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形状优化的装配式软钢阻尼墙抗震性能及其对钢框架结构变形的控制

2020-07-21陈岩,李妍

土木工程与管理学报 2020年3期
关键词:有限元优化结构

陈 岩 ,李 妍

(1. 长春建筑学院 土木工程学院,吉林 长春 130607;2. 吉林建筑大学 土木工程学院,吉林 长春 130118)

地震往往会造成巨大经济损失与人员伤亡,减小地震对建筑结构的损伤并在震后可快速恢复功能日益引起世界地震工程界的广泛关注[1,2]。而近年来,随着我国城市建设水平的不断提高,高层钢结构被越来越多地应用于经济核心区的工业建筑、商业建筑以及城市地标性建筑,该类建筑人口密集且功能相对复杂,一旦地震中断功能,将影响整个城市的运转,为减小结构在地震中的损伤,提高震后可快速恢复能力,一个行之有效的方法是将地震产生的能量引导到不易损伤且易于修复的构件上去,利用该类构件强大的塑性变形能力以及往复滞回性能来耗散地震能量,保护主体结构不受损伤,震后通过更换该类构件实现主体结构的功能恢复,这种构件亦称为阻尼墙。

1972年Kelly等[3]提出的剪切钢板阻尼墙(Steel Panel Wall,SPW),被广泛应用于高层结构的消能减震中,矩形耗能墙片通过焊接与其他部分连在一起,而研究表明,焊接区域存在两种不利应力,一是由弯矩与剪切力共同引起的等效应力过于集中,二是焊接热应力对阻尼墙的承载力削弱十分明显[4]。国内外学者通过引入加劲肋、局部削弱耗能墙片厚度以及运用多种材料合成等手段来改善上述问题[5~7]。但并未从根本上改善连接区域的等效应力集中以及热应力显著的问题。

本文针对上述两个问题,设计了一种无焊接装配式构造的形状优化软钢阻尼墙(Steel Optimized Panel Wall,SOPW),如图1所示。……

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