PDF《自复位 隅撑钢结构 耐震行为》

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2015 土木水利 第四十二卷 第二期 自复位隅撑钢结构耐震行为 结构承载行为 预力梁柱接头接合强度 预力梁柱接合之开角行为可以双线性模型表示之 [5] ,其弯矩与转角关系如图

3 所示.当结构中仅含预 力构件时,其结构行为如图 3(a) 所示,图中 A 点表示 初始预力於结构所产生之接头结合弯矩,当外力所形 成之弯矩小於此结合弯矩时,梁柱接头尚未开角(gap opening) ,当外力所形成之弯矩大於结合弯矩,此时梁 柱介面开角,其劲度来自於预力构件,此形成一双线 性之特性.若结构中仅含消能系统时,其结构迟 为如图 3(b) 所示,图中 B 点表示消能元件的降伏点, K2 及K3 分别为消能构件降伏前、后的劲度.若结构同 时含有预力系统及消能系统时,其结构迟形缤 3(c) 所示. 摩擦机制承载行为 摩擦消能机制系於接头介面开角后,以一稳定之 形式进行,如图 4(a) 所示 [6] ,设计上可於梁上下翼板 设置开槽钢板提供摩擦机制,如图 4(b) 所示,接头所 承受之弯矩 M 为: (2) 其中,P = 预力系统之合力,d1 = 开角支点至摩擦力的 距离,d2 = 开角支点至梁之中心线的距离,Ff = 摩擦 力. (3) 其中,μ = 摩擦系数,N = 螺栓正向力. 将其整理后,P 之大小可简化为下式: (4) 公式 (4) 中,kb = 梁之劲度,ks = 预力系统之劲度,T0 = 预力系统之初始预力.由此式可知,在梁柱介面开 角前,梁柱间之结合力 P 约等於 T0,当梁柱介面开角 后,其恢复力会因开角角度增大而增加. (a) 预力钢腱之受力行为 (b) 消能钢棒之迟形 (c) 预力接头之迟形 图3预力梁柱接头迟形[5] (a) 梁柱介面开启之力学行为 (b) 接头受力之内力分布图 图4摩擦消能接头示意图[6] 图1隅撑抗弯构架 图2双重自复位隅撑构架 简化模型 本研究探讨之自复位梁柱接头系由预力系统及消 能系统共同提供,因此其关系如下: (1) 其中:MPTED = 自复位梁柱接头可承受之弯矩强度,MPT = 预力构件所提供之弯矩强度,MED = 消能构件所提供 之弯矩强度.

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2015 土木水利 第四十二卷 第二期 钢结构创新与挑战 具摩擦机制之自复位梁柱接头强度 本研究研拟之自复位梁柱接头配置如图

5 所示, 预力系统系由预力钢棒提供,消能系统则由消能钢棒 及黄铜摩擦来提供,依配置之不同,其强度可由以下 公式表示: 当梁柱接头介面尚未开角时,系统之侧向强度 P 为: (5) 其中,P = 系统所受侧向力,Fp = 初始预拉力,FE = 消 能钢棒初始拉力(如初始无施加可忽略) ,d

1、d2 = 钢 棒至支点距离,Ff = 摩擦力(如无施加可忽略) ,D = 梁有效深度,L = 侧向力至接头试验区之距离. 当梁柱接头开角后,可利用相似三角形(如图

6 所示) ,推求钢棒间之变形关系及钢棒受力: (6) (7) 由此可以求得介面开角后达降伏之强度 Py 为: (8) 其中,Py = 系统降伏强度,FPy = 预力钢棒降伏强度, FEy = 消能钢棒降伏强度. 试验计画 本研究共包含不同接合强度之自复位梁柱接头构件 试验及

7 组单层单跨构架试验,构件材质均为 A36,柱构 件为 H250 u

250 u

9 u 14,梁构件为 H200 u

200 u

8 u 12, 构架有效柱高为 2,520 mm,有效跨度为 4,744 mm,隅撑 构件使用 H125 u

125 u 6.5 u

9 断面制作,提供自复位机制 之钢棒为 A490 高拉力钢棒,提供消能机制之钢棒为 A307 钢棒,摩擦机制使用 C2600 黄铜片进行摩擦消能.自复位 梁柱接头构件试验之试体位移比为施力点之位移与施力点 至接头试验区高度(2,511 mm)之比值,单层单跨构架试 验中之位移比则为施力点位移与有效柱高(2,520 mm)之 比值,自复位隅撑之设计如图