开孔三重钢管防屈曲耗能支撑性能试验研究

设计制作两种开孔三重钢管防屈曲耗能支撑和一种不开孔三重钢管防屈曲耗能支撑试件,并对其进行低周反复加载试验,研究开孔三重钢管防屈曲耗能支撑的性能、核心钢管开孔与否防屈曲耗能支撑性能的差异、开孔排数对支撑性能的影响以及支撑的恢复力模型和破坏特征,并采用ABAQUS有限元软件对其进行分析。研究结果表明：开孔三重钢管防屈曲耗能支撑的滞回性能稳定,耗能能力强;核心钢管开孔后降低了支撑的屈服点且增大了支撑的延性;开孔三重钢管防屈曲耗能支撑的恢复力模型可采用对称的双线性模型来描述;试验结果与有限元分析结果基本吻合。     

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。     

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。     

开孔钢板装配式屈曲约束支撑设计方法研究

文章结合开孔钢板装配式屈曲约束支撑研究成果和相关规范,提出开孔钢板装配式屈曲约束支撑的设计方法,给出其设计流程,并通过4个开孔钢板装配式屈曲约束支撑的拟静力试验对设计方法与流程的合理性和有效性进行验证。试验结果表明提出的开孔钢板装配式屈曲约束支撑设计方法与流程合理有效,可供实际工程使用;根据设计方法与流程得到的开孔钢板装配式屈曲约束支撑力学性能实测值与设计值吻合较好、整体与局部稳定性好,滞回性能稳定、滞回曲线饱满、耗能能力强、承载力对称性和塑性变形能力良好、抗疲劳性能稳定。     

结构的耗能减震与防屈曲支撑

防屈曲支撑作为一种新型的耗能减震构件,改进了普通支撑易受压屈曲的缺点,地震时有很好的耗能能力和延性。它与框架共同组成双重抗侧力体系,目前在美国和日本有日益广泛的应用趋势,在我国个别工程中也开始使用。结合介绍这种支撑构件及支撑框架的研究和应用现状,分析了防屈曲支撑的构造和受力机理,探讨了它的应用前景。     

环向预应力三重钢管防屈曲支撑受力性能研究

提出了一种具有环向预应力的三重钢管防屈曲支撑(three-tube buckling-restrained brace,TTBRB)。该防屈曲支撑由位于中间层提供轴向刚度和承载力并耗散地震能量的芯材钢管,以及分别位于芯材外部和内部限制芯材整体屈曲和局部屈曲的外套管和内套管等3部分组成。内、外套管与芯材钢管之间设置高分子聚乙烯材料制作的减摩层,以减小芯材轴向变形过程中内、外套管与芯材之间的摩擦力。相比用实心截面芯材的传统防屈曲支撑,用空心圆管作为芯材具有更大的回转半径;且取消了混凝土类填充材料,大幅度降低支撑自重,及混凝土损伤导致的耗能能力削弱。内、外套管能够限制芯材钢管的整体屈曲和局部屈曲,并可通过装配应力的方式对芯材钢管施加环向预应力,从而可改变芯材钢管的受拉或受压屈服强度。采用验证的有限元模型研究了内、外套管与芯材钢管之间的间隙和芯材钢管内环向预应力大小对TTBRB滞回性能的影响。分析结果表明,间隙较小时,芯材在轴力作用下的环向变形受到内、外套管的限制而产生环向应力,进一步施加环向预应力后,TTBRB的轴向拉压强度显著改变。仅外套管与芯材套管之间存在间隙时,TTBRB在受拉时可提前屈服,在受压时屈服强度不受影响,应作为三重钢管防屈曲支撑优先采用的方案。     

防屈曲耗能支撑在钢筋混凝土框架结构中的耗能减震分析

以西安某5层框架为例,在适当部位布置防屈曲耗能支撑后,利用SAP2000有限元软件对设有防屈曲耗能支撑的钢筋混凝土框架结构进行耗能减震性能分析,以此说明防屈曲耗能支撑——框架结构在高烈度区的优势.     

应用防屈曲耗能支撑进行抗震加固的研究与应用

防屈曲耗能支撑作为一种具有应用前景的耗能减震构件,克服了传统支撑受压屈曲的缺点,地震时具有良好的耗能能力和延性。本文阐述了防屈曲耗能支撑的原理,介绍了其类型、性能以及应用防屈曲耗能支撑进行抗震加固的设计方法,给出了防屈曲耗能支撑在结构加固中应用的典型实例,提出了防屈曲耗能支撑应用于加固工程领域中需加强研究的一些问题。     

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。     

防屈曲支撑框架设计方法研究

采用数值手段,研究了防屈曲支撑框架和普通中心支撑框架在性能上的差异。基于弹塑性时程分析,由大量防屈曲支撑框架算例,建立支撑框架结构在大震下的层间位移角最大值随抗侧刚度比k变化的关系曲线,按照大震不倒的要求,获得k值的合理取值范围。分别对不同k值下支撑框架结构的设计进行研究,得到相应k值下允许设计的最弱框架(即框架设计的临界点),供结构设计参考。     

