双核芯全钢防屈曲支撑的设计与试验

为了解防屈曲支撑作为抗侧力构件的性能,设计一种可拆解组合的全钢双核芯防屈曲支撑,并通过拟静力试验,研究了其承载能力和耗能特性.首先通过一个单核芯试件的试验发现了设计和锚固的不足,改进后成功获得了单、双核芯试件的荷载位移曲线和低周疲劳曲线,并通过研究曲线特征和规律,取得了强度、变形、耗能等设计参数,最后用Bouc-Wen模型对防屈曲支撑进行了地震作用下的数值模拟.试验和分析结果表明:防屈曲支撑克服了普通支撑受压屈曲的缺点,滞回曲线拉压基本对称,呈饱满的梭形,具有较高的阻尼比,且往复荷载下耐疲劳.Bouc-Wen模型可以较好地模拟其滞回性能.所设计的双核芯支撑性能稳定,组装灵活,适合工程应用.     

防屈曲支撑混凝土框架结构地震损伤分析

为了研究防屈曲支撑对往复荷载作用下混凝土框架结构损伤发展的影响,基于5榀不同跨度、不同支撑布置情况的防屈曲支撑混凝土框架拟静力试验结果,开展了防屈曲支撑混凝土框架地震损伤发展规律的研究分析。利用已有的地震损伤模型计算不同支撑形式下的防屈曲支撑混凝土框架的损伤指标,根据计算结果分析结构的损伤演化规律,并与防屈曲支撑混凝土框架结构在往复荷载作用下实际的性能演变和损伤发展情况进行对比分析。分析结果表明:相比于其他损伤模型,Gosain模型、Hwang模型及欧进萍模型能较为准确地反映防屈曲支撑混凝土框架在往复荷载作用下的损伤发展规律,可用于描述该类结构损伤演化,且对于不同的支撑形式,采用偏心支撑的混凝土框架结构在加载后期损伤的发展较平缓,说明耗能梁段利用其塑性耗能有效延缓了结构的损伤发展,避免结构发生过早破坏。     

防屈曲支撑-混凝土框排架结构抗震试验及设计建议

为了研究防屈曲支撑-混凝土框排架结构的抗震性能,以某双跨框架和排架组成的钢筋混凝土火电厂主厂房为原型,设计制作了一榀四层防屈曲支撑-钢筋混凝土框排架结构试件,通过水平静力反复加载试验,研究其裂缝开展及损伤机制、滞回曲线、刚度退化规律、结构变形能力、防屈曲支撑耗能能力等.研究结果表明:结构水平力-顶点侧移滞回曲线饱满,防屈曲支撑与主体结构协同工作性能好,可实现这种结构体系的消能减震耗能机制,实测应变和应力应变曲线得到的防屈曲支撑轴力-轴向位移曲线显示其耗能效果显著,增加结构阻尼比.针对除氧间及煤仓间底部2层的抗剪构造设计、煤仓间刚性层(由钢梁、钢支撑及混凝土梁组成)的薄弱部位设计、BRB支撑形式及单榀结构试验模型设计试验等提出了建议.     

输电塔斜材防屈曲加固的试验与数值研究

组合角钢截面常被用作输电铁塔的支撑斜材,斜材是输电塔的主要抗侧力构件,其一旦在极端荷载条件下发生屈曲破坏会极大的提升倒塔的风险,威胁输电线路的安全运行.文中以T型双角钢截面斜材为例,提出了一种以防屈曲支撑技术为基础的输电塔斜材加固方法,通过拟静力试验证明了加固方法的有效性,并通过数值模拟进行参数分析,研究主要几何参数(...     

防屈曲支撑钢框架的抗震性能研究

本文采用ANSYS抗震性能软件,建立了防屈曲支撑钢框架有限元计算模型,通过建模计算验证了防屈曲支撑框架体系优越的结构性能.     

加劲肋对外伸端板连接火灾下破坏模式的影响

为研究外伸端板连接节点火灾下的破坏模式及承压加劲肋厚度对节点耐火性能及柱稳定性的影响,研究了热力耦合作用下节点的响应.采用钢结构设计理论和非线性有限元分析方法研究了节点火灾下的破坏模式、承压加劲肋的失稳及加劲肋厚度对节点耐火性能及柱稳定性的影响.结果表明:火灾下节点的破坏模式为:首先在端板和柱翼缘承拉区发生弯曲大变形,之后承压部分局部失稳并最终导致节点丧失承载力;承压加劲肋厚度对节点耐火性能有较大影响,火灾下加劲肋受到不断加大的热应力作用,但其临界应力随材料刚度退化而不断降低,较薄的承压加劲肋易发生失稳并引发柱腹板局部屈曲导致节点失效.适当增加承压加劲肋厚度可防止加劲肋的屈曲并有利于柱火灾下的稳定.     

