不同构造钢板装配式屈曲约束支撑性能试验研究

设计5个钢板装配式屈曲约束支撑（Buckling-Restrained Brace, BRB）试件,对其进行低周反复试验,研究无黏结材料、约束比和加载制度等对其力学性能的影响。结果表明：无黏结材料能有效减小外约束单元与核心单元之间的摩擦力,设置无黏结材料的屈曲约束支撑滞回曲线对称、饱满,耗能性能稳定,有较强的抗疲劳能力;设置无黏结材料钢板装配式屈曲约束支撑等效黏滞阻尼比曲线呈现两阶段双线性的特征;约束比小于1的钢板装配式屈曲约束支撑发生整体屈曲失稳;先压后拉和先拉后压的加载方式对屈曲约束支撑滞回性能基本没有影响;基于屈曲约束支撑先于主体结构屈服和不发生因塑性能力不足而提前破坏的设计原则,工程设计中建议屈曲约束支撑延性系数μmax＞13,累积塑性变形CPD＞1200。     

防屈曲支撑滞回性能试验研究

针对我国钢材市场,选用Q235热轧角钢设计并制作了两种截面、两种组合方式的4个防屈曲支撑试件。为检验组合热轧角钢防屈曲支撑的构造和滞回性能,进行了低周反复加载静力试验,研究了包括荷载-位移滞回曲线、割线刚度及其退化规律、等效粘滞阻尼比等在内的抗震性能。结果表明:试件荷载-位移滞回曲线稳定、饱满、对称;钢材品种、截面形式对刚度退化规律及等效阻尼比的变化规律没有影响;国产组合热轧角钢防屈曲支撑构造合理,具有良好的耗能性能和抗低周疲劳性能,是一种新型的耗能支撑。     

屈曲约束支撑国内外研究现状及工程应用

屈曲约束支撑是一种新型的无粘结耗能支撑,克服了传统支撑受压屈曲的缺点,并且其滞回曲线十分饱满,具有很好的抗震消能能力,是一种很有应用前景的结构体系。文章在前人大量试验和研究成果的基础上,介绍了屈曲约束支撑的基本原理,综述了屈曲约束支撑在国内外最新的研究成果和应用现状     

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。     

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。     

开孔钢板装配式屈曲约束支撑减震性能试验研究

为研究核心单元开孔对屈曲约束支撑减震性能的影响,检测端部套箍对抑制支撑端部变形的有效性,设计了4个不同开孔形式的开孔钢板装配式屈曲约束支撑试件,进行低周反复加载试验和受力性能分析。研究结果表明:4个试件的滞回性能稳定、滞回曲线饱满、耗能能力强;拉、压不均匀系数最大为1.25,拉、压承载力对称性良好;累积塑性变形能力参数均能达到1 300以上,说明试件具有较好的累积塑性变形能力;试件的各项疲劳性能指标均满足JGJ 297—2013《建筑消能减震技术规程》的要求;端部套箍能够限制支撑端部变形;核心单元开孔后能使支撑较早进入塑性耗能阶段,降低核心单元与外约束单元之间的摩擦力,增加屈曲约束支撑的累积塑性变形能力。     

加载速率对屈曲约束支撑性能影响试验研究

屈曲约束支撑属于位移相关型阻尼器,简称BRB,具有饱满且稳定的滞回耗能特性,在新建高层建筑和已建结构的抗震加固中得到广泛应用。材性实验表明,钢材强度随着加载速率的提高而增大,因此,推测BRB的性能亦受加载速率的影响。为探究加载速率对BRB性能的影响规律,本文设计了4组不同加载速率的对比试验,发现支撑耗能能力、等效粘滞阻尼比、拉压不平衡系数、疲劳性能等性能参数随加载速率变化而变化。加载速率增大,试件刚度增大,滞回曲线面积增加;承载力先增大后趋于平稳,拉压不平衡系数均有显著的增大趋势。分析得到检测屈曲约束支撑性能参数加载速率建议值,同时提出使支撑稳定耗能的措施。     

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。     

局部削弱型防屈曲约束支撑有限元数值分析

为实现防屈曲约束支撑定点屈服并兼具可装配的功能,文中提出一种新形式的装配式局部削弱型防屈曲约束支撑。为研究该新型防屈曲约束支撑的性能,采用ABAQUS有限元软件对试件进行数值模拟。研究结果表明,局部削弱可以实现定点屈服,但开孔不宜过大,否则出现严重的局部屈曲。间隙和较小的初始缺陷对构件性能基本无影响。随着加劲肋的增多,构件的滞回曲线越饱满。内芯构件的屈服点越低,耗能系数越大。     

GFRP-钢屈曲约束支撑力学性能试验研究

提出GFRP-钢屈曲约束支撑的构造及其生产工艺。通过对4个GFRP-钢屈曲约束支撑足尺试件进行低周往复加载试验,研究GFRP-钢屈曲约束支撑的受力性能、破坏形态和耗能能力,考察外围约束单元中GFRP缠绕层厚度、缠绕角度和钢芯材形式对GFRP-钢屈曲约束支撑性能的影响。建立了GFRP-钢屈曲约束支撑的精细有限元模型,并对典型试验工况进行模拟。主要研究成果如下:1GFRP-钢屈曲约束支撑由钢芯材和GFRP拉挤型材通过缠绕工艺组合而成,容易实现工业化生产;2合理设计的GFRP-钢屈曲约束支撑的力学性能稳定,滞回曲线饱满,耗能性能优良;3增加外围约束单元中GFRP缠绕层厚度有利于提高GFRP-钢屈曲约束支撑的性能;4改变外围约束单元中GFRP缠绕角度对支撑性能无显著影响;5相对于一字形截面钢芯材,十字形钢截面芯材对外围约束单元的局部挤压更轻微,表现出更好的力学性能;6精细有限元模型可有效模拟GFRP-钢屈曲约束支撑的力学行为,模型精度较好。