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防震减灾网>>科学研究>>典型实例 >> 防屈曲支撑混凝土框架试验

典型实例

防屈曲支撑混凝土框架试验
作者:祁 皑教授时间:2015-12-04


1.试验目的

1)研究水平荷载作用下防屈曲支撑框架的屈服耗能机制,即防屈曲支撑、梁、柱子屈服的先后顺序。

2)研究防屈曲支撑框架的恢复力模型。

3)研究防屈曲支撑框架裂缝的发展过程及分布。

2.试验方案

2.1 试件尺寸

本试验原始的足尺模型的跨度、高度,如图1所示。其中1-1截面(梁)的尺寸为2-2截面(柱子)的尺寸为。混凝土强度采用C30,钢筋采用HRB400

原始足尺模型尺寸

(a)1-1梁截面                      (b)2-2柱截面

梁柱截面配筋

上述足尺模型的Pushover分析后,能通过框架荷载-位移曲线得到该榀框架的极限荷载为1318kN。即需要在水平向施加1318kN的力才能使框架达到破坏。考虑到实验室加载系统千斤顶极限推力的限制(最大推力千斤顶为1000kN),因此考虑制作缩尺模型(相似比为1/2,承载力大致为原来1/4)。混凝土强度等级以及钢筋强度等级均与原始足尺模型相同。主要的相似比参数见表1

1 构件相似关系

物理参数

相似常数符号

计算公式

相似常数

尺寸

1/2

弹性模量

1

应力

1.00

应变

1.00

刚度

1.00

1/4

经计算,缩尺模型的具体尺寸及配筋如图3所示。

  (a)缩尺模型立面图、平面图

        (b)1-1梁截面        (c)2-2柱截面          (d)3-3地梁截面

3   缩尺模型尺寸及其配筋图

试件在试验加载过程中需要与地面固定。因此需在试件中预留螺栓孔洞,将螺杆套入孔洞与地面进行锚固。如图4所示。

         (a)支座尺寸                 (b)4-4截面                 (c)5-5截面

  4  支座尺寸及其配筋

足尺模型中选取的防屈曲支撑的强度为。根据1可知,强度(轴力)的相似比为1/4。经计算缩尺模型中选取的防屈曲支撑强度应为。根据防屈曲支撑厂家提供的标准强度数据,实际模型制作中选取强度为的防屈曲支撑(),与计算结果误差仅为3%。防屈曲支撑的外观尺寸如图5所示:

 

5   支座尺寸及其配筋

2.2 加载方案

本次试验采用拟静力试验方法。需向试验施加竖向和水平向的荷载。水平向加载采用的装置为1000多功能电液伺服千斤顶。其行程为± 200mm(总行程400mm)。并通过八根螺杆将水平千斤顶与试件另一端的抱板连接,实现往复的水平荷载施加。竖向加载采用最大600电液伺服千斤顶,千斤顶与反力架间有一滚轮装置,水平向加载过程中,竖向千斤顶能随着试件侧移而移动,使竖向千斤顶加载点始终保持在分配梁的中点,从而保证轴向压力的精准。

  

 

a)水平千斤顶作动器                  b)竖向千斤顶

6 加载设备

本次试验中,竖向荷载的施加,采用单个竖向千斤顶作用于分配梁上,通过分配梁将轴力平均分配到两根柱子的加载头上。如图7所示。控制柱子轴压比为0.3,千斤顶所需施加在分配梁上的压力为536kN

7 竖向加载装置

水平向的加载采用位移控制,控制框架顶部(梁柱节点处)侧移的值。加载中以MTS系统中计算机显示的水平作动器伸缩位移值进行控制。加载的位移控制值如表4-1所示:

