检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：刘璐广州大学

学位级别：硕士

本文依据偏心支撑框架结构体系既具有足够的抗侧移刚度，又具有良好的延性性能和耗能能力，是一种优良的抗震结构体系，但震后修复较为困难，提出具有“可更换耗能梁段”的偏心支撑体系，即将普通偏心支撑结构耗能梁段处H型钢板置换成... 详细信息

本文依据偏心支撑框架结构体系既具有足够的抗侧移刚度，又具有良好的延性性能和耗能能力，是一种优良的抗震结构体系，但震后修复较为困难，提出具有“可更换耗能梁段”的偏心支撑体系，即将普通偏心支撑结构耗能梁段处H型钢板置换成几种不同类型的剪切性能较好的金属阻尼器，震后可通过更换阻尼器或使用本身具有自复位功能的阻尼器来进行简单修复，方便易行。本文主要研究内容如下：（1）简介了“可更换耗能梁段”的概念，提出将普通偏心支撑耗能梁段处H型钢板置换成几种不同类型的剪切性能较好的金属阻尼器，主要包括剪切钢板阻尼器、铅粘弹性阻尼器、钢管铅芯阻尼器，分别介绍了其设计方案、构造形式与耗能机理。（2）利用有限元软件ETABS分别对耗能梁段处装有普通H型钢板、剪切钢板阻尼器、铅粘弹性阻尼器、钢管铅芯阻尼器的偏心支撑钢框架结构进行了弹性时程反应分析，各消能结构均能有效减小结构的位移反应、层剪力反应以及梁、柱、支撑控制截面内力等，其中剪切钢板阻尼器在小震下主要为结构提供附加刚度，相比之下，装有铅粘弹性阻尼器和钢管铅芯阻尼器的消能结构开始耗能，减幅较为明显，在设防地震作用下，剪切钢板阻尼器也开始耗能，表现出了同钢管铅芯阻尼器相似的优良的减震效果。（3）利用有限元软件PERFORM-3D分别对耗能梁段处装有普通H型钢板、剪切钢板阻尼器、铅粘弹性阻尼器、钢管铅芯阻尼器的偏心支撑钢框架结构进行了弹塑性时程反应分析，大震下消能结构中各阻尼器分别利用其不同的耗能机制进行剪切滞回耗能，滞回曲线稳定、饱满、对称，均表现出了良好的滞回性能和耗能能力，对结构构件的性能评估得出，各种类型消能结构与普通偏心支撑结构相比，均能有效地减少结构构件进入屈服状态的数量。其中，布置了钢管铅芯阻尼器的消能结构减震效果最为明显。（4）针对控制效果较好的钢管铅芯阻尼器进行了设计与参数分析，主要包括钢管铅芯阻尼器不同高宽比设置、钢管中部不同削弱厚度比设置、钢管端部不同挤压率设置。通过地震反应对比分析，认为阻尼器高宽比取值宜在1.67至2.67区间、钢管中部削弱厚度比取值宜在0.40至0.80区间、钢管端头挤压率取值宜在0.53至0.80区间，此时阻尼器耗能效果较明显，耗能能力较好。

关键词：偏心支撑可更换耗能梁段钢管铅芯阻尼器减震性能弹塑性分析

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带变截面可更换耗能梁段的高强钢框架-偏心支撑有限元参数分析

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计算力学学报 2023年第5期40卷 836-846页

作者：李慎吴喜梅李晓蕾田建勃西安理工大学土木建筑工程学院西安710048

提出了一种新型变截面可更换耗能梁,控制塑性变形集中在耗能区域中,通过扩大截面与框架梁采取翼缘和腹板螺栓拼接连接,易于实现螺栓弹性设计,减小螺栓滑移,完成耗能梁端在地震作用后的更换。利用变截面可更换耗能梁段中部区域耗能集中... 详细信息

