开槽式三重钢管防屈曲耗能支撑试验研究

基于核心单元局部削弱相当于其他部位加强的新型防屈曲耗能支撑设计原理,设计了开槽式三重钢管防屈曲耗能支撑和普通三重钢管防屈曲耗能支撑,对7个支撑构件在轴向循环往复荷载作用下的性能进行了拟静力试验研究和有限元模拟分析,研究开槽式三重钢管防屈曲耗能支撑的滞回性能、恢复力模型、破坏特征以及不同开槽数量对支撑性能的影响情况。研究结果表明:开槽式三重钢管防屈曲耗能支撑在受拉和受压时都能屈服而不屈曲,其轴力-位移滞回曲线稳定、饱满,对称性和规律性好;开槽式支撑的屈服荷载和屈服位移小于不开槽支撑,具有提前屈服的功能,开槽不影响支撑的整体承载力,开槽式支撑的恢复力模型可以采用对称的双线性恢复力模型来描述;开槽可以使支撑的薄弱部位从核心钢管端部转移到开槽部位,使支撑具有定点屈服的功能,避免了支撑端部破坏。     

开孔与开槽式三重钢管防屈曲耗能支撑设计方法研究

开孔与开槽式三重钢管防屈曲耗能支撑是依据"核心单元局部削弱相当于其他部位加强"的新型防屈曲耗能支撑设计原理设计而成的。通过对核心单元局部开孔或开槽使支撑薄弱部位由端部转移到开孔或开槽部位,具有定点屈服的功能,提高了支撑的延性,是性能良好的耗能减震构件。结合国内外相关规范,通过理论分析和有限元模拟,提出开孔和开槽式三重钢管防屈曲耗能支撑的设计方法,包括开孔和开槽式三重钢管防屈曲耗能支撑承载力的计算方法,核心钢管和内外钢管的设计方法及支撑节点的设计方法。最后通过试验验证该方法的正确性。     

开孔式三重钢管防屈曲耗能支撑性能试验研究

基于"核心单元局部削弱相当于其他部位加强"的新型防屈曲耗能支撑设计原理,设计6种不同构造的三重钢管防屈曲耗能支撑,每种支撑制作3~4个模型共22个支撑模型,对其进行低周反复加载试验,得到每个支撑模型在试验过程中的关键现象和力-位移滞回曲线,并研究核心单元钢管开孔类型、开孔位置数量以及钢管间的缝隙大小对支撑性能的影响。研究结果表明:三重钢管防屈曲耗能支撑核心单元钢管开孔可以减小支撑的屈服位移和屈服荷载,且开孔对支撑的承载力、耗能系数和等效黏滞阻尼比基本没有影响,用普通钢材实现了低屈服点钢的性能;核心单元钢管开孔可以使支撑具有定点屈服的功能,既明确了设计目标,又简化了设计和构造,避免了支撑端部加强制作工序,且开多排孔时可以起到分散钢管变形的作用,开孔式三重钢管防屈曲耗能支撑比不开孔支撑具有更加优良的性能。     

二重钢管防屈曲支撑的性能研究

设计了两种二重钢管防屈曲耗能支撑试件,对其进行了性能试验,研究了这两种防屈曲耗能支撑的受力过程和耗能机理、约束单元钢管与核心单元钢管之间的间隙对支撑性能的影响,对比分析了这两种类型防屈曲耗能支撑的能量耗散系数和等效粘滞阻尼比,用ABAQUS有限元软件对这两种防屈曲耗能支撑进行了数值模拟并和试验结果进行了对比分析。研究结果表明:二重钢管防屈曲耗能支撑滞回曲线饱满,对称性、规律性、稳定性好,耗能能力强。     

不同宽厚比对三重方钢管防屈曲耗能支撑性能影响分析

采用ABAQUS有限元软件分别对开槽核心方钢管和三重方钢管防屈曲耗能支撑进行屈曲分析和滞回性能分析,研究不同宽厚比对其性能的影响规律.结果表明:宽厚比大小对开槽方钢管屈曲模态和三重方钢管防屈曲耗能支撑的性能有较大影响;方钢管核心单元1、2阶屈曲模态为局部屈曲时,三重方钢管防屈曲耗能支撑的最大拉压承载力提高较之方钢管核心...     