2加载位置控制值

位移值(mm

±1

±2

±3

±5

±7

±10

层间位移角

1/1500

1/750

1/500

1/300

1/200

1/150

循环次数

1

1

3

3

3

3

位移值(mm

±15

±20

±25

±30

±35

±40

层间位移角

1/100

1/75

1/60

1/50

1/42

1/37

循环次数

3

3

3

3

1

1

加载初期,位移控制值为1mm2mm。循环次数仅为1次。此时用于MTS机械调试以及检查仪器度数是否正常。之后随着位移控制值的增大,循环次数均为3次。当层间位移角度大于1/50(规范规定塑性极限),为了防止结构破坏过于严重,,循环次数均控制在1次。并观察MTS系统计算机中水平作动器的加载力值,最终当加载力下降到峰值的85%以下时停止加载。

2.3 量测方案

 本次试验主要有两类量测,一类为位移的量测,另一类为应变的量测(通过应变求应力或力)。位移和应变的采集系统采用DH3816采集系统,采集时间间隔为5s

IMG_6400

8   DH3816静态应变采集箱

试验中位移计的布置如图4-4所示:

       9 位移计布置图

位移计1、位移计2用于量测加载过程中防屈曲支撑钢芯拉伸压缩的值。位移计3用于量测加载过程中试件底座的滑移,结合千斤顶的伸缩值,修正得到试件实际的侧移值。位移计4和位移计5分别用于校正框架的侧移。

应变片主要布置在框架的钢筋中以及防屈曲支撑连接段上。框架中钢筋应变片,主要分布在梁柱纵向受力钢筋的两个端部(塑性铰范围内),对于有节点板的地方,则将应变片分别布在节点板范围内(计算的塑性铰范围内)和节点板范围外。框架中钢筋应变片的位置如图10所示。梁柱上的每根钢筋均按照下图的点位布置应变片。

10  钢筋应变片布置图

防屈曲支撑连接段的截面形式为十字形截面。在十字形的每个肢上均布上应变片。防屈曲支撑连接段的设计强度为工作段的1.8倍,因此支撑的连接段在工作时处在弹性阶段,连接段上的应变片也均处弹性阶段,因此可直接求得其应力,并换算为防屈曲支撑的轴力。

11  支撑上的应变片

3.试验内容

3.1 试件制作

1)钢筋的加工及安装

本实验中用到的所有钢筋均由钢筋加工厂加工后运至施工现场。纵向受力钢筋型号均为HRB400,箍筋型号为HPB300

由于需要量测钢筋的应变情况,因此在绑扎钢筋前需要在钢筋上粘贴应变片。整个过程可以概括成:打磨、贴片、接线、检查电阻、环氧树脂保护。按规定位置贴好钢筋应变片后,按照设计图纸,对钢筋进行绑扎安装。

 

(a)钢筋应变片的粘贴                        (b)钢筋绑扎

12  钢筋加工以及安装

2)连接板以及预埋件安装

模型制作过程中,主要有两类预埋件。一类预埋件为防屈曲支撑与框架连接的预埋件;另一类预埋件为用于预留地锚孔洞的钢管

 

(a)节点板安装定位                       (b)地锚空洞预留钢管

13  连接板及预埋件安装

3)模板安装及混凝土浇筑

本次试验采用的是木模板以及木支撑。安装好模板后,和设计图纸校正无误后。检查各模板平整垂直度、清理模板内垃圾最后刷隔离漆。浇筑混凝土前,对模板进行浇水湿润。浇筑的混凝土采用的是C30商品混凝土。浇筑完毕后,按照要求对试件以及预留试块进行浇水养护。并在7天后,对模板进行拆除,拆除后检查混凝土表面,并未发现蜂窝、麻面以及离析现象。

 

(a)模板安装                          (b)混凝土浇筑

14  连接板及预埋件安装

4)防屈曲支撑安装

支撑与节点板的连接采用的是对接焊缝。进行焊接前,对要焊接的截面需要进行切坡口处理。调试好安装位置后,用吊车将支撑进行固定,之后采用手工焊将二者的连接处焊透。焊后敲除焊渣,自然冷却。最后检查焊缝,并未发现明显缺陷。