提出了一种新型变截面可更换耗能梁,控制塑性变形集中在耗能区域中,通过扩大截面与框架梁采取翼缘和腹板螺栓拼接连接,易于实现螺栓弹性设计,减小螺栓滑移,完成耗能梁端在地震作用后的更换。利用变截面可更换耗能梁段中部区域耗能集中与塑性变形优越的特性,结合高强钢的较大弹性变形,在偏心支撑钢框架中设置变截面可更换耗能梁段,形成带变截面可更换耗能梁段的高强钢框架-偏心支撑结构体系,通过有限元软件模拟验证了已有端板连接可更换耗能梁段试验,对比破坏模式、承载能力与耗能特性,以此为基础,建立了带变截面可更换耗能梁段的高强钢框架-偏心支撑结构有限元模型,通过循环加载研究了结构的承载能力、刚度、受力特点、塑性转角和塑性分布等受力机理。考虑了中间耗能区域长度(e)、钢材牌号组合和变截面可更换耗能梁段长度(e′)三个参数变化对结构抗震性能的影响规律。

关键词：可更换耗能梁段高强钢框架偏心支撑参数分析抗震性能

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带双槽钢腹板螺栓连接可更换耗能梁段的钢框筒子结构抗震性能研究

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西安建筑科技大学学报（自然科学版） 2024年第2期56卷 201-211页

作者：王易安连鸣周玉浩陕西建工集团股份有限公司陕西西安710003 西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室陕西西安710055

由于现有的钢框筒结构(SFTS)存在延性和耗能差的问题而导致该结构抗震性能不足,并且该结构还存在震后修复困难的问题,提出了带可更换耗能梁段的钢框筒结构(SFTS-SL),耗能梁段采用双槽钢腹板螺栓连接的形式.在SFTS-SL中,双槽钢截面可更... 详细信息

由于现有的钢框筒结构(SFTS)存在延性和耗能差的问题而导致该结构抗震性能不足,并且该结构还存在震后修复困难的问题,提出了带可更换耗能梁段的钢框筒结构(SFTS-SL),耗能梁段采用双槽钢腹板螺栓连接的形式.在SFTS-SL中,双槽钢截面可更换耗能梁段布置于裙梁的跨中,在地震作用下以通过耗能梁段的剪切变形耗散地震能量.本文设计了SFTS和SFTS-SL结构算例,并从中选取了三个子结构建立了有限元模型,通过非线性数值分析研究其抗震性能.结果显示,与SFTS相比,SFTS-SL在弹性抗侧刚度方面表现相似,但具有更好的延性和耗能能力;SFTS-SL极限承载力略低于SFTS;SFTS-SL能够将塑性变形集中于可更换的耗能梁段,而其余构件基本处于弹性状态,有利于震后结构功能的快速恢复.

关键词：钢框筒可更换耗能梁段子结构抗震性能数值分析

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含可更换耗能梁段的钢框筒结构滞回性能研究

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工业建筑 2021年第5期51卷 82-92页

作者：郭艳连鸣陕西交通职业技术学院建筑与测绘工程学院西安710018 西安建筑科技大学土木工程学院西安710055

传统钢框筒结构(SFTSs)的裙梁跨深比较小,梁端往往先于柱端形成塑性铰,使得结构的延性和耗能能力较差。针对这一问题,提出在裙梁跨中设置易于更换的剪切型耗能梁段,即含可更换耗能梁段的钢框筒结构(SFTS-RSLs)。设计了30层的SFTS和SFTS-... 详细信息

传统钢框筒结构(SFTSs)的裙梁跨深比较小,梁端往往先于柱端形成塑性铰,使得结构的延性和耗能能力较差。针对这一问题,提出在裙梁跨中设置易于更换的剪切型耗能梁段,即含可更换耗能梁段的钢框筒结构(SFTS-RSLs)。设计了30层的SFTS和SFTS-RSL算例结构,从中选取子结构进行精细化有限元分析,研究结构的滞回性能,并对整体算例结构进行非线性静力和动力分析,研究结构的整体抗震性能。分析结果表明:SFTS和SFTS-RSL具有相同的初始弹性刚度;相较于SFTS,SFTS-RSL具有较低的屈服荷载和极限荷载,较高的延性和耗能能力;设置耗能梁段可以减小结构的层间侧移,且不会加剧结构的剪力滞后效应;SFTS-RSL的损伤主要集中于耗能梁段,其余构件始终保持弹性状态。研究结果表明SFTS-RSLs是一种性能优良的双重抗侧力结构体系,可以通过更换耗能梁段实现震后结构功能的可快速恢复。