防屈曲支撑的力学性能研究

为检验防屈曲支撑的构造和抗震性能,对所设计的两个T型截面防屈曲支撑试件进行了低周反复加载静力试验,研究了包括力-位移滞回曲线、力-应变曲线、最大轴向拉压力变化等在内的力学性能.试验表明：试件荷载-位移滞回曲线稳定、饱满、对称,塑性性能良好;试件的力学性能在拉、压状态下基本保持对称性;钢材品种、截面形式对防屈曲支撑的力学性能几乎没有影响.研究表明,防屈曲支撑构造合理,不会发生受压屈曲失稳,具有一定的刚度,同时又具有良好的耗能性能和抗疲劳性能,是一种新型的耗能支撑.     

屈曲约束支撑滞回性能的影响因素

为检验不同连接方式及构造方式对屈曲约束支撑滞回性能的影响，设计了螺栓连接和铰接2种连接方式，“十”字形、“T”形及“一”字形3种芯材截面形式，端部焊接型及中部切削型2种芯材制作方式，沿芯材纵向全长焊接及仅在工作段焊接2种组合方式共7个屈曲约束支撑试件。通过拟静力加载试验，分析了屈曲约束支撑的承载力、割线刚度、耗能系数及延性等变化规律。结果表明：7个试件的滞回曲线饱满稳定、耗能能力强；承载力、耗能系数及延性均随加载位移的增大而增大，割线刚度随加载位移的增大而降低，恢复力模型具有典型的双线性特征；连接方式及构造特性对屈曲约束支撑的滞回性能不产生明显影响，芯材材料性能、宽厚比、间隙与芯材厚度的比值是影响其滞回性能的主要因素。结果表明，两角钢具有协同的工作性能；提高焊接质量、增大限位卡附近过渡圆弧的曲率半径分别是增强两种类型屈曲约束支撑稳定滞回的主要工艺及构造措施。     

组合热轧角钢防屈曲支撑构造及抗震试验

提出用热轧角制作钢防屈曲支撑,简称BRAB.设计制作了2种组合截面,即等肢双角钢错十字截面和不等肢双角钢T字截面,共4个防屈曲支撑试件.为检验其构造合理性及抗震性能,进行了低周反复荷载加载试验.对试件的力一位移滞回曲线、割线刚度及其退化规律、等效黏滞阻尼比等抗震性能进行了研究.结果表明,所研制的这种组合热轧角钢防屈曲支撑构造合理、工作可靠、耗能能力强、抗震性能优越.     

位移模式下的防屈曲支撑工作机理

结合两种截面、两种组合方式4个防屈曲支撑试件的低周反复变幅加载静力试验,分析了位移模式下包括荷载-位移滞回曲线、钢芯与外套管相对位移关系、外套管跨中侧向位移及零荷载位移变化规律等在内的力学性能,研究了防屈曲支撑的工作机理及构造要求.研究表明,试件构造合理,滞回曲线稳定、饱满、规律性好;加载过程中,荷载和位移的变化具有不同步性,体现了钢芯的塑性变形;零荷载位移的变化规律是防屈曲支撑力学参数非对称性的表现,体现着支撑内部构造的合理性;间隙大小、限位卡、钢芯与外套管相对刚度是支撑构造设计的关键环节.     

混凝土框架-防屈曲支撑结构周期折减系数研究

由于规范没有对混凝土框架-防屈曲支撑结构的周期折减系数的取值给出建议, 故考虑填充墙的非线性, 通过有限元分析研究了48个工况条件下的混凝土框架-防屈曲支撑体系在不同设防目标下周期折减系数的变化规律和取值问题.结果表明:该结构体系的周期折减系数取值与抗震设防目标位移有关, 在相同的目标位移下, 结构体系对周期折减系数的影响不大.最后, 对框架-防屈曲支撑结构体系的周期折减系数取值提出了建议.     

