计思想。本文基于课题组提出的部分自复位设计思想及现有研究成果,为系统研究新型卷边PEC柱-钢梁brs板部分自复位连接组合框架的抗震性能,以一榀两层新型卷边PEC柱-钢梁brs板部分自复位连接组合框架为研究对象,对其进行了水平循环荷载下的滞回性能试验研究,并采用有限元软件ABAQUS完成相应的数值模拟验证,并考虑对穿螺栓布置方式、brs板前孔尺寸、PEC柱顶轴力、柱脚连接方式4个设计参数进行有限元参数分析,综合研究其对该组合框架的滞回性能、抗侧刚度退化、耗能能力、自复位功效等抗震性能的影响规律。研究结果表明:对穿螺栓的布置及预拉杆预紧力的设置提高了试件的初始抗侧刚度,直至加载结束,试验试件承载力并没有下降趋势,且在整体侧移达到中震侧移限值2%时,试件整体、一层及二层层间残余侧移均未超过0.5%,试件耗能能力随着主体构件进入屈服显著提升,说明结构具有较好的承载力、自复位功效及耗能能力;试验试件与模拟试件整体受力规律基本一致,模拟具有可行性;对穿螺栓单边布置的试件未能实现预定设计思路,钢梁未进入承压型受力状态,而对穿螺栓双边布置形式有效实现了预定设计思路,节点转角达到θ=2×10rad前,试件主体构件基本处于弹性阶段,结构几乎实现完全复位,当节点转角达到θ=2×10rad时,试件进入承压型受力模式,承载力和耗能能力明显提升,抗侧刚度退化速度减缓,而自复位效果弱于对穿螺栓单边布置结构;加大brs板前孔尺寸使得试件较晚进入承压型受力模式,从而承载力有一定降低,对刚度退化的减缓作用也较小,但自复位效果更好,而耗能能力略有降低;柱顶是否施加轴力,对试件的抗震性能几乎没有影响;柱脚采用固接连接形式明显增强了结构的抗侧刚度和承载能力,试件塑性发展进程较快,耗能能力明显提升,而自复位效果较弱。通过对各项研究结果的分析,建议可以根据不同的性态设计目标,合理选择brs连接件长圆孔尺寸,使结构达到相应的要求,实现结构自复位功效、耗能能力和安全冗余度的有机统一。

关键词：部分自复位连接自复位功效 brs板耗能组合框架抗震性能

薄壁钢板组合截面PEC柱—钢梁brs板部分自复位连接组合框架抗震性能研究

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薄壁钢板组合截面PEC柱—钢梁BRS板部分自复位连接组合框架抗震性...

作者：薛振飞苏州科技大学

学位级别：硕士

薄壁钢板组合截面PEC柱是采用三片薄钢板焊接而成的H形截面,并在翼缘两边以一定的疏密间距焊接横向拉结筋(防止外包钢骨架局部屈曲),最后从柱端板预留孔洞内向腹板两侧浇筑相应强度的混凝土。为了尽量发挥出混凝土三向受压承载力高的优... 详细信息

