【摘要】：隨著我國城市化進程的發展,人口和財富日益集中,地震下建筑的破壞甚至倒塌,往往造成嚴重的經濟損失與人員傷亡,震后建筑的中斷使用,將進一步加劇損失,并可能導致產業鏈中斷以及嚴重次生災害的發生。提高城市的抗震防災能力,實現建筑尤其是重要建筑大震后功能的快速恢復顯得尤為重要。因此,需要探索大震下的低損傷、無損傷且在地震后可快速恢復的新型結構體系。本文針對損傷控制保險絲與高彈性高強鋼主體結構結合的新型結構體系,采用試驗和有限元模擬相結合的方法,對其帶損傷控制保險絲梁柱節點的焊接連接性能、損傷控制效果與樓板效應進行研究,主要工作如下:(1)總結整理了可恢復結構的研究現狀和高強鋼在材料特性、焊接性能、工程應用等方面的研究發展動態,介紹了帶保險絲的高強鋼框架結構體系的組成和特點。(2)對焊接高強鋼梁柱節點的抗震性能進行研究。開展了1個傳統焊接節點與3個高強鋼梁柱節點的足尺擬靜力往復試驗,研究了高強鋼節點的抗震性能和構造方法,分析不同加載制度對其力學性能的影響,給出了適用于高強鋼梁柱節點的連接形式和焊接工藝。(3)采用精細有限元分析方法,通過參數分析研究了保險絲對高強鋼梁柱節點的損傷機理。對鋼框架結構體系的既有研究進行總結,提出了帶保險絲梁柱節點的精細有限元模型,并得到試驗的有效性驗證。采用建議模型,對保險絲處鋼梁間縫隙寬度、保險絲長細比、保險絲強度、加載制度和是否采用預屈曲面外變形等五個方面進行參數分析,給出保險絲的優化設計參數。(4)采用足尺擬靜力試驗,研究了保險絲對帶樓板梁柱節點損傷控制效果與工作機制。開展了1個無樓板的保險絲連接高強鋼梁柱節點和4個帶樓板的保險絲連接高強鋼梁柱節點試驗,研究了樓板效應對高強鋼梁柱節點力學機理和損傷控制機制的影響,給出了帶樓板情況下的保險絲設計建議。(5)在足尺試驗基礎上,建立了考慮樓板效應的帶保險絲高強鋼梁柱節點的精細有限元模型,給出了樓板作用下帶保險絲高強鋼梁柱節點的破壞過程細節,進一步分析和驗證了試件的受力機理。
【學位授予單位】：中國地震局工程力學研究所
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU391
【圖文】：

驗證了此類型 BRB 芯材在屈服前未發生屈曲，外包鋼筋混凝土起到了防屈曲的效果；李國強等（2014）對三種截面形式的 TJ-BRB 試件進行了試驗研究，滯回曲線飽滿，受力穩定，具有良好的低周疲勞性能。此外，周云等（2016）提出的開孔鋼板裝配式BRB和侯和濤等（2018）提出的帶可更換耗能角鋼元件BRB等各類 BRB 形式，均表現出了穩定的耗能能力、優良的延性和抗震性能。邵鐵峰等（2016）將角鋼作為梁翼緣間的連接板，使其作為塑性變形集中和耗能的部件，起到保險絲的作用，通過試驗證明其滯回耗能良好，梁柱基本保持彈性，可以通過僅更換角鋼來實現結構功能的快速可恢復。Calaldo 等（2013）將鋼板作為保險絲連接梁翼緣和腹板，對不同尺寸的 12 個保險絲試件進行試驗研究，表明其具有耗散地震能量和塑性變形集中的作用，通過更換保險絲實現結構快速修復。1.3 課題的提出和研究內容1.3.1 課題的提出高強鋼框架

焊接示意圖

- 12 -圖 2-2 高強鋼焊接拉伸試件性試驗 GB/T228.1-2010《金屬材料 拉伸試驗 第 1 部分：室溫試驗方法化管理委員會，2011）中對材性試驗片的尺寸及試驗要求，對試度的鋼板分別截取三塊材性試驗片，在實驗室的電液伺服萬能

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