防屈曲耗能钢支撑设计方法的研究

介绍了防屈曲耗能钢支撑的研究和应用现状,结合现有文献和本文作者的防屈曲耗能钢支撑试验研究,分析了其受力性能及其影响参数。依据FEMA450的有关规定和我国规范,建议了防屈曲耗能钢支撑设计计算方法,包括:(1)防屈曲耗能钢支撑的布置设计要求;(2)防屈曲耗能钢支撑保证核心钢支撑强度充分发挥的整体稳定性设计条件;(3)外包约束的抗弯及抗裂设计要求,及其外包约束钢筋混凝土和外包约束钢管混凝土的计算方法;(4)根据试验研究结果,建议了无粘结层、端部间隙和节点连接构造的设计要求及构造措施。最后给出了防屈曲耗能钢支撑的设计流程。     

防屈曲支撑节点连接设计的研究

为了改善传统支撑结构受压屈曲破坏的缺点,研究出一种新型的不易屈曲的支撑构件--防屈曲支撑,介绍了防屈曲支撑的组成及性能特点,探讨了防屈曲支撑节点设计的内容及其设计原则,以供参考借鉴.     

两端铰接防屈曲支撑的受力性能及设计方法

在两端铰接的防屈曲支撑中,内核构件的端部构造不仅影响端部构件段的承载力,而且影响支撑的整体受力性能。通过理论推导与有限元分析,对内核构件端部具有外伸屈服段、加强段的两端铰接防屈曲支撑的破坏形式以及整体受力性能进行了研究。研究表明：在轴压力作用下,内核构件外伸屈服段、加强段会发生侧向变形,进而对外围约束构件产生附加偏心距,对外围约束构件的受力不利;当内核构件外伸段过长时,外伸段会发生弯折破坏。对端部局部内核构件段隔离体作受力分析,可得到一种简化计算模型,采用迭代算法,可偏于安全地确定内核构件外伸段变形对外围约束构件端部产生的附加偏心距。考虑附加偏心距的影响,给出了两端铰接防屈曲支撑的整体设计方法。     

基于能量平衡的梁柱刚接防屈曲支撑钢框架设计方法

针对梁柱刚接的防屈曲支撑钢框架,根据能量平衡的概念提出基于能量的抗震设计方法,使结构在罕遇地震作用下满足给定的目标位移。设计方法以钢框架与防屈曲支撑在目标位移下耗散的能量之和等于地震输入能量为准则进行能量分配。地震输入能量以原钢框架的地震输入能量为基准,计入结构周期和延性变化的影响进行调整后得到,并以结构在位移幅值下循环1周耗能作为总耗能。建立防屈曲支撑的耗能需求曲线和目标位移下的耗能能力曲线,求得防屈曲支撑的截面面积。应用此方法设计3跨5层的防屈曲支撑钢框架结构,采用ANSYS软件建立有限元模型,对所设计的钢框架结构进行罕遇地震作用下的时程分析,结果表明：应用此方法设计的梁柱刚接防屈曲支撑框架在地震作用下最大层间位移角与给定的设计目标较为一致,所设计的结构安全可靠。     

Experimental study on hysteretic performance of steel-plate assembled buckling-restrained brace

提出一种钢板装配式屈曲约束支撑,支撑的各部件由钢板装配而成,在一字形核心单元局部进行了开孔,以实现定点屈服和多点屈服耗能,外约束单元端部采取了局部加强措施,以避免端部局部失稳破坏。设计、制作了3个试件,对其进行低周反复加载试验,研究核心单元开孔、支撑端部构造以及支撑固接和铰接连接形式对屈曲约束支撑滞回性能的影响。研究结果表明：该种支撑的滞回曲线饱满,耗能性能稳定,等效黏滞阻尼比在0.37~0.48之间;支撑延性好,累计塑性变形能力强;在设计位移下支撑拉压不均匀系数能够满足规范要求;支撑恢复力模型可采用双线性模型模拟;核心单元开孔可实现定点屈服和多点屈服耗能;支撑端部的加强措施对端部起到了保护作用;端部无论采用固接还是铰接都可以保证支撑的工作性能。     

防屈曲耗能钢支撑的试验研究

结合自行设计的外包钢筋混凝土防屈曲耗能钢支撑的工程应用项目,完成了7个防屈曲耗能钢支撑和3个普通钢支撑的反复单轴受压和反复拉压试验,比较了两种支撑的受力性能差别。试验研究表明,所设计的防屈曲耗能钢支撑,能使核心钢支撑材料的拉、压强度得到充分发挥;核心钢支撑截面屈服前未发生失稳破坏,达到了防屈曲的目的;核心钢支撑与混凝土之间的无粘结构造措施达到预期要求,且在反复拉压受力下的低周疲劳性能满足工程要求。根据试验结果,提出了防屈曲耗能钢支撑的端部构造措施。     

基于ANSYS约束屈曲支撑框架结构分析

传统的耗能支撑框架结构具有较好的经济性,但是,在中震和强震时,支撑会发生受压屈曲。利用ANSYS模拟约束屈曲支撑框架在地震作用下的结构响应,采用理想弹塑性模型模拟屈曲约束支撑的滞回性能,分别在中震烈度和大震烈度下,对一般框架结构和约束屈曲支撑框架结构进行非线性时程分析,得到结构响应。分析结果表明,约束屈曲支撑结构减震效果良好。