               图15  防屈曲支撑的安装

5)整体框架的吊装与固定

采用20t大型吊车将模型起吊至加载位置,将地锚螺杆对准框架预留孔洞以及场地孔洞后,套上防滑垫片以及螺帽后拧紧。

 

 

(a)试件吊装                              (b)地梁锚固

16  试件进场情况

3.2 加载过程

对于试验过程中现象的描述是基于现场的实际记录和观察。现场试验中的每个工况是以MTS系统中千斤顶的侧向值来描述的。 本章描述试验现象时先以千斤顶的侧向值来描述框架侧移值,之后结合底座的滑移来分析千斤顶伸缩值与实际框架侧移的误差。试验中将框架分为AB两个大区域,如图4-7所示。侧移值为正时,即千斤顶将框架朝方向推;侧移为负时,即千斤顶将框架超方向拉。

    

17框架区域划分

①加载至框架侧移1mm(层间位移角1/1500),往复1周。该工况用于预加载,测试MTS系统是否正常工作,经检查MTS系统正常工作。此时的框架并未出现任何裂缝,此时框架处在完全弹性阶段。各位移计以及应变片度数均正常,采集系统工作稳定。

②加载至框架侧移+2mm(层间位移角1/750)。框架中并未出现明显的裂缝,防屈曲强支撑压缩1.07mm

加载至框架侧移-2mm时,框架也并未出现明显裂缝,支撑拉伸0.69mm。此时支撑并未屈服。框架也仍处于弹性阶段。

③加载至框架侧移+3mm(层间位移角1/500)。A区域梁顶出现轻微裂缝,B区域节点板与梁交界处的梁底也出现轻微裂缝。A区域节点板与柱底的交界处也观察到轻微裂缝。此时支撑压缩1.23mm

 

aA区域梁顶裂缝             bB区域节点板交界处梁底裂

cA区域柱底裂缝

  18侧移+3mm时裂缝

加载至框架侧移-3mmA区域柱子在节点板与柱子交界的另一侧也出现裂缝,B区域柱子底部开始出现裂缝。此时防屈曲支撑拉伸1.21mm

 

 

aA区域柱底裂缝                  bB区域柱底裂缝

19侧移-3mm时裂缝

继续加载,加载至框架侧移 3mm,再往复两周。B区域柱顶与节点板相交处出现轻微的新裂缝。其余裂缝均为之前观察到裂缝,并且旧裂缝未有明显变宽的趋势。防屈曲支撑拉伸的峰值为1.48mm,压缩峰值为1.29mm。此时防屈曲支撑基本上已经接近屈服位移(计算屈服位移为1.74mm)。

   20侧移3mm时柱顶裂缝

④加载至框架侧移+5mm(层间位移角1/300)。A区域梁顶旧裂缝有所加宽,B区域梁底旧裂缝也有所加宽,并向上延伸。A区域柱底旧裂缝变宽,并在旧裂缝上侧产生新裂缝。此时支撑压缩2.51mm,支撑已经屈服。此时梁柱的应变值,梁钢筋应变峰值,柱钢筋应变峰值,均未达到屈服强(材料试验得到本批次梁钢筋(18mm)的屈服应变为,柱子钢筋(20mm)的屈服应变为)。说明该榀框架中的防屈曲支撑先于梁柱屈服,支撑进入耗能阶段,起到了保护梁柱的作用。

 

aB区域梁底裂缝延伸              bA区域柱底新裂缝

21侧移+5mm时裂缝

加载至框架侧移-5mmB区域(背面)梁顶出现新裂缝,B区域柱底,在旧裂缝上侧,产生新裂缝。此时支撑拉伸2.29mm,支撑已经屈服。此时梁柱的应变值,梁上钢筋应变峰值,柱上钢筋应变峰值,均未达到屈服强。说明该榀框架中的防屈曲支撑先于梁柱屈服。

