双T形内核约束屈曲支撑滞回性能分析

为克服传统约束屈曲支撑连接段难控制的缺点,本文构建了双T形内核与方钢管约束屈曲支撑,并对其滞回性能进行了试验研究与有限元分析。分析结果表明:模型受力合理,符合力学原理,支撑能产生良好的耗能效果;设计时建议采用约束比大于3。     

防屈曲约束支撑异形柱框架结构的滞回性能研究

通过对布置防屈曲约束支撑异形柱框架和普通异形柱框架的拟静力试验,对比分析防屈曲约束支撑异形柱框架结构的滞回性能。试验结果表明:对角斜置防屈曲约束支撑异形柱框架的滞回曲线呈梭形,骨架曲线呈现"台阶"形的折线形状;无撑异形柱框架的滞回曲线有明显的捏拢现象,屈服后,由"反S"形逐渐过渡到狭长的"Z"形。屈曲约束支撑框架最大能承受6倍屈服位移控制的往复加载,推迟了钢筋与混凝土之间的黏结滑移产生时间,延缓并减弱了框架的变形恢复滞后现象和结构的刚度退化速率,改变了原来异形柱结构的耗能机理,同时屈曲约束支撑改变了原有异形柱结构的延性分布规律,避免了底部发生过大的延性破坏,使结构顶层具有较大的延性来吸收地震能量。     

装配式双铝合金内芯屈曲约束支撑滞回性能试验研究

为了研究采用A5083铝合金作为芯材的屈曲约束支撑的滞回性能和疲劳性能,提出了一种双铝合金内芯装配式屈曲约束支撑,以芯板开孔、芯板与约束板的间隙作为变化参数,设计了3个试件,对其进行拟静力试验研究。结果表明：双铝合金内芯装配式屈曲约束支撑的滞回曲线饱满对称,耗能能力、塑性变形能力及疲劳性能良好,表现出明显的应变强化和循环硬化特性;芯板开孔起到了保护芯板端部、使支撑充分耗能的作用;芯板与约束板间1～2 mm的间隙,设置合理;开孔芯板的多波屈曲分布均匀,主要出现在开孔区域内,芯板开孔避免了芯板端部的应力集中,使支撑的受力更均衡。采用经验证的有限元分析方法对支撑进行分析,结果表明：芯板从开孔段到未开孔段依次屈服,最终实现全耗能段的屈服;采用A5083铝合金与LY160低屈服点钢材作为芯材的支撑有良好且相近的耗能能力,但A5083铝合金可以有效降低支撑的质量,节约成本。     

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。     

双T型内核与角钢约束屈曲支撑的滞回性能

为了改善传统约束屈曲支撑的不足,提出双T型内核与角钢约束机构共同构成的新型约束屈曲支撑。利用有限元分析软件ANSYS,建立该新型约束屈曲支撑有限元分析模型,并对其进行低周反复荷载全过程非线性有限元分析。主要考察芯材与约束机构间的间隙、约束刚度、连接段以及过渡段长度等主要参数对其滞回性能的影响,并给出各参数的建议取值,为新型约束屈曲支撑设计提供参考。     

开孔板式屈曲约束支撑拟静力滞回性能试验研究

提出一种开孔板式屈曲约束支撑(PPBRB),该支撑核心单元为开孔的一字形钢板,约束套管采用钢板焊接而成,并在端部加设加劲套箍。设计制作4支PPBRB试件,对其进行拟静力滞回性能试验,研究开孔板式屈曲约束支撑滞回耗能能力、承载力性能以及累积塑性变形能力。研究结果表明:该支撑构造合理,滞回曲线饱满,滞回性能稳定,耗能性能优良;支撑端部构造设计合理,能够保证支撑正常工作;铰接与固接的连接方式均能保证支撑性能得到有效发挥。     

螺旋箍筋约束防屈曲支撑设计方法及滞回性能研究

基于钢套筒约束防屈曲支撑的设计理论,给出了适用于螺旋箍筋约束防屈曲支撑的设计方法。设计制作了两种钢芯截面的螺旋箍筋约束防屈曲支撑构件,通过低周往复试验验证设计方法的合理性,研究此类支撑的滞回性能。试验结果表明:按照所建议的设计方法制作的螺旋箍筋约束防屈曲支撑构件具有稳定的滞回耗能性能,可以用于实际工程。     

铝合金芯板防屈曲耗能支撑滞回性能研究

为开发轻质高效的结构耗能阻尼器并将其应用于空间结构振动控制,利用国产铝合金作为防屈曲耗能支撑的核芯材料,并对研制的6个支撑试件进行了拟静力试验。按照稳定理论设计的试件在试验中未发生整体失稳,铝芯板与约束钢管间预留一定间隙并填充锂基润滑脂以消除套箍效应和减小界面摩擦。试验结果显示：支撑在受拉和受压时都能屈服而不屈曲,铝芯板应变强化现象明显,滞回曲线稳定饱满,有较高的耗能能力,其拉压峰值不均匀系数不超过1.3。基于Chaboche钢材循环塑性本构模型,通过试验数据对相关铝材模型参数进行了标定,并将其应用于防屈曲支撑的有限元分析,计算结果与试验曲线吻合良好,相关模型参数能够进一步应用于结构抗震弹塑性分析。     