新型外包钢筋混凝土钢管防屈曲耗能支撑性能

研制了一种新型外包钢筋混凝土钢管防屈曲耗能支撑,设计6个新型外包钢筋混凝土钢管防屈曲耗能支撑试件,对其进行轴向循环荷载试验,并对其中的4组试件采用ABAQUS有限元数值模拟分析。研究结果表明：新型外包钢筋混凝土钢管防屈曲耗能支撑在受拉和受压时都能屈服而不屈曲,支撑的滞回曲线稳定、饱满,具有稳定的承载能力和良好的滞回耗能能力;新型外包钢筋混凝土钢管防屈曲耗能支撑的恢复力模型可采用双线性模型来描述;新型外包钢筋混凝土钢管防屈曲耗能支撑构造合理,耗能机理明确,采用钢筋混凝土约束核心钢管的设计思想是可行的。     

开槽式三重钢管防屈曲耗能支撑试验研究与有限元模拟

依据"核心单元局部削弱相当于其他部位加强"的新型防屈曲耗能支撑设计原理,设计开槽式三重钢管防屈曲耗能支撑和普通三重钢管防屈曲耗能支撑,对其在轴向循环荷载作用下的滞回耗能性能、疲劳性能和破坏特征进行试验研究和数值模拟,并将试验研究结果与数值模拟结果进行对比分析。研究结果表明:开槽式三重钢管防屈曲耗能支撑在受拉和受压时都能屈服而不屈曲,其轴力-位移滞回曲线稳定、饱满,对称性和规律性好;开槽式支撑的屈服荷载和屈服位移小于不开槽支撑,具有提前屈服的功能,开槽不影响支撑的整体承载力,开槽式支撑的恢复力模型可以采用对称的双线性恢复力模型来描述;开槽可以使支撑的薄弱部位从核心钢管端部转移到开槽部位,使支撑具有定点屈服的功能,避免支撑端部破坏。     

开长孔式叠层钢管屈曲约束支撑试验研究

设计一种开长孔式叠层钢管屈曲约束支撑,该种屈曲约束支撑采用三种不同尺寸的Q235钢管型材进行组合,并对承受轴力的芯材钢管进行开长孔削弱|通过对5个试件进行轴向低周往复加载试验,研究了不同开孔率,开孔数量对其承载力,变形性能,滞回耗能性能,骨架曲线以及破坏形态的影响。研究结果表明：此种开长孔式叠层钢管屈曲约束支撑的构造合理,在开孔率合理的情况下,支撑变形能力强,低周疲劳性能好,滞回曲线饱满,可以提供30%~42%的附加等效阻尼比。     

防屈曲支撑加固钢筋混凝土框架拟静力试验设计

防屈曲耗能支撑由于兼具普通支撑和金属阻尼器双重功能,近年来在高抗震设防烈度地区的新建筑结构设计和既有结构抗震加固中得到越来越多的应用。本文以河北省图书馆抗震加固工程为依托,从图书馆原结构中选取单榀、单层、单跨钢筋混凝土框架的1/2缩尺模型作为试验模型,制作两榀钢筋混凝土框架试件,并对其中一榀框架用课题组自主研发的一种组合钢管混凝土式防屈曲耗能支撑进行加固。对两榀框架试件分别进行拟静力试验,来考察防屈曲支撑对钢筋混凝土框架的强度、刚度、延性和耗能能力等抗震性能的影响。有限元分析结果表明,未加固框架试件的强度和刚度低、耗能能力较差;防屈曲支撑加固的框架试件的强度和刚度显著提高,耗能能力较好;防屈曲耗能支撑具有很好的滞回性能。本文的试验设计可为相关抗震分析和试验设计提供参考。     