 

aB区域梁顶新裂缝               bB区域柱底新裂缝

22侧移-5mm时裂缝

继续加载,加载至框架侧移5mm,再往复两周。梁上裂缝开始往底面延伸。柱子上裂缝往侧面延伸。底座地基梁与节点板交界处也出现新裂缝。并且之前的旧裂缝均有变宽的趋势。防屈曲支撑拉伸的峰值为3.15mm,压缩峰值为2.33mm。说明支撑已经在塑性阶段工作。而梁上钢筋应变峰值为,柱上钢筋应变峰值,梁柱钢筋均未屈服。

 

a)梁底裂缝延伸              b)柱底旧裂缝侧向延伸

c)底座地梁与节点板交界处裂缝

23侧移5mm时柱顶新裂缝

⑤加载至框架侧移7mm(层间位移角1/200),往复三周。梁上新裂缝逐渐增多,原有旧裂缝变宽。B区域梁底与节点按交界处混凝土开裂比较明显。同时柱子上多条旧裂缝开始向两侧延伸。此时支撑拉伸峰值为4.48mm,压缩峰值为3.44mm。梁钢筋应变峰值为,柱上钢筋应变峰值。此时已经有部分梁上钢筋开始屈服,可认为梁已经开始产生塑性铰,而柱上钢筋应变值仍在弹性阶段。

 

aA区域梁上新裂缝增多          bB区域梁底混凝土开裂明显

 

cA区域柱上旧裂缝延伸           dB区域柱上旧裂缝延伸

24侧移7mm时裂缝

⑥加载至框架侧移10mm(层间位移角1/150),往复三周。梁上裂缝增多,而柱顶也开始产生混凝土裂缝。此时支撑拉伸峰值为6.59mm,压缩峰值为4.92mm。梁钢筋应变峰值为,且大部分钢筋应变已经超过屈服应变。柱上钢筋应变峰值。此时柱子上钢筋也开始接近屈服应变。

 

a)梁上裂缝增多                      b)柱顶新裂缝

25侧移10mm时裂缝

⑦加载至框架侧移15mm(层间位移角1/100),往复三周。梁接近跨中的部分也开始产生裂缝。梁柱上原有裂缝继续加宽。此时支撑拉伸峰值为9.9mm,压缩峰值为8.09mm。此时梁上部分应变片已经测量值已经超过量程。柱上钢筋应变峰值,柱子钢筋也已经开始屈服。

26侧移15mm时梁裂缝发展

⑧加载至框架侧移20mm(层间位移角1/75),往复三周。梁跨中出开始产生大量裂缝,梁端混凝土出现少量剥落。柱底与节点板交界处裂缝以及柱角裂缝明显加宽。此时支撑拉伸峰值为13.21mm,压缩峰值为12.76mm

 

a)梁跨中大量裂缝                     b)柱底裂缝加宽

c)梁端混凝土开始剥落

27侧移20mm时裂缝

⑨加载至框架侧移25mm(层间位移角1/60),往复三周。梁跨中混凝土开始剥落。其余裂缝继续发展,此时梁端以及柱底裂缝均已较大。此时支撑拉伸峰值为16.14mm,压缩峰值为16.77mm

28侧移25mm时梁跨中裂缝

⑩加载至框架侧移30mm(层间位移角1/50),往复三周。此时梁上混凝土剥落较为严重,柱上混凝土也开始剥落。此时支撑拉伸峰值为19.81mm,压缩峰值为22.42mm

 

a)梁端混凝土剥落严重              b)柱底混凝土开始剥落

29侧移30mm时裂缝

加载至框架侧移35mm(层间位移角1/42),往复一周。此时支撑拉伸峰值为22.91mm,压缩峰值为26.60mm。此时MTS系统显示水平推力为峰值时的80%左右。

加载至框架侧移40mm(层间位移角1/37),往复一周。此时支撑拉伸峰值为25.77mm,压缩峰值为31.20mm。此时MTS系统显示水平推力为峰值时的70%左右。停止加载。

