新型摩擦“塑性铰”构造的抗震性能研究

论文摘要

提出了一种安全性高、成本低的新型摩擦"塑性铰"构造的概念和几何设计,以实现精准耗能和大震可修的延性设计抗震目标。以钢结构梁柱延性节点的设计理论为基础,推导了该构造的力学性能理论和工作机制,并应用于钢框架结构进行了静力弹塑性分析。通过ABAQUS有限元软件建立了5个工况的数值分析模型,进行了有限元模型的循环往复位移荷载分析,探究了新型摩擦"塑性铰"构造的抗震性能。结果表明:该构造模型仅发生了抗剪螺栓的剪切破坏,可实现其精准耗能和结构的快速修复;具有较好的转动性能,满足层间位移角要求;摩擦耗能随着旋转加载螺栓预应力和摩擦系数的增大而增大,其滞回曲线较饱满,延性系数较大,具有较好的抗震性能;理论分析和有限元分析的承载力基本吻合,分别为15.92 kN、15.84 kN;抗剪螺栓的剪切和纯摩擦耗能两阶段的等效粘滞阻尼系数分别为0.318、0.671,纯摩擦耗能阶段的耗能能力较好。在钢框架中摩擦"塑性铰"的形成与发展符合抗震性能要求,Pushover分析可作为结构抗震性能评估的有效方式。

论文目录

0 引言

1 摩擦塑性铰构造设计

2 摩擦塑性铰耗能机制分析

2.1 构造原理

2.2 基本理论

（1）承载力阶段分析

（2）摩擦耗能阶段分析

3 有限元模型

3.1 模型建立

3.2 模型参数

（1）材料参数选取

（2）材料损伤定义

（3）模型几何参数设置

3.3 单元类型与网格划分

3.4 约束条件与加载制度

4 模型计算结果与分析

4.1 破坏特征

4.2 滞回性能

4.3 骨架曲线

4.4 承载能力和延性

4.5 耗能能力

5 案例分析

5.1 工程概况

5.2 塑性铰的设置

5.3 侧向加载模式与工况分析

6 Pushover计算结果与分析

6.1 振型特征

6.2 结构顶点位移-底部剪力

6.3 结构层间位移角

6.4 结构塑性铰分布

7 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 李晓东,王起台,孟强,马广田

关键词: 摩擦塑性铰,静力弹塑性分析,延性,抗震性能

来源: 地震工程学报 2019年03期

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 建筑科学与工程

单位: 兰州理工大学

基金: 甘肃省教育厅成果转化项目(2017D-03),甘肃省建设厅科技攻关项目(JK2017-21)

分类号: TU391;TU352.11

页码: 549-560+580

总页数: 13

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新型摩擦“塑性铰”构造的抗震性能研究

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