带防屈曲消能杆的自复位钢柱脚抗震性能试验

提出带防屈曲消能杆的自复位钢柱脚,对其受力机理进行了分析。将自复位参数(β_(sc))和框架柱轴力作为设计变量,设计制作了四组柱脚试件,通过低周往复荷载试验,对比分析了结构的受力发展过程、自复位能力、变形能力和耗能能力。结果表明:柱脚试件的塑性变形集中于消能杆,对损伤的消能杆更换后,柱脚抗震性能得以快速恢复,实现了预期的设计意图;试件的荷载-位移滞回曲线为典型的"双旗帜"形,卸载后最大残余层间位移角仅为0.001 rad,具有良好的自复位能力;通过对位移延性系数和等效黏滞阻尼系数的分析,表明自复位柱脚具有良好的变形能力和耗能能力;随着β_(sc)参数增大,柱脚自复位能力提高,承载力和耗能能力降低,而对变形能力影响不大;随着框架柱轴力增大,自复位能力和承载力提高,变形能力降低,而对耗能能力影响不大。     

摩擦耗能支撑的试验研究

本文对摩擦耗能支撑进行了低周反复荷载试验研究，同时对摩擦耗能器中有与无摩擦片的情况进行了对比试验，结果表明，摩擦耗能支撑具有稳定的滞回性能和极好的耗能能力，摩擦片的类型与性能对摩擦耗能支撑的性能有较大的影响。     

多高层框排架-支撑结构减震设计及试验研究

为了解决多高层框排架-支撑结构存在的抗震能力较弱、出现薄弱层等问题,以某典型多高层框排架-支撑结构为实例,基于防屈曲支撑( buckling-restrained brace, BRB)消能减震技术设计了3种减震方案,并通过有限元软件对原结构及各方案进行了弹塑性分析。分析结果表明：3种方案均可改善层间位移角分布,提高结构抗震性能,其中降刚度方案的经济性及减震效果均较好。按1：10缩尺比例分别设计制作原结构及降刚度方案试验模型,通过静力往复加载试验,验证了减震方案提高结构阻尼比及抗震性能的效果。     

摩擦消能支撑的试验研究

为了解决高层钢结构中普通中心支撑工作性能较差的问题,以提高高层钢结构的抗震性能,本文作者设计讨论了一种摩擦型滑动消能支撑。在试验基础上,对其工作机理进行了初步探讨,分析了其恢复力特性及其影响因素。试验表明,这种摩擦消能支撑与普通支撑相比,能够耗散较多的能量,而且支撑中应力始终保持在可控制的弹性范围内。在增加结构延性和消耗能量等抗震特性方面,这种消能支撑是很有效的。     

T形钢管混凝土组合柱-钢筋混凝土梁外伸端板连接节点抗震性能试验研究

为了研究T形钢管混凝土组合柱-钢筋混凝土梁外伸端板连接节点的抗震性能,按1:2的比例设计并制作了9个试件进行低周往复荷载试验。观察了试件的受力过程和破坏形态,得到了试件的滞回曲线和骨架曲线,分析了节点的荷载特征值、延性、耗能性能和刚度退化。试验结果表明：此类节点滞回曲线饱满,延性系数均大于3.48,粘滞阻尼系数均大于1.5,具有良好的抗震性能。加长牛腿长度能提高节点的初始刚度和极限荷载;增加端板厚度和设置加劲肋,节点的极限荷载和耗能性能提高,且加劲肋对薄端板的影响比厚端板显著;增大螺栓直径能提高初始刚度,但对节点承载力影响有限。     

轴压杆偏心支撑的有效性及Hartford体育馆网架破坏原因分析

本文研究跨中截面有侧向偏心支撑的双轴对称截面压杆的屈曲问题,重点讨论了支撑偏心大小变化对压杆承载力的影响。研究发现,如压杆侧向无支撑时发生弯曲屈曲,那么为提高压杆承载力而设置带有偏心的侧向支撑是不利的;反之,如压杆无侧向支撑时发生扭转屈曲,那么,偏心支撑比中心支撑能更有效地提高压杆的屈曲荷载。基于上述结论,本文对Hartford体育馆网架倒塌事故进行了分析,并指出了事故的两个主要原因。     

圆弧齿线圆柱齿轮弯曲失效试验研究

本文通过6对齿轮试件的弯曲疲劳运转试验,分析了圆弧齿线圆柱齿轮几种典型的弯曲失效形式,断齿失效机理及不同因素对轮齿弯曲强度的影响,并提出了提高该齿轮承载能力的措施。