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基于IDA的SMA支撑钢框架与BRB钢框架的抗震性能对比研究

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摘要

第一章前言

1.1被动耗能减震装置

1.2金属阻尼器

1.3摩擦阻尼器

1.4粘弹性阻尼器

1.6形状记忆合金阻尼器

第二章形状记忆合金

2.1自复位能力

2.2微观结构

2.3形状记忆效应

2.4超弹性

2.5高阻尼性能

2.6本构关系

第三章有限元模拟

3.2有限元建模

3.3定义材料属性

3.4定义接触

3.5划分网格

3.6定义边界条件

3.7结果后处理

3.8屈曲分析

3.9滞回曲线

3.10与普通钢材对比

3.11屈曲段长度的影响

3.12屈曲段截面面积的影响

第四章单自由度SMA自复位模型的地震响应

4.1本构模型

4.2分析模型

4.3 IDA方法

4.4 BRBF和SMABF的对比

本章小结

第五章多高层SMA自复位支撑钢框架的地震响应

5.1结构模型

5.2有限元模型

5.3结构响应指数

5.4结果分析

本章小结

6.1结论

6.2不足与展望

参考文献

致谢

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摘要

本文主要研究自复位框架结构的地震响应特性,并选取了屈曲约束支撑框架结构作为参照对象,以增量动力分析方法为主要研究手段。自复位支撑的核心成分为形状记忆合金。在开展系统抗震分析之前,本文首先提出了以形状记忆合金和低屈服点钢为核心成分的屈曲约束阻尼器。屈曲约束阻尼器作为耗能部分耗散输入的地震能量,形状记忆合金提供自复位功能以减小结构震后残余变形。利用有限元分析软件ANSYS Workbench建立屈曲约束自复位阻尼器的有限元模型,进行低周反复位移加载,模拟该构件在受到地震作用后的非线性静力行为,得到滞回曲线并与已有实验数据进行比对;同时进行瞬态分析,模拟该构件在地震作用下的瞬时动力弹塑性响应和高阶屈曲行为。在此基础上对模型尺寸进行控制单一变量的改动,研究模型半径、屈曲段长度等尺寸因素对屈曲约束自复位阻尼器功效的影响。通过模拟数值与实验数值及普通钢材构件实验数值进行比较,与安装传统屈曲约束阻尼器相比,在阻尼器中加入形状记忆合金可降低最大变形及残余变形。在抗震分析中,选取了美国加州洛杉矶地区中震烈度的20条地震波。有限元模型在抗震分析软件OpenSees中建立。重点考察的地震响应指标包括:最大层间位移转角、最大楼面加速度和残余层间位移转角。分别对单自由度结构和代表多自由度结构的多层支撑框架结构展开了分析。抗震分析表明,由于自复位结构的耗能能力低,因而当自复位支撑框架和屈曲约束支撑框架具有相同的弹性行为和屈服后刚度比时,前者的地震响应往往更大。以屈服后刚度比进行参数化分析,结果表明:1)结构的峰值位移可以通过增大屈服后刚度得到有效控制;2)结构的峰值楼面加速度不因屈服后刚度增大而增大;3)输入的地震能量几乎不变;4)随着屈服后刚度的增大,结构的地震响应离散性和层间位移比差异性都显著下降。

著录项

  • 作者

    陈远;

  • 作者单位

    山东大学;

  • 授予单位 山东大学;
  • 学科 建筑与土木工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 王广月;
  • 年度 2018
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 道路工程;
  • 关键词

    IDA; SMA; 支撑钢框架; 抗震性能;

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