关键词：钢框筒可更换耗能梁段滞回性能动力性能有限元分析

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带可更换耗能梁段钢框架结构抗震性能及抗连续倒塌研究

带可更换耗能梁段钢框架结构抗震性能及抗连续倒塌研究

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作者：郭荡青岛理工大学

学位级别：硕士

可恢复功能结构近年来得到了较快的发展,带可更换耗能梁段结构作为可恢复功能结构的一种形式,兼备了震后可恢复及损伤位置可控的优势。当前,已有的带可更换耗能梁段结构的研究大多集中于节点抗震性能方面,鲜见关于带可更换耗能梁段钢框... 详细信息

可恢复功能结构近年来得到了较快的发展,带可更换耗能梁段结构作为可恢复功能结构的一种形式,兼备了震后可恢复及损伤位置可控的优势。当前,已有的带可更换耗能梁段结构的研究大多集中于节点抗震性能方面,鲜见关于带可更换耗能梁段钢框架结构的抗震性能、梁段可更换性及抗连续倒塌性能方面的研究。本文针对现阶段存在的问题,设计了翼缘削弱型和腹板开孔型带可更换耗能梁段的梁柱节点。一方面,梁柱节点可更换梁段采用低屈服点钢材,实现集中损伤耗能;另一方面,可更换梁段与钢梁之间通过端板螺栓连接,尽量减少工地焊缝,方便装配式施工。利用ABAQUS有限元软件建立翼缘削弱型和腹板开孔型可更换耗能梁段的梁柱节点及翼缘削弱型单层单跨平面框架的数值模型,对其进行拟静力分析;建立带翼缘削弱型可更换耗能梁段钢框架和普通刚接钢框架的多尺度模型,对其进行弹塑性时程分析及抗连续倒塌研究。具体内容如下:(1)介绍了可恢复功能结构的种类及发展进程,总结了国内外在此领域的研究情况,重点介绍带可更换耗能组件结构的研究进展,并针对存在问题进行了评述;(2)详述了ABAQUS有限元软件建模过程中所用到的操作方法、参数设置等,包括材料本构、单元类型的选取,网格的划分等,重点介绍了不同部件之间的接触与约束关系的设置;(3)设计了翼缘削弱型和腹板开孔型可更换耗能梁段梁柱节点,建立节点数值模型进行拟静力分析,研究节点的滞回性能、刚度、承载力、延性以及耗能指标等,分析其变形情况与破坏特征;对翼缘削弱型单层单跨平面框架进行拟静力分析,研究其滞回性能与变形情况,分析端板开口间隙及端板转角变形等参数,为整体平面框架的简化提供依据;(4)建立了带翼缘削弱型可更换耗能梁段钢框架结构和普通刚接钢框架结构的多尺度模型,对其进行弹塑性时程分析,研究结构的顶层位移、基底剪力、层间位移角等地震响应,分析其是否能够满足抗震性能要求;研究结构损伤情况、残余变形及端板转角变形等参数,分析结构能否在地震损伤后实现可更换;(5)对带翼缘削弱型可更换耗能梁段钢框架结构与普通刚接钢框架结构进行非线性动力倒塌分析,通过研究失效点的竖向位移及构件变形情况,对比两种钢框架的抗连续倒塌性能,探讨可更换耗能梁段对结构抗连续倒塌性能的影响。

关键词：可更换耗能梁段多尺度模型抗震性能可更换性抗连续倒塌

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基于可更换耗能梁段的分层装配偏心支撑钢框架体系研究

基于可更换耗能梁段的分层装配偏心支撑钢框架体系研究

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作者：张子尧同济大学

学位级别：硕士

随着我国建筑工业化的推进，一种分层装配支撑钢结构体系在我国得到了广泛应用，该体系采用柔性扁钢支撑作为抗侧力构件。试验表明，循环加载过程中，柔性支撑的滞回曲线表现出明显的滑移特性，耗能能力较低。而偏心支撑框架作为一种良... 详细信息

