Page 218 - 《振动工程学报》2025年第8期
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1858                               振   动   工   程   学   报                               第 38 卷

                  随着木材资源的短缺和环境保护以及结构耐                           型阻尼器的的钢结构仿古建筑梁‑柱节进行了试验
                                    ［1］
              久、防火和大空间的需求 ，近年来中国传统建筑和                           研究。
              现代钢结构相结合发展成的钢结构仿古建筑得到广                                 黏滞阻尼器本身不储存刚度，对结构影响不大，
              泛应用 。吴琨等        ［3‑4］ 等阐述了仿古建筑现代结构设               并且在小位移时也能发挥较好作用，可有效消耗地
                    ［2］
              计过程中常用的结构体系选择和结构构件布置方                             震能量，地震后阻尼器无屈服现象，一般可以重复使
              法。文献［5‑6］进行了 4 个不同轴压比和上柱长细                        用。因此，本次试验基于减震技术并考虑仿古建筑
              比的仿古建筑钢结构变截面异形转换柱的低周反复                            的独特形制，在仿古建筑的“雀替”处设置黏滞阻尼
              荷载试验，表明在焊缝质量良好的情况下上下柱连                            器并进行动力加载试验。本文研究黏滞阻尼器对钢
              接方式可靠，具有良好的耗能能力。文献［7‑8］进行                         结构仿古建筑异形节点在动力加载作用下的变形发
              了 4 个不同轴压比和上柱长细比的仿古建筑钢结构                          展及力学性能的影响进行对比分析，研究结果可为
              斗栱檐柱的低周反复荷载试验和有限元数值分析，                            钢结构仿古建筑的设计和加固改造提供数据参考。
              研究结果表明栌斗焊缝开裂，上柱根部连接处焊缝
              是受力薄弱位置，试件变形性能和耗能能力良好。                            1 试验概况
                  仿古建筑钢结构继承古建筑的形体，其梁‑柱节
              点有单梁‑柱和双梁‑柱之分，且梁下常布置雀替作                           1. 1 试件设计及制作
              为装饰性构件，但梁‑柱连接方式却由半刚性榫卯连
                                                                     本次试验是在课题组仿古建筑钢结构双梁‑柱
              接变成了刚性连接。仿古建筑中雀替主要用作建筑
                                                                节点抗震性能试验的基础上改进设计                  ［10］ 。试件原型
              外观装饰，在结构上的作用几乎被忽略，如图 1 所
                                                                尺寸来自二等殿堂式仿古建筑在水平荷载作用下
              示。薛建阳等      ［9‑10］ 进行了仿古建筑钢结构双梁‑柱节
                                                                梁‑柱反弯点之间的部分，并且按照宋代《营造法式》
              点的抗震性能试验和有限元分析，结果表明梁‑柱连
                                                               “材分等级”制进行换算           ［22］ 。“材”是宋代建筑使用的
              接部位，尤其是由额（下梁）下翼缘和柱壁连接处的
                                                                基本模数，“分”是与“材”联系的最小尺寸单位。材
              焊缝容易断裂。文献［11］制作了仿古建筑殿堂式平
                                                                高 和 材 宽 分 别 划 分 为 15 份 和 10 份 ，每 一 份 称 为 1
              面钢框架，试验结果表明：“雀替”位置构件最先屈
                                                                分。1 分折算为现代尺寸为 17.16 mm。试验构件用
              服，是钢结构仿古建筑的第一道抗震防线。因此如                            材等级为二等材，计算得檐柱柱径为 42 分，对应现
              何发挥“雀替”构件的抗震作用成为了重要的研究                            代尺寸为 720 mm。考虑试验室加载装置的条件和
              课题。                                               现有无缝圆钢管的规格尺寸，确定试验所用构件的

                                                                檐 柱 直 径 为 274 mm ，因 此 最 终 选 用 模 型 比 例 为
                                                                1∶2.6。其他主要尺寸：阑额截面高为 30 分，宽为 20
                                                                分，由额截面高为 27 分，宽为 18 分。雀替的水平长
                                                                度占开间净面宽的 1/4，高度取本身长度的一半，厚
                                                                度 取 柱 径 的 3/10。 雀 替 水 平 长 度 最 大 约 为 1.35~
                                                                1.8 m。缩尺后给外部包装留有一定的装饰空间，最
                                                                终确定阻尼器总长度约为 0.77 m，放置后的水平跨
                                                                度为 0.772 m，和柱夹角为 60°。
                         图 1  仿古建筑梁-柱节点示意图
                                                                     共设计制作了 6 个仿古建筑钢结构节点试件，
              Fig. 1  The lintel-column joints of pseudo-classic architecture
                                                                包含单梁‑柱节点（SBJ）系列和双梁‑柱节点（DBJ）
                  近年来 ，将被动耗能减振技术应用于梁‑柱节                         系列两组。每个系列分别有 3 个节点试件，包括 1 个
              点，以提高其抗震性能成为趋势               ［12］ 。国内外学者通         未设置黏滞阻尼器的节点试件和 2 个设置黏滞阻尼
              过 在 梁 ‑柱 连 接 处 设 置 摩 擦 阻 尼 器    ［13‑15］ 、金 属 阻 尼  器的节点试件，主要参数如表 1 所示。试件尺寸如
              器 ［16‑18］ 、黏弹性铅芯阻尼器     ［19］ 等来提高节点力学性            图 2 所示，实测钢材的物理力学性能指标如表 2 所
              能。研究表明设置阻尼器的梁‑柱节点具有良好的                            示，试件加工现场照片如图 3 所示。所有试件均采用
              承载力，阻尼器直接参与耗能，实现了“承载‑耗能”                          Q235B 钢，柱轴压比均为 0.3（对应轴压力 560 kN），
              双重功能，提高了结构的整体抗震性能。国内学者                            其中檐柱采用无缝圆钢管；梁截面形式均采用抗震
              对于阻尼器在仿古建筑梁‑柱连接处的应用也进行                            性能更好的箱形截面；上部方钢管柱采用钢板焊接，
              了一些探索。董金爽等           ［20］ 和 QI 等 ［21］ 分别对设置黏      插入下部檐柱内对应阑额（上梁）下翼缘高度处，并
              滞阻尼器的混凝土仿古建筑梁‑柱节点和设置摩擦                            通过四周的四块竖向加劲肋板和底部的水平环板连
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