矩形钢管腹板开孔耗能支撑滞回性能分析

中心支撑横向刚度大,但在发生地震时容易失去稳定性。为避免支撑失稳,提出了矩形钢管腹板开孔耗能支撑。矩形钢管腹板开孔耗能支撑是由开孔腹板和矩形传力方钢通过焊接连接组成的新型开孔腹板耗能支撑。采用ABAQUS有限元软件分析了各设计参数对其滞回性能、刚度、承载力的影响,为工程实践提出有效的建议。结果表明:该支撑滞回曲线饱满,耗能能力强,变形能力好。开孔腹板的厚度、开孔长度以及开孔宽度等参数,矩形钢管腹板开孔耗能支撑主要依靠耗能短柱发生塑性变形耗散能量。开孔腹板的厚度影响对构件承载力有一定影响;开孔长度对构件滞回性能影响较小;耗能短柱的长度对构件整体的滞回性能、承载能力起到决定性因素。     

Experimental study on seismic performance of CFST frame structures with energy dissipation devices

Three model structures of concrete filled steel tubular (CFST) frame with a scaling ratio of 1:4 were designed and tested in the present study. The structural elements of the three model structures had same dimensions. Two of them were installed with a new triple-steel tube buckling-restrained brace (BRB). The seismic behaviors of the structures were evaluated by testing them with combined vertical constant compression and lateral cyclic loads. The structural performance, such as the hysteretic behavior, skeleton curve, strength degradation, stiffness degradation, energy dissipation capacity and strains at different locations of the model structures with and without BRB was discussed in detail. The results show that the CFST frame with BRB significantly improved the load bearing capacity, the deformability and the energy dissipation capacity, with the strength and stiffness degradation being obviously reduced. The CFST frame with BRB has preferable mechanical behavior and failure mode. It was verified that the new triple-steel tube BRB improves the seismic performance of CFST frame structures.     

钢管混凝土减震框架与钢管混凝土框架-剪力墙结构的对比试验研究

设计两榀比例为1:4、梁柱构件尺寸相同的试件:一榀为设置新型三重钢管防屈曲支撑的钢管混凝土减震框架,一榀为普通钢管混凝土框架-剪力墙结构。对两个试件进行反复荷载作用下的抗震性能试验,对比分析两种结构的破坏特征、滞回性能、骨架曲线、强度和刚度退化、耗能能力和关键点应变等抗震性能指标。试验结果表明:钢管混凝土减震框架结构具有与钢管混凝土框架-剪力墙结构相当的承载力,并在变形能力、延性和耗能能力等方面均有明显的提高,对刚度退化和强度退化也有明显的缓解,具有更合理的受力性能和破坏机制,新型三重钢管防屈曲支撑起到良好的耗能减震作用,有效地改善钢管混凝土框架的抗震性能。     

基于GSO算法的BRB改进Bouc-Wen模型参数识别

屈曲约束支撑(buckling-restrained brace, BRB)恢复力模型的合理与否直接影响BRB结构计算分析的准确度。改进的Bouc-Wen模型能很好地描述钢板装配式BRB的滞回特性。为了提高BRB改进Bouc-Wen模型参数识别的自动化程度及精度,采用GSO群智能搜索算法编写了BRB改进Bouc-Wen模型的参数识别优化程序。对不同屈服承载力的两根钢板装配式BRB滞回曲线进行了参数识别,把识别的滞回曲线与钢板装配式BRB试验结果所得的滞回曲线进行了对比。研究结果表明：采用GSO群智能搜索算法对BRB改进Bouc-Wen模型参数优化识别的方法可行,自动化程度高,拟合结果吻合良好,只需根据钢板装配式BRB试验结果所给出的力、位移以及对应的时间点便可实现对改进Bouc-Wen模型参数的自动识别。基于试验结果和相关参数的物理意义限定所识别参数取值范围的方法提高了GSO群智能搜索算法的识别效率。     

