帶鉛粘彈性阻尼器薄鋼板剪力墻力學性能研究.pdf

1、隨著建筑結(jié)構(gòu)高度的增加，控制風荷載、地震作用引起的側(cè)向位移是當今結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)考慮的重要環(huán)節(jié)，特別是針對中高層鋼結(jié)構(gòu)體系該環(huán)節(jié)尤為關(guān)鍵。鋼板剪力墻既有良好的抗側(cè)剛度，又能充當結(jié)構(gòu)的耗能構(gòu)件，是抗側(cè)設(shè)計中較理想的選擇。本文以多種耗能元件協(xié)同工作為目標，提出一種適用于多、高層鋼結(jié)構(gòu)的新型抗側(cè)耗能構(gòu)件——帶鉛粘彈性阻尼器薄鋼板剪力墻：該構(gòu)件內(nèi)嵌鋼板上下兩邊與梁相連形成兩邊連接鋼板剪力墻，其余兩邊設(shè)置加勁肋，并將加勁肋與邊緣柱通過鉛粘彈性阻尼器連

2、接，使小層間側(cè)移下當內(nèi)嵌鋼板與邊柱發(fā)生相對位移時，鉛粘彈性阻尼器即可以發(fā)揮耗能作用；如層間側(cè)移較大時，內(nèi)嵌鋼板屈服，構(gòu)件整體參與耗能。論文主要完成了以下內(nèi)容：
　　（1）基于多種耗能機制參與耗能的設(shè)計原則，提出了帶鉛粘彈性阻尼器薄鋼板剪力墻的基本構(gòu)造形式，以ABAQUS有限元軟件為分析平臺，建立了帶鉛粘彈性阻尼器薄鋼板剪力墻的精細化有限元模型、確定了鋼材、橡膠、鉛芯等材料的本構(gòu)關(guān)系數(shù)學描述及其參數(shù)取值。為驗證本文有限元建模方法的適

3、用性與正確性，首先將有限元數(shù)值模擬結(jié)果與文獻中鋼板剪力墻往復(fù)試驗結(jié)果及破壞現(xiàn)象進行對比；針對橡膠材料的往復(fù)荷載下的力學響應(yīng)模擬方法進行了探討，從超彈性、粘彈性兩方面進行數(shù)值模擬，獲得了橡膠的滯回曲線。兼顧實際鋼板剪力墻工程設(shè)計中的常用尺寸以及計算機資源消耗兩方面，對帶鉛粘彈性阻尼器薄鋼板剪力墻算例的幾何尺寸、特性進行了參數(shù)化設(shè)計。
　?。?）分析了在單調(diào)推覆荷載作用下設(shè)置鉛粘彈性阻尼器薄鋼板剪力墻與兩邊連接薄鋼板剪力墻、四邊連接薄

4、鋼板剪力墻承載力、剛度的區(qū)別，獲得了其受力及變形特性。結(jié)果表明：四角設(shè)置270~680mm長度范圍內(nèi)的鉛粘彈性阻尼器能夠使構(gòu)件的承載力、剛度介于四邊連接薄鋼板剪力墻、兩邊連接薄鋼板剪力墻之間；分析了往復(fù)荷載下內(nèi)嵌薄鋼板的高厚比、阻尼器長度、鉛芯個數(shù)、鉛芯半徑、橡膠層厚度等參數(shù)對鉛粘彈性阻尼器薄鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)滯回曲線、屈服荷載、初始剛度、骨架曲線、割線剛度、耗能能力的影響及其規(guī)律，確認了阻尼器長度是影響設(shè)置鉛粘彈性阻尼器薄鋼板剪力墻滯回力

5、學指標的關(guān)鍵參數(shù)。
　?。?）針對采用精細化模型數(shù)值計算耗時過長的缺陷，結(jié)合鋼板剪力墻受力特點，考慮循環(huán)荷載下卸載剛度的退化規(guī)律，對常用鋼板剪力墻有限元數(shù)值簡化模型中的桿件本構(gòu)曲線進行了優(yōu)化與改進，利用ABAQUS軟件中的子程序模塊，編寫了可考慮受壓性能的單桿滯回本構(gòu)數(shù)學描述曲線。提出了帶鉛粘彈性阻尼器薄鋼板剪力墻簡化模型，給出了簡化方式以及桿件的本構(gòu)關(guān)系，并與精細化有限元模型進行了往復(fù)荷載下結(jié)構(gòu)計算結(jié)果及計算效率的比對，結(jié)果表明