随着我国建筑工业化的推进，一种分层装配支撑钢结构体系在我国得到了广泛应用，该体系采用柔性扁钢支撑作为抗侧力构件。试验表明，循环加载过程中，柔性支撑的滞回曲线表现出明显的滑移特性，耗能能力较低。而偏心支撑框架作为一种良好的抗侧力构件，在高地震烈度地区应用广泛。通过设计合理的偏心支撑结构体系，可使耗能梁段在小震下保持弹性，在强震作用下，通过耗能梁段的塑性变形消耗地震能量。在偏心支撑框架中设置可更换耗能梁段，震后只需对耗能梁段进行修复或更换，即可恢复结构功能。因此本文提出在分层装配结构体系中，采用带有可更换耗能梁段的偏心支撑作为抗侧力构件，增强其耗能能力。本文采用理论分析、试验研究和有限元模拟的方式对分层装配偏心支撑钢框架的抗震性能进行系统的研究，并提出基于性能的抗震设计方法。　　首先，对分层装配偏心支撑钢框架进行概念设计，详细阐述了体系构成、节点构造、体系的技术特点及受力特点等;对其工作机制进行理论研究，分析了该框架在侧向荷载作用下的内力分布特点与结构变形机制，提出了抗侧刚度与抗侧承载力的计算方法。　　其次，设计了8个单层两跨的分层装配偏心支撑钢框架足尺模型试件，进行拟静力滞回试验，详细分析了结构的滞回特性、抗侧刚度、抗侧承载力及耗能能力，并针对可能显著影响结构抗震性能的参数进行了探讨。试验结果表明，循环加载过程中，耗能梁段逐渐进入塑性，结构通过耗能梁段产生较大的剪切变形来耗散能量;耗能梁段的长度、翼缘截面构造及斜撑角度对结构的抗震性能均具有显著影响。耗能梁段的截面尺寸保持相同，则其长度越短，结构的抗侧刚度、抗侧承载力及耗能能力越高;斜撑角度越大，结构的抗侧刚度及抗侧承载力也越高;当采用狗骨式耗能梁段时，可以一定程度延迟焊缝的断裂，提高结构延性;采用双耗能梁段构造的偏心支撑钢框架，可以一定程度上提高结构的抗侧刚度及抗侧承载力，而结构延性则有所降低。　　接着，采用ABAQUS有限元软件建立分层装配偏心支撑钢框架的有限元实体模型，对比试验结果，表明有限元模型能够较为准确地预估各试件的响应。之后，进行了分层装配偏心支撑钢框架的有限元参数分析，并对偏心支撑与柔性支撑两种抗侧力构件的耗能能力进行了对比。　　最后，根据理论分析、试验研究及有限元分析结果提出了分层装配偏心支撑钢框架结构基于性能的抗震设计方法。

关键词：分层装配偏心支撑钢框架耗能梁段足尺滞回试验有限元模拟可更换耗能梁段

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带双槽钢截面可更换耗能梁段的高强钢框筒子结构滞回性能研究

带双槽钢截面可更换耗能梁段的高强钢框筒子结构滞回性能研究

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作者：周锡舟西安建筑科技大学

学位级别：硕士

鉴于传统钢框筒结构存在延性较差及震后修复困难的问题,为了解决这一问题,提出带双槽钢截面可更换耗能梁段的高强钢框筒结构,即在传统钢框筒结构的裙梁跨中设置可替换的双槽钢截面剪切型耗能梁段,裙梁与耗能梁段采用腹板螺栓连接,结构... 详细信息