钢板装配式屈曲约束支撑RC框架平面#br# 外力学性能试验研究

框架平面外方向的层间侧移在一定程度上影响框架中屈曲约束支撑抗震性能的发挥。为了研究框架平面外的层间侧移作用下,节点板加边肋和屈曲约束支撑端部加强对带屈曲约束支撑钢筋混凝土框架平面外方向力学性能的影响,对3榀安装了钢板装配式屈曲约束支撑的钢筋混凝土框架试件在平面外方向进行拟静力试验。研究了带钢板装配式屈曲约束支撑的钢筋混凝土框架平面外力学性能,节点板加边肋和BRB端部加强对其自身在平面外方向的受力与变形特征。结果表明：钢板装配式屈曲约束支撑对钢筋混凝土框架平面外方向的承载能力影响很小;框架平面外变形引起屈曲约束支撑轴向变形非常微小;在框架平面外层间位侧移作用下,带节点板的BRB呈“C”形的变形模式,节点板加边肋与屈曲约束支撑端部加强的设计能减小BRB轴力对其在平面外方向变形的影响。     

用附加防屈曲支撑钢筋混凝土框架加固既有钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

利用附加防屈曲支撑（BRB）钢筋混凝土框架对既有钢筋混凝土框架结构进行减震加固。设计3榀钢筋混凝土框架,其中2榀为附加设置BRB加固框架的钢筋混凝土框架,另外1榀为纯钢筋混凝土框架以作对比。通过低周反复加载试验,验证所设计的外贴防屈曲支撑钢筋混凝土框架加固既有钢筋混凝土框架的可行性。分析既有及外贴钢筋混凝土框架的开裂、荷载 侧移滞回曲线、骨架曲线、荷载 防屈曲支撑变形曲线,以及等效黏滞阻尼比和等效刚度等特性。结果表明：所设计的附加钢筋混凝土框架、预埋件、连接构造受力可靠,附加设置BRB的钢筋混凝土加固框架具有良好的减震耗能能力;水平荷载-侧移滞回曲线圆润饱满;防屈曲支撑在小层间位移角下可屈服耗能,大位移下不失效,耗能稳定;附加框架能够显著增加既有钢筋混凝土框架结构的阻尼,有效降低地震反应,改善既有框架结构抗震性能。     

Experimental investigation of hybrid buckling-restrained braces

Though a buckling-restrained brace (BRB) has good seismic performance, it cannot dissipate energy under wind loads or weak earthquakes because its core does not yield. A hybrid buckling-restrained brace (H-BRB), which is a type of hybrid damping system consisting of a BRB member and a viscoelastic damper, has been proposed to improve the wind-resisting performance of the standard BRB. In order to evaluate the wind and seismic performance of the H-BRB system, two H-BRB specimens and one BRB specimen were tested in this study. The variable for the wind performance test was the shear action mechanism of the viscoelastic damper with and without a side connection plate, and the variable for the seismic performance test was whether a separation occurred between the steel tube and a stopper after the yielding of the steel core. The wind performance test showed that H-BRB’s mechanism could be realized only when the viscoelastic damper operated with double shear action. Also, the seismic performance test demonstrated that H-BRB could satisfy the required performance when the tube and stopper were separated after the core’s yielding.     

Tests of hysteretic behavior for unbonded steel plate brace encased in reinforced concrete panel

Quasi-static tests for ten pieces of the unbonded steel plate brace encased in reinforced concrete panel, which is referred to as the panel buckling-restrained brace (panel BRB), have been carried out. The effects of some constructional details, such as unbonded material, clearance between the panel and the brace, configuration of the steel bar and the edge reinforcement, effective width of the panel, etc., on the hysteretic behavior of the panel BRBs are examined. The results indicate that the panel BRBs with evener unbonded materials, smaller clearance and additional steel bars and ties along the encased braces exhibit better ductility and energy dissipation capacity than the others. The brace under compression appears to exhibit small amplitude flexural buckling with multiple waves, and its ultimate axial force exceeds its yield load capacity significantly due to strain hardening and frictional action. All specimens of panel BRB exhibit a stable performance under the quasi-static loading until local failure of the panel occurs by either flexure or punching shear. The results also reveal that, with the same construction details mentioned above, the hysteretic behavior of the specimens with the effective width panel almost matches that of the specimens with normal weight concrete panel, however, the former kind of panel BRB would be advantageous in the aseismic performance of the buildings because of its lighter weight.