新型全钢防屈曲支撑滞回性能的数值分析

普通全钢防屈曲支撑(BRB)通常采用的一字形钢板作为内芯,在纵向容易出现局部屈曲,为此一种新型全钢BRB应运而生以缓解上述不利影响,该装置采用两块T型钢板作为次要约束构件,取代传统混凝土或砂浆在纵向对内芯的约束作用。为探究内芯初始缺陷、内芯与T型板之间的摩擦系数与间隙、内芯的宽厚比等因素对装置滞回性能影响,借助非线性有限元软件,对该新型全钢BRB展开数值模拟分析,通过模拟结果与试验结果的对比表明,该有限元模型能够很好重现全钢BRB的力学响应,建模方式可以作为全钢BRB参数化分析途径;通过上述相关因素的参数化分析表明,经过合理设计的新型全钢BRB可展现出诸多优势并具有良好的抗震性能。     

屈曲约束支撑构件(BRB)滞回和低周疲劳性能数值模拟

屈曲约束支撑(BRB)是一种具有高延性和稳定耗能能力的金属屈服型消能构件,在新建结构的设计和已建结构的抗震加固中得到广泛应用,准确地预测BRB的滞回和低周疲劳性能具有重要意义。分别采用Steel MPF模型、Coffin-Manson模型模拟BRB的滞回行为和低周疲劳行为,并基于已有的构件往复加载试验对模型进行验证。结果表明,Steel MPF模型能准确模拟出BRB滞回行为的基本特征,Coffin-Manson模型能准确预测出BRB的疲劳断裂点。     

无约束段对工字形内芯防屈曲支撑滞回耗能性能的影响

设计了12个无约束段的防屈曲支撑构件,利用ABAQUS软件对其进行有限元分析,研究无约束段长度、是否利用槽钢加强无约束段及加强槽钢的长度和厚度对构件滞回耗能性能及承载力的影响。结果表明:无约束段长度对防屈曲支撑构件滞回耗能性能及承载力影响显著,当无约束段长度与构件在轴力作用下产生的最大位移近似相等时,构件耗能效果更明显;经槽钢加强的构件具有良好的滞回耗能性能及承载力;无约束段加强槽钢的长度对构件滞回耗能性能与承载力影响显著,加强槽钢的长度为无约束段长度的2倍时,构件具有更好的滞回耗能性能与承载力;加强槽钢的厚度对构件的滞回耗能性能与承载力影响不大,设计构件时可适当减小槽钢的厚度以提高材料的利用率。     

新型全钢防屈曲支撑的拟静力滞回性能试验

为减少传统防屈曲支撑(BRB)的十字形支撑内芯在焊接后所产生的残余弯曲变形,提出一种新型全角钢式防屈曲支撑(ABRB)。该支撑的内芯由4个等边角钢通过屈服段无焊接技术组合而成,约束构件则由两个等边角钢沿纵向焊接组合而成。对4个ABRB试件进行拟静力滞回性能试验,重点考察支撑边界条件,支撑端部转动约束构造、内芯外伸段构造以及加力长度等因素对其滞回性能的影响。试验前首先对试件内芯的初始弯曲进行测量,结果表明,绝大多数试件内芯屈服段的相对初始弯曲均有效控制在1/1000以内。拟静力试验结果表明,当支撑端部边界条件为固接时,ABRB的延性及耗能发展最为充分;当支撑两端为铰接且支撑端部无转动约束时则较容易发生内芯外伸段的局部压弯破坏,且当加力长度增加时,局部压弯破坏则越早发生,但该破坏模式可通过在铰接ABRB两端设置转动约束构件的构造予以避免。对试件的抗震性能分析表明,构造合理的ABRB表现出较好的延性以及十分稳定的累积滞回耗能特性,因此ABRB可作为有效的耗能减震装置应用于工程结构中。最后提出进一步改进的建议以及有待深入研究的问题,为此类支撑性能的进一步完善奠定基础。     

屈曲约束钢板墙-钢筋混凝土框架结构滞回性能试验研究

为改善钢筋混凝土框架结构的抗震性能,将屈曲约束钢板墙作为抗侧力构件和耗能构件,应用于混凝土框架结构形成屈曲约束钢板墙-钢筋混凝土框架结构体系。通过2个两层单跨缩尺结构模型的拟静力加载试验和有限元模拟,对屈曲约束钢板墙-钢筋混凝土框架结构体系的滞回性能进行了研究,包括其受力过程、破坏模式、耗能能力、刚度退化和承载力退化等。研究结果表明,屈曲约束钢板墙-钢筋混凝土框架结构具有良好的抗震性能,屈曲约束钢板墙不仅能够提高混凝土框架结构的侧移刚度和屈服荷载,还对结构的耗能能力、延性和冗余度等有较大的改善。试验模型的能量耗散系数最大可接近2.0,位移延性系数可达到10.0左右,均比纯钢筋混凝土框架结构有较大提高。基于上述研究结果,提出了屈曲约束钢板墙的滞回模型,与试验结果的对比表明,该滞回模型能够较好地模拟试验模型的受力情况,可用于该类结构的非线性动力弹塑性分析。     

