高强钢框架-屈曲约束支撑体系抗震性能研究

摘要

针对高强钢结构在抗震设计中存在的结构延性差、刚度小的问题,提出了高强钢框架-屈曲约束支撑结构。为研究此类结构的抗震性能,对2个足尺单榀单跨单层试件进行了拟静力加载试验,观测了结构在水平往复荷载下变形特征与破坏模式,分析了结构及构件滞回曲线特征,探讨了试件强度退化、刚度退化、塑性变形、耗能能力以及钢框架和屈曲约束支撑的承载力分配和耗能分配。结果表明:高强钢框架-屈曲约束支撑结构滞回性能稳定,塑性变形及耗能能力强,最大水平层间位移角达3%,最大等效阻尼比达30.4%~36.3%。试件破坏模式为整体延性破坏,最终失效模式为柱底翼缘严重局部屈曲以及柱底焊缝撕裂。水平荷载由钢框架与屈曲约束支撑共同承担。当水平位移角在1.5%以内时,塑性变形集中于屈曲约束支撑,钢框架塑性变形仅占总变形的3%~5%,塑性损伤较小,可通过性能化设计方法将结构的塑性变形限制与屈曲约束支撑,可实现震后快速修复。当层间位移角在1.5%以内时,屈曲约束支撑耗能占结构总耗能的95%以上。采用ANSYS软件建立了相应的有限元模型,有限元分析结果与试验结果吻合较好,验证了有限元模型的有效性。