观察加载结束后的框架破坏情况。框架梁梁端混凝土剥落严重,部分甚至露出钢筋,同时两跨中部分,混凝土剥落也比较严重。可认为梁上塑性铰已经由梁端发展到跨中,此时框架梁已经发生较大程度的破坏。框架柱除了底部与连接板交界处有小部分混凝土剥落,整体柱子并没有特别宽的裂缝产生,且并未发生严重倾斜和倒塌。

 

a)梁底破坏情况                   b)梁顶破坏情况

 

c)梁跨中部分破坏情况                 d)柱底破坏情况

 e)柱子整体破坏情况

  30试验结束后框架破坏情况

防屈曲支撑的钢芯有明显的拉伸,同时端部套筒内混凝土有少量剥落。此时防屈曲支撑试件已经破坏。但节点板以及焊缝并未观察到明显的裂缝和断裂。

 

a)支撑钢芯破坏情况

b)焊缝以及节点板情况

31试验结束后支撑、连接板及焊缝情况

4.数据处理

4.1 屈服顺序

结合上述试验过程中裂缝等表观现象的观察,以及采集箱实时数据的读取,可以发现试验过程中,框架梁先于框架柱产生塑性铰。而且在最终的破坏形态上,框架梁产生的破坏远大于柱子。因此可以通过现象判定该试件在试验中实现了“强柱弱梁”。而防屈曲支撑在试验中,通过观察其在采集箱中的实时位移,也能判定,支撑在梁产生明显塑性铰前已经开始进入屈服。在试验的后期,套筒中的混凝土也开始剥落,说明支撑已经破坏,充分发挥了自身的减震作用。

为了更直观表明三者的屈服顺序,以下列出各工况下,防屈曲支撑、框架梁和框架柱的受力变形情况(表中数值均取每个工况下的峰值)。如表3所示:

3防屈曲支撑混凝土框架构件屈服顺序

工况

BRB

柱子

位移值

位移角

位移

轴力

应变

应变

±2

1/750

1.07mm

36.9kN

3.14×

2.31×

±3

1/550

1.48mm

47.1kN

6.15×

3.11×

±51

1/300

2.51mm

57.9kN

9.83×

7.12×

±52-3

1/300

3.14mm

66.6kN

1.54×

1.10×

±7

1/200

4.48mm

70.5kN

2.79×

1.60×

±10

1/150

6.59mm

78.6kN

3.61×

1.90×

±15

1/100

9.93mm

99.1kN

5.26×

2.24×

备注:对表4-2作以下说明,(1)表中位移值为±5的工况,因处在防屈曲支撑屈服的时刻附近,以此划分为两个部分。±51)表示第一次循环,±52-3)表示第二、三次循环。其余工况均为三次工况的峰值。(2防屈曲支撑屈服位移1.74mm,屈服轴力50kN;梁上钢筋的屈服应变为2.07×,柱上钢筋的屈服应变为1.98×

由上表可知,当试验工况进行到框架侧移为±51/300)时,防屈曲支撑进入屈服状态;当试验工况进行到框架侧移为±71/200)时,框架梁进入屈服阶段;当试验工况进行到框架侧移为±151/100)时,框架柱进入屈服阶段。

4.2 侧向位移修正

试验的加载过程中,用于描述每个工况的框架侧移值以MTS水平作动器的伸缩值作为标准值。但由于试件是通过地锚与地面固定,在加载过程中,底座会出现一定的滑移。因此框架实际的水平侧移需要进行修正(实际水平侧移=水平作动器的伸缩值底座滑移值)。底座的滑移值通过布在底座的位移计读取。如图32所示。