新型串联式自复位屈曲约束耗能构件的滞回性能分析

提出一种新型串联式自复位屈曲约束耗能(SC-BRED)构件,该构件由套管-玄武岩纤维预拉杆式自复位系统提供自复位能力,通过屈曲约束核心钢板耗能,并通过串联式的构造提高构件变形能力。在分析该新型构件的工作机理与力学性能的基础上,通过ABAQUS软件开展了新型构件的滞回性能数值模拟,验证其串联式工作机理并研究其滞回性能。结果表明:串联式的构造能使构件变形能力较现有非串联式构件提升2倍;新型构件具有饱满且稳定的旗帜型滞回曲线,拉压对称,通过自复位体系有效控制了残余变形。对预拉杆尺寸、初始预张力及核心板尺寸等参数进行分析,以研究新型构件滞回性能和耗能能力。结果表明:预拉杆尺寸影响构件刚度,初始预张力影响构件自复位能力和残余变形,核心板尺寸主要影响构件耗能能力。     

屈曲约束支撑的耗能性能分析

基于ANSYS有限元软件,对屈曲约束支撑的滞回性能进行了分析,并与普通支撑的滞回性能进行对比.采用两种地震波研究钢框架的地震响应,结果表明：相对于普通支撑而言,屈曲约束支撑能进一步提高钢框架的后期刚度和耗能能力.     

防屈曲钢支撑滞回性能有限元分析

普通的支撑在强震作用下容易发生屈曲,渐渐不能满足建筑结构的使用要求.主要通过ANSYS有限元分析软件来分析一字形防屈曲钢支撑的耗能性能,并通过与普通支撑的对比证明防屈曲钢支撑具有良好的耗能性能;然后通过改变防屈曲钢支撑的相关参数,来研究其对防屈曲钢支撑的稳定性能以及耗能性能的影响,最后总结得出本文研究的防屈曲钢支撑具有良好的耗能性能,而且制作工艺简单,有着较好的应用前景.     

耗能支撑框架结构滞回性能分析

新型腹板开孔屈服耗能支撑具有良好的延性和耗能能力,将其应用于框架结构中,可提高框架的抗侧刚度,组成的支撑框架结构具有较好的耗能能力.采用ABAQUS有限元软件,研究了不同参数的耗能支撑与框架之间分别采用焊接连接和板铰连接组成的支撑框架结构的滞回性能.有限元分析结果表明:耗能支撑主要依靠端部工字钢开孔腹板的孔间板件弯曲屈...     

波浪腹板连接的双核防屈曲支撑承载力及滞回性能研究

提出一种用波浪腹板连接的双内核防屈曲支撑(简称CW-BRB)。CW-BRB由浪腹板连接两个内置一字板 内核的全钢约束矩形钢管组成,且两个一字板内核在伸出外围约束构件端头前后均通过肋板加强形成H形截面 ,整体外围约束的抗弯刚度及内核端部强度均获得极大改善,承载力设计效益显著提高。首先,简要介绍波 浪腹板剪切变形对CW-BRB弹性屈曲荷载的影响,为计算其约束比或正则化长细比提供依据。其次,重点研究 CW-BRB受力性能,通过建立CW-BRB的壳单元模型,分析其单调加载承载力与反复拉压荷载作用下的滞回性能 ,研究约束比变化对其受力性能与破坏机理的影响。最后,设计了1根单波浪腹板和1根双波浪腹板连接的 CW-BRB进行反复加载滞回性能试验研究,并采用壳单元及壳单元位移耦合技术建立CW-BRB试验试件的精细化 有限元模型,进行反复拉压荷载作用下的滞回性能数值模拟分析。试验结果与有限元计算结果吻合较好。     

屈曲约束翼缘盖板连接的钢框架节点滞回性能研究

为提升钢框架节点抗震性能,实现塑性铰转移、损伤集中和损伤构件的可更换,针对带悬臂梁段拼接节点,提出了一种屈曲约束翼缘盖板连接的钢框架节点。对7个系列共14个节点进行了数值模拟分析,对比了不同类型节点的性能差异并研究了关键设计参数对节点滞回性能的影响规律。结果表明,节点塑性变形集中在可更换的屈曲约束翼缘盖板上,滞回较为饱满且稳定;翼缘盖板与翼缘面积比增加时,节点承载力增加,但比值超过约1/2时,梁柱可能出现损伤,难以实现损伤集中的设计目标;梁段间隙过大,翼缘盖板可能发生局部屈曲,建议控制其厚度与梁段间隙比值不低于1/5;约束板约束范围达到50%时,即能有效约束翼缘盖板;增加翼缘盖板削弱段长度,使梁段间隙偏心率在0～0.25区间时,节点滞回曲线变化不大,翼缘盖板损伤减小;当螺栓数量较少时,翼缘盖板在屈服耗能前会产生滑移,进而影响节点滞回性能;腹板近翼缘侧螺栓孔由圆形改为槽形时,可以改善腹板螺栓孔处应力状况。