鉴于传统钢框筒结构存在延性较差及震后修复困难的问题,为了解决这一问题,提出带双槽钢截面可更换耗能梁段的高强钢框筒结构,即在传统钢框筒结构的裙梁跨中设置可替换的双槽钢截面剪切型耗能梁段,裙梁与耗能梁段采用腹板螺栓连接,结构利用耗能梁段良好的弹塑性变形能力和稳定的滞回耗能能力进行耗能。为了研究带双槽钢截面可更换耗能梁段的高强钢框筒结构的抗震性能,首先进行了带双槽钢截面可更换耗能梁段的高强钢框筒子结构试件的低周往复循环加载试验,研究了结构的抗震性能和耗能梁段的可更换能力;然后通过ABAQUS有限元软件建立试验子结构试件的精细化有限元模型,并将有限元分析的结果与试验结果进行对比以验证有限元模型的正确性;最后采用ABAQUS有限元软件建立试验子结构试件的足尺有限元模型,考虑耗能梁段腹板高厚比、耗能梁段翼缘宽厚比、耗能梁段有效长度和耗能梁段腹板加劲肋间距四个参数,研究以上参数对结构承载力、刚度、延性和耗能能力的影响。通过对该结构的试验研究与有限元参数分析,研究结果表明:(1)带双槽钢截面可更换耗能梁段的高强钢框筒结构主要以耗能梁段的剪切变形耗散地震能量,结构塑性损伤集中在耗能梁段,其余构件始终保持弹性,结构具有良好的抗震性能;双槽钢腹板与裙梁腹板间采用高强度螺栓连接可以实现耗能梁段的震后更换,从而实现结构震后功能的快速恢复;(2)耗能梁段有效长度过长会降低结构的承载力,且耗能梁段与裙梁间螺栓连接的滑移变形会增大,建议耗能梁段有效长度比控制在1.02～1.43之间;(3)耗能梁段翼缘主要承受弯矩作用,对于耗能梁段抗剪承载力没有太大贡献,通过降低耗能梁段的翼缘宽厚比能提高结构的极限承载力,但同时会降低结构延性与耗能能力,建议耗能梁段的翼缘宽厚比在6.17～7.83范围内取值;(4)耗能梁段腹板高厚比对结构滞回性能影响较大,腹板高厚比过小会增大螺栓连接处的滑移变形,也会造成耗能梁段与裙梁间螺栓连接处的螺栓杆和耗能梁段螺栓孔先于耗能梁段腹板发生屈服,耗能梁段的耗能能力得不到充分发挥,建议耗能梁段腹板高厚比取值在18.8～25.2范围内;(5)改变耗能梁段腹板加劲肋间距对结构的承载力、刚度与耗能能力无显著影响,因此该加劲肋按规范要求布置即可。

关键词：双槽钢可更换耗能梁段钢框筒抗震性能有限元分析

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带端板连接可更换耗能梁段的高强钢框筒结构地震可恢复性评估

带端板连接可更换耗能梁段的高强钢框筒结构地震可恢复性评估

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第31届全国结构工程学术会议

作者：张浩苏明周连鸣西安建筑科技大学土木工程学院西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室

为研究带端板连接可更换耗能梁段的钢框筒结构(HSSFT-RSL)地震可恢复性能,基于OpenSees程序建立20层、30层、40层HSSFT-RSL结构弹塑性简化分析模型,分别选取40条普通远场和40条近场脉冲型地震波,以结构震后残余层间侧移角作为性能参数,... 详细信息

为研究带端板连接可更换耗能梁段的钢框筒结构(HSSFT-RSL)地震可恢复性能,基于OpenSees程序建立20层、30层、40层HSSFT-RSL结构弹塑性简化分析模型,分别选取40条普通远场和40条近场脉冲型地震波,以结构震后残余层间侧移角作为性能参数,通过非线性动力时程分析获得算例结构的地震易损性曲线和破坏状态概率曲线,评估HSSFT-RSL结构在远、近场地震作用下的震后残余功能。研究结果表明,设防地震下,HSSFT-RSL结构对应远、近场地震的残余功能均值分别在0.79～0.91和0.74～0.86,具有良好的保持原有使用功能的能力;罕遇地震下,结构基本处于可更换、可修复水平,通过震后损伤耗能梁段的更换可使结构恢复正常使用功能。极罕遇地震下,结构对应远、近场地震的震后残余功能显著下降,均值分别在0.29～0.42和0.22～0.33,结构几乎无法通过震后修复达到原有使用功能。近场脉冲型地震对HSSFT-RSL结构震后残余功能以及可恢复性能影响更为显著,在实际工程设计中应加以重视。

关键词：钢框筒可更换耗能梁段地震可恢复性残余层间侧移角近场地震

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带拼接板螺栓连接耗能梁段的可恢复功能钢框筒结构抗震性能研究

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工程力学 2025年第1期42卷 83-102页

作者：连鸣戴子琳程倩倩西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室西安710055 中国建筑西北设计研究院有限公司西安710018

为了提升传统钢框筒结构的延性和耗能能力,提出采用拼接板螺栓连接的可恢复功能剪切耗能型钢框筒结构(FTS-SRSL),该结构结合了可更换剪切型耗能梁段和钢框筒结构具有良好的抗震性能。该文对一个2/3缩尺的单层单跨FTS-SRSL子结构试件进... 详细信息

