組合碟簧自復(fù)位防屈曲支撐鋼框架體系抗震性能與設(shè)計

　　鋼支撐的受壓失穩(wěn)使鋼材的受壓承載力、延性和耗能不能充分利用，劣化了中心支撐框架的抗側(cè)能力。防屈曲支撐（buckling-restrained brace，BRB）通過敷設(shè)約束構(gòu)件為受力鋼支撐提供連續(xù)的側(cè)向約束，避免了鋼支撐受壓失穩(wěn)，用于中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)中時，基于支撐滯回特性并采用能力設(shè)計和控制損傷等思路構(gòu)建出的防屈曲支撐鋼框架結(jié)構(gòu)已被大量試驗證明具有良好的抗震性能，可充分發(fā)揮支撐的抗側(cè)能力、延性和耗能能力。然而，大地震下BRB的大幅屈服和剛接框架的塑性發(fā)展使震后結(jié)構(gòu)殘余變形不可控，易出現(xiàn)大幅殘余變形而危及結(jié)構(gòu)震后使用功能。 抗震韌性（seismic resilience）是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的新要求。構(gòu)建自復(fù)位防屈曲支撐和配套的被撐鋼框架，高效控制防屈曲支撐鋼框架大幅屈服后的殘余變形必將使其工程應(yīng)用更具生命力，更能符合震后功能可恢復(fù)這一可持續(xù)發(fā)展的抗震結(jié)構(gòu)的要求。可有效控制大震作用下結(jié)構(gòu)的側(cè)移，大幅度減小結(jié)構(gòu)震后殘余變形和主體結(jié)構(gòu)損傷，保障結(jié)構(gòu)震后使用功能的不中斷或快速恢復(fù)，有助于韌性城市的建設(shè)。 隨著對韌性結(jié)構(gòu)研究的推進，國內(nèi)外學(xué)者努力創(chuàng)新，正不斷豐富著可選的結(jié)構(gòu)體系和部件。理想的結(jié)構(gòu)體系和技術(shù)措施是提高結(jié)構(gòu)抗震韌性所必需的，自復(fù)位支撐鋼框架體系是韌性抗震結(jié)構(gòu)的理想結(jié)構(gòu)體系之一。自復(fù)位支撐通常由復(fù)位系統(tǒng)和與之并聯(lián)的耗能部件兩部分組成。依據(jù)二者制成材料和工作機制的不同組合，形式多樣的自復(fù)位支撐正在被構(gòu)建出和試驗驗證。組合碟簧具有靈活實現(xiàn)所需的軸向承載力和彈性變形能力的優(yōu)勢，承載和自復(fù)位特性穩(wěn)定，且較經(jīng)濟。將之與耗能穩(wěn)健的防屈曲支撐并聯(lián)受力構(gòu)建出的組合碟簧自復(fù)位防屈曲支撐是形式多樣的自復(fù)位支撐中行之有效的構(gòu)造之一。將組合碟簧自復(fù)位防屈曲支撐連于鋼框架中形成新的中心支撐鋼框架體系，有望更全面地發(fā)揮支撐良好的承載力、延性、耗能和復(fù)位能力，為提高結(jié)構(gòu)抗震韌性提供有效解決方案，豐富韌性抗震鋼結(jié)構(gòu)可采用的結(jié)構(gòu)體系。本書即是為提供這一種有效解決方案撰寫的。 本書作者從2004年開始在國內(nèi)較早開展了防屈曲支撐鋼框架結(jié)構(gòu)抗震性能和設(shè)計方法研究，從2015年起又將組合碟簧引入防屈曲支撐并聯(lián)組裝制成自復(fù)位防屈曲支撐。從自復(fù)位支撐的合理構(gòu)造入手進行系統(tǒng)研發(fā)，先后提出了雙側(cè)組合碟簧與內(nèi)部鋼板支撐并聯(lián)、組合碟簧與內(nèi)置防屈曲支撐同軸組裝并聯(lián)等新型自復(fù)位支撐，將其應(yīng)用于變化梁柱和柱腳節(jié)點形式的鋼框架結(jié)構(gòu)中并研究了自復(fù)位支撐鋼框架體系的抗震性能，具體包括： 1）組合碟簧與BRB的不同組裝構(gòu)造、抗震性能與設(shè)計； 2）端部連接變化的同軸組裝碟簧自復(fù)位防屈曲支撐抗震性能與設(shè)計； 3）受壓疊合組合碟簧的摩擦機制與其軸向承載-變形性能的理論預(yù)測； 4）單斜和人字形碟簧自復(fù)位防屈曲支撐鋼框架的不同構(gòu)造和抗震性能； 5）梁柱鉸接的防屈曲支撐框架和自復(fù)位防屈曲支撐框架的抗震性能； 6）組合碟簧自復(fù)位防屈曲支撐和支撐鋼框架的分析模型和設(shè)計方法。 本書是在參考國內(nèi)外相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，對我在采用組合碟簧復(fù)位、防屈曲支撐耗能的自復(fù)位抗震鋼結(jié)構(gòu)方面的研究成果加以總結(jié)而成。

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