带可更换元件耗能结构的抗震性能理论分析

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可恢复功能结构作为一种新型的减震控制结构,不仅可以在地震时保护人们的生命财产安全,还可以帮助人们在大地震后迅速恢复正常生活,是一种理想的结构抗震设计新方向。本文所研究的可恢复功能结构由双柱和耗能元件组成,耗能元件可采用棒形连接件或金属耗能器。耗能结构的预期损伤机制是:正常使用和小震作用下,可更换元件在弹性范围内工作,保证结构具有足够的抗侧移刚度;在罕遇地震作用下,可更换元件首先进入塑性,耗散地震输入的能量,保证主体结构的安全。由于可更换元件和双柱的连接采用螺栓连接,震后拆换简单。  针对棒形连接件和金属耗能器连接件这两种耗能元件,论文使用 ANSYS软件对其抗震性能进行了理论研究。论文研究了带可更换元件耗能结构的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、延性系数和等效粘滞阻尼系数等。结果表明:  (1)当荷载作用较小时,可更换元件处于弹性阶段。当荷载较大时,可更换元件部分首先进入塑性阶段:可更换元件为棒形连接件时,连接件两端由于塑性区域不断发展形成塑性铰,从而大量消耗输入结构的能量;元件为金属耗能器时,利用金属良好的滞回性能,在弹塑性滞回变形过程中吸收大量能量。从而把非弹性形变集中在可更换元件上,保证主体结构保持弹性或避免进入明显的非弹性状态。  (2)从耗能结构的滞回曲线来看,带可更换元件的耗能结构都有良好的塑性变形能力。
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