薄壁钢板组合截面PEC柱是采用三片薄钢板焊接而成的H形截面,并在翼缘两边以一定的疏密间距焊接横向拉结筋(防止外包钢骨架局部屈曲),最后从柱端板预留孔洞内向腹板两侧浇筑相应强度的混凝土。为了尽量发挥出混凝土三向受压承载力高的优点,采用钢板混凝土组合截面这种形式能明显提高混凝土对结构构件刚度和承载力的贡献,提高结构构件的水平抗侧刚度、改善结构部件的抗震延性以及避免了钢管混凝土结构和预制混凝土结构梁柱节点施工的不便。自复位结构是通过在结构的主要受力构件上,如柱、梁、墙,合理地设置自复位构件和辅助耗能件,实现结构震后耗能并能自行复位、减小残余变形和降低震后修复成本的目的。相比于一般结构形式,自复位结构的主要受力构件不会受到过大损伤,耗能件通过螺栓与主体结构连接,易于更换与维修。为系统研究底部两层单跨薄壁钢板组合截面PEC柱—钢梁brs板部分自复位连接组合框架结构的抗震性能,本文基于课题组在自复位节点连接和中间层框架的研究结果,结合实验室条件设计制作1榀组合框架底部两层子结构1:2缩尺试验试件,并用作动器对其施加水平低周循环往复荷载。首先基于试验现象和测试数据,整理得到试件破坏模式与滞回特征曲线,并对试件水平抗侧刚度、耗能能力和变形模式等进行了分析;其次针对这榀框架建立ABAQUS有限元模型,在计算出来的ODB文件中提取相关数据进行一定的后处理,并将模拟结果与试验进行分析对比;最后设计了4种不同的参数模型(对穿螺栓布置方式、竖向力作用、长圆孔尺寸和柱底连接形式),分别对其进行模拟计算,研究各设计参数对试件滞回性能、水平抗侧刚度、节点力学性能、耗能能力、残余侧移等抗震性能的影响规律。研究结果如下:本试验自复位结构通过设置brs耗能板和预拉杆拥有自复位能力并满足结构遭遇地震时的耗能能力需求和残余侧移限值;采用对穿螺栓单边布置的试件比双边布置的试件,自复位能力较强但耗能能力较弱;施加一定的竖向力对试件的自复位效果影响不大;适当增加brs板长圆孔的径向孔长可以使试件进入承压型受力时间滞后,提高自复位效果;柱脚固接试件前期耗能主要源于节点区brs板和梁端的屈服,后期耗能依靠柱脚部位混凝土的压碎和钢骨架的屈服,试验试件整体残余相对侧移角小于0.012rad,对应的有限元模型小于0.008rad,都满足大震层间侧移限值1/30的要求;在达到层间侧移角5.0%时,有限元各参数模型的整体残余相对侧移角均小于0.016rad,具有良好的抗震性能和自复位功效。

关键词：薄壁钢板组合截面PEC柱 brs板耗能自复位功效水平低周往复荷载试验抗震性能

薄壁钢板组合截面PEC柱-钢梁brs板部分自复位连接组合框架结构的抗震性能数值模拟

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江苏建筑 2019年第5期 23-27页

作者：薛振飞易钰剑张志成苏州科技大学土木工程学院

为系统研究底部2层单跨薄壁钢板组合截面PEC柱-钢梁brs板部分自复位连接组合框架结构的抗震性能,使用CAD设计制作1榀组合结构框架底部两层子结构1:2缩尺试验试件,针对这榀组合结构框架建立ABAQUS有限元模型进行数值模拟,另外还设置了4... 详细信息

为系统研究底部2层单跨薄壁钢板组合截面PEC柱-钢梁brs板部分自复位连接组合框架结构的抗震性能,使用CAD设计制作1榀组合结构框架底部两层子结构1:2缩尺试验试件,针对这榀组合结构框架建立ABAQUS有限元模型进行数值模拟,另外还设置了4种不同的参数模型对比分析(对穿螺栓布置方式、竖向力作用、长圆孔尺寸、柱底连接形式),得出各设计参数对试件滞回性能、自复位连接力学性能、耗能能力和残余侧移等抗震性能的影响规律。研究结果如下:本试验自复位结构通过设置brs耗能板和预拉杆拥有自复位能力并满足结构遭遇地震时的耗能能力需求和残余侧移限值;采用对穿螺栓单边布置的试件比双边布置的试件,自复位能力较强但耗能能力较弱;施加一定的柱顶轴向力对试件的自复位效果影响不大;适当增加brs板长圆孔的径向孔长,可以使试件进入承压型受力时间滞后;在达到层间侧移角5.0%时,各有限元参数模型的整体残余侧移角均小于0.016rad,具有良好的抗震性能和自复位功效。

关键词：薄壁钢板组合截面PEC柱 brs板耗能自复位功效抗震性能数值模拟