为了提升传统钢框筒结构的延性和耗能能力,提出采用拼接板螺栓连接的可恢复功能剪切耗能型钢框筒结构(FTS-SRSL),该结构结合了可更换剪切型耗能梁段和钢框筒结构具有良好的抗震性能。该文对一个2/3缩尺的单层单跨FTS-SRSL子结构试件进行了往复加载试验,试验结果表明,FTS-SRSL子结构试件具有良好的抗震性能,结构损伤集中于耗能梁段,且耗能梁段可实现更换。在试验的基础上,以耗能梁段长度比、耗能梁段腹板加劲肋间距、螺栓直径、翼缘拼接板和腹板拼接板厚度为参数,利用ABAQUS建立了15个足尺的单层单跨FTS-SRSL有限元模型,探究各模型的抗震性能,包括承载力、刚度、耗能以及塑性变形能力。有限元分析结果表明:改变拼接板螺栓连接的剪切型耗能梁段长度比会显著影响结构的承载力、刚度及耗能,建议FTS-SRSL中的拼接板螺栓连接剪切型耗能梁段长度比取0.73~1.09;改变耗能梁段腹板加劲肋间距对结构的承载力、刚度和耗能影响较小,基于该文的分析结果,建议FTS-SRSL中的拼接板螺栓连接剪切型耗能梁段腹板加劲肋间距取e/4~e/3(e为耗能梁段长度),且间距应满足我国抗规的规定;改变翼缘拼接板和腹板拼接板厚度对结构的承载力、刚度及耗能基本无影响;改变螺栓直径对结构承载力、刚度及耗能影响较小。

关键词：可更换耗能梁段拼接板螺栓连接钢框筒结构抗震性能参数分析

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含可更换剪切型耗能梁段的高强钢框筒结构抗震性能分析

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建筑钢结构进展 2020年第4期22卷 21-35页

作者：张浩连鸣苏明周西安建筑科技大学土木工程学院西安710055

针对传统钢框筒结构地震耗能差和震后修复难度大等问题,结合剪切型耗能梁段耗能能力强及震后易修复、钢框筒抗侧刚度大、高强钢强度高且节约材料的优点,提出一种新型高层钢结构形式———含可更换剪切型耗能梁段的高强钢框筒结构(HSS-F... 详细信息

针对传统钢框筒结构地震耗能差和震后修复难度大等问题,结合剪切型耗能梁段耗能能力强及震后易修复、钢框筒抗侧刚度大、高强钢强度高且节约材料的优点,提出一种新型高层钢结构形式———含可更换剪切型耗能梁段的高强钢框筒结构(HSS-FTS)。给出了HSS-FTS的初步设计方法和耗能梁段的布置原则。为比较HSS-FTS和传统钢框筒结构(FTS)的抗震性能,采用SAP2000各建立了一个40层的HSS-FTS和FTS有限元模型,验证了有限元建模的合理性,分别对两个结构进行反应谱分析和动力弹塑性时程分析。结果表明:多遇地震下,HSS-FTS和FTS的层间位移角、基底剪力、楼层剪力和剪力滞后效应无显著差别,HSS-FTS可以满足抗震规范层间位移角的限值要求。罕遇地震和超大震作用下,HSS-FTS的柱轴力分布相比FTS更为均匀,减小了结构的剪力滞后效应,HSS-FTS的塑性铰主要集中在耗能梁段处,改变了FTS的塑性铰发展机制,具有理想的破坏模式。在罕遇地震和超大震作用下,HSS-FTS的层间位移角相比FTS分别降低了11.98%和13.63%,可有效减小震后结构的残余变形,降低耗能梁段的更换难度。HSS-FTS改变了FTS的耗能机制,在罕遇地震和超大震作用下,其耗能量相比FTS分别提高了86.58%和151.09%,其耗能能力显著提升,有效降低了结构的水平地震作用,可减轻除耗能梁段外的非耗能构件受损程度,此种新型高层钢结构形式更易于震后修复与功能的快速恢复。

关键词：高强钢框筒结构可更换耗能梁段抗震性能动力时程分析

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