内填Y型偏心钢支撑混凝土框架拟动力试验研究

论文摘要

利用支撑提高结构的抗侧刚度和承载能力,并通过耗能段的剪切屈服来实现能量耗散,对钢筋混凝土框架结构的加固改造具有广泛的工程应用前景。本文主要采用拟动力试验方法对内填Y型偏心钢支撑混凝土框架的受力特性及抗震性能进行研究。本文主要研究成果如下:1.完成了两榀内填Y型偏心钢支撑混凝土框架(缩尺比例为1/3)的拟动力试验研究,较全面的揭示了该结构的抗震性能。试验结果表明,采用Y型偏心钢支撑加固后的混凝土框架在70gal阶段,试件模型的正反向最大位移角均小于1/600,在400gal阶段,其正反向的最大位移角都在1/70以下,在620gal地震作用后,结构仍具有一定的强度储备和变形能力,能够很好的满足《建筑抗震设计规范》的位移验算要求和“小震不坏,中震可修,大震不倒”的设计要求。2.通过拟动力试验,研究了试件的位移响应、加速度响应、底部剪力响应、滞回性能、刚度退化和耗能能力等结构的地震反应特性。试验结果表明,采用Y型偏心钢支撑加固后的混凝土框架具有较强的抗侧刚度,良好的延性以及耗能性能。3.对比两榀框架的抗震性能,表明外包钢与梁的连接对试件模型在地震作用下的抗震性能有一定的影响,补充了对内填Y型偏心钢支撑混凝土框架研究的内容和数据,为以后的研究、设计提供了参考。4.建立了试件的三维有限元动力分析模型,对模型进行了模态分析和地震反应分析。分析表明模型与试件的模态相近;模型的弹性地震反应与试验结果基本吻合;模型的弹塑性地震反应与试验结果有一定的差别,为今后数值模拟提供了一定的研究思路。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 背景及意义
• 1.2 抗震加固技术
• 1.2.1 抗震加固原则及对象
• 1.2.2 抗震加固的主要问题
• 1.3 偏心支撑框架结构的研究现状
• 1.3.1 偏心支撑框架
• 1.3.2 偏心支撑框架结构的研究现状
• 1.4 Y 型钢支撑框架结构的研究现状
• 1.4.1 Y 型钢支撑框架结构的国外研究状况
• 1.4.2 Y 型钢支撑框架结构的国内研究状况
• 1.5 研究内容
• 第二章 试件设计及试验方案
• 2.1 试验概况
• 2.2 试件模型设计和制作
• 2.2.1 模型相似系数
• 2.2.2 试件的设计
• 2.2.3 试件的制作
• 2.2.4 测点布置
• 2.3 模型材性试验
• 2.4 试验方法
• 2.4.1 拟动力试验原理
• 2.4.2 拟动力试验控制方法
• 2.4.3 拟动力试验的数值积分方法
• 2.5 试验初始参数的确定
• 2.5.1 结构质量
• 2.5.2 结构刚度
• 2.5.3 结构阻尼
• 2.5.4 地震波的选择
• 2.6 试验方案
• 2.6.1 试验装置
• 2.6.2 加载制度
• 2.6.3 试验加载步骤
• 2.7 本章小结
• 第三章 试验结果及分析
• 3.1 试件扫频试验结果分析
• 3.1.1 初始刚度测试
• 3.1.2 扫频测试
• 3.2 破坏过程
• 3.2.1 W600 的破坏过程
• 3.2.2 W400 的破坏过程
• 3.3 结构位移响应分析
• 3.3.1 W600 的位移时程曲线
• 3.3.2 W400 的位移时程曲线
• 3.4 结构加速度反应分析
• 3.4.1 W600 的反应加速度分析
• 3.4.2 W400 的反应加速度分析
• 3.5 结构底部剪力分析
• 3.5.1 W600 的底部剪力分析
• 3.5.2 W400 的底部剪力分析
• 3.6 结构恢复力曲线
• 3.6.1 W600 的滞回曲线
• 3.6.2 W400 的滞回曲线
• 3.6.3 W600 的骨架曲线
• 3.6.4 W400 的骨架曲线
• 3.7 耗能段的滞回分析
• 3.7.1 W600 的耗能段水平力分析
• 3.7.2 W400 的耗能段水平力分析
• 3.8 刚度退化特性分析
• 3.9 结构的变形性能及延性分析
• 3.9.1 W600 的变形能力
• 3.9.2.W400 的变形能力
• 3.9.3 结构延性分析
• 3.10 结构耗能性能
• 3.11 本章小结
• 第四章 试件有限元分析
• 4.1 有限元模型的建立
• 4.1.1 有限元模型及网格划分
• 4.1.2 混凝土本构模型
• 4.1.3 钢筋、钢材本构模型
• 4.1.4 结构质量和结构阻尼
• 4.1.5 加载制度
• 4.2 模态分析
• 4.3 计算结果与分析
• 4.3.1 反应加速度时程曲线
• 4.3.2 底部剪力分析
• 4.3.3 结构滞回性能
• 4.3.4 耗能段应力云图
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历
• 在学期间发表论文