在对框架进行±1mm的预加载后,检查地锚螺栓是否牢固后,才进行每个工况的加载。并且在之后的每个工况加载结束后,观察滑移值是否过大。若底座过大,则在拧紧地锚螺栓后方能继续加载。数据表明实验过程中,地锚的滑移值与水平作动器的伸缩值相比,均在工程经验能接受的范围内。除了预加载的±1mm工况时,误差较大。其余工况的误差均在5%上下。特别是后期的工况下,误差均控制在5%以下。如表4-3所示(考虑到水平作动器在每次施加拉力与推力时的误差,侧移值取单向多次作用的均值)。

 

32布于底座上的位移计

 

4 框架实际侧移值与作动器伸缩值对比

作动器伸缩值

mm

实际位移值

(mm)

误差

作动器伸缩值

(mm)

实际位移值

(mm)

误差

1

0.935

6.5%

-1

-0.923

7.7%

2

1.891

5.5%

-2

-1.910

4.5%

3

2.806

6.5%

-3

-2.816

6.1%

5

4.715

5.7%

-5

-4.720

5.6%

7

6.704

4.2%

-7

-6.604

5.7%

10

9.700

3.0%

-10

-9.518

4.8%

15

14.630

2.5%

-15

-14.118

5.9%

20

19.551

2.2%

-20

-19.256

3.7%

25

24.120

3.5%

-25

-24.000

4.0%

30

29.051

3.2%

-30

-28.330

5.6%

35

33.866

3.2%

-35

-34.028

2.8%

40

38.071

4.8%

-40

-37.933

5.2%

4.3 防屈曲支撑混凝土框架侧移—荷载曲线

框架最终的水平荷载侧移曲线中的侧移值是以经底座滑移修正后的实际侧移为准。水平荷载则以MTS系统中水平作动器的水平作用力为准(取单向往复作用的均值)。

5框架实际侧移值与对应荷载

侧移值

(mm)

水平荷载

mm

备注

侧移值

(mm)

水平荷载

mm

备注

0.935

67.628


-0.923

-87.366


1.891

131.775


-1.910

-137.474


2.806

181.588


-2.816

-170.910


4.715

236.341


-4.720

-224.458


6.704

269.620


-6.604

-261.067


9.700

303.076


-9.518

-307.888


14.630

379.093

峰值

-14.118

-387.696

峰值

19.551

339.045

89.4%

-19.256

-347.727

89.7%

24.120

317.293

83.7%

-24.000

-315.594

81.4%

29.051

272.437

71.9%

-28.330

-279.010

72.0%

33.866

269.097

71.0%

-34.028

-274.292

70.7%

38.071

262.905

69.4%

-37.933

-266.395

68.7%

 

   33 防屈曲支撑混凝土框架荷载-侧移曲线

从表5以及图33中可知,当框架最终加载在40mm附近时,其水平荷载已经下降至峰值荷载的69%。此时框架已经破坏,此时停止加载时合理的。

由图33可以得到:(1)观察防屈曲支撑混凝土框架的荷载-侧移曲线趋势,可将其划分为三个阶段。第一个为防屈曲支撑屈服前的阶段(框架侧移值0到±5mm);第二个为防屈曲支撑屈服到框架柱中的钢筋也屈服的阶段(框架侧移值5mm15mm-5mm-15mm);第三个为框架中所有受力构件均屈服后的阶段(框架侧移值15mm以后、-15mm以后)。(2)防屈曲支撑屈服前的第一阶段,整体框架的刚度最大(斜率最大),此时防屈曲支撑起到的是提高整体框架抗侧刚度的作用;支撑屈服后,支撑刚度开始下降,导致整体框架的刚度也有一定的下降(斜率下降),但由于支撑进入塑性耗能阶段,且梁柱中的钢筋均未全部屈服,整体的承载力依然保持上升的趋势,直到框架柱中的钢筋开始屈服且防屈曲支撑的轴力也开始接近极限承载力,此时整体框架载力达到了峰值。

4.4 防屈曲支撑滞回曲线

试验中防屈曲支撑的轴力-位移曲线(滞回曲线)如图34所示:

