組合碟簧自復位防屈曲支撐鋼框架體系抗震性能與設計

　　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)抗震設計的新要求。構(gòu)建自復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用更具生命力，更能符合震后功能可恢復這一可持續(xù)發(fā)展的抗震結(jié)構(gòu)的要求?？捎行Э刂拼笳鹱饔孟陆Y(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，有助于韌性城市的建設。 隨著對韌性結(jié)構(gòu)研究的推進，國內(nèi)外學者努力創(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)體系和技術措施是提高結(jié)構(gòu)抗震韌性所必需的，自復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。自復位支撐通常由復位系統(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位防屈曲支撐是形式多樣的自復位支撐中行之有效的構(gòu)造之一。將組合碟簧自復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)組裝制成自復位防屈曲支撐。從自復位支撐的合理構(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)等新型自復位支撐，將其應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、抗震性能與設計； 2）端部連接變化的同軸組裝碟簧自復位防屈曲支撐抗震性能與設計； 3）受壓疊合組合碟簧的摩擦機制與其軸向承載-變形性能的理論預測； 4）單斜和人字形碟簧自復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位防屈曲支撐框架的抗震性能； 6）組合碟簧自復位防屈曲支撐和支撐鋼框架的分析模型和設計方法。 本書是在參考國內(nèi)外相關研究成果的基礎上，對我在采用組合碟簧復位、防屈曲支撐耗能的自復位抗震鋼結(jié)構(gòu)方面的研究成果加以總結(jié)而成。

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