34防屈曲支撑滞回曲线

可以看出防屈曲支撑的耗能阶段大致能分为两个阶段。(1)在达到极限承载力100kN以前的阶段,滞回曲线较为饱满,减震耗能能力较好。支撑达到极限承载力时对应的框架侧移值为15mm,结合框架荷载-侧移曲线,此时整体结构的承载力也达到峰值。(2)当支撑当达到极限承载力以后的阶段,其刚度退化迅速(斜率下降明显),滞回曲线退化为扁条形,减震性能减弱。对应框架荷载-侧移曲线,此时整体结构的承载力也开始下降。

4.5 钢筋应变分析

防屈曲支撑混凝土框架中的防屈曲支撑是通过连接板与整体框架焊接在一起。连接板又是通过预埋在混凝土内的端板以及预埋钢筋与框架锚固的。而这些连接板以及预埋件的存在实际上加强了框架节点处的刚度以及强度。通过实验能验证这一点。

实验现象:(1)节点板区域的框架梁、柱处,混凝土裂缝首先出现的地方往往是节点板与梁、柱交界处,而且是在节点板预埋件以外的区域。而后预埋件以内的混凝土区域陆续才开始出现裂缝。(2)无节点板区域的梁、柱处,混凝土开裂的区域同正常混凝土框架相似,首先出现裂缝的区域均在梁、柱塑性铰计算长度范围内。

以下列出同一根受力钢筋在节点域内外的应变对比图:

35 梁上钢筋应变

36 柱上钢筋应变

 3536可以看出,节点域外钢筋的应变较节点域内钢筋的应变更大,而且更快达到屈服应变。因此在加载过程中,混凝土开裂后,该区域开裂的混凝土就不在参与受力,仅由钢筋受力。结合试验现象,节点域外的混凝土先开裂,因此该区域的混凝土先退出工作,导致节点域外的钢筋受力较节点域内的大。

5 试验小结

本试验运用拟静力的试验方法,对设计并制作出的实体框架试件进行加载。研究了防屈曲支撑混凝土框架的抗震性能。包括混凝土框架的开裂情况、各构件屈服情况以及顺序、框架荷载-侧移曲线、防屈曲支撑指挥曲线、钢筋应变情况等。主要结论如下:

1)试验过程中,发现防屈曲支撑的轴力首先达到屈服承载力。接着框架梁钢筋屈服,梁端产生塑性铰。最后框架柱内钢筋屈服,框架柱底产生塑性铰。三个构件进入屈服耗能的顺序分别为:防屈曲支撑、框架梁、框架柱。防屈曲支撑作为抗震中的“第一道防线”,先于框架构件进入塑性耗能阶段,作为减震器起到了保护框架的作用。接着框架梁进入耗能,作为“第二道防线”,保护框架柱防止结构过早发生倒塌。

2)框架的荷载-侧移曲线(恢复力模型),可根据防屈曲支撑屈服、框架柱产生塑性铰这两个重要节点,分为三个阶段。防屈曲支撑屈服前承载力上升,刚度基本保持不变;防屈曲支撑屈服后,整体刚度下降,但承载力继续上升;直到框架柱产生塑性铰前,承载力达到峰值;之后承载力和刚度退化迅速。

3)未达到极限承载力前的防屈曲支撑的滞回曲线较为饱满,但当防屈曲支撑的轴力达到极限承载力后,防屈曲支撑发生破坏,套管内混凝土出现剥落,滞回耗能的性能迅速下降。

4)试验中,防屈曲支撑与框架的协同工作较好,连接板以及各焊缝并未出现明显裂缝影响支撑的正常工作。有预埋钢筋和节点板的框架节点处,框架塑性铰均转移到节点板预埋件的区域以外。

各工况采集数据

工况1mm.xlsx

工况2mm.xlsx

工况3mm.xlsx

工况5mm.xlsx

工况7mm.xlsx

工况15mm.xlsx

工况20mm.xlsx

工况10mm.xlsx

工况25mm.xlsx

工况35mm.xlsx

工况30mm.xlsx

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