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。     

钢板装配式屈曲约束支撑性能试验研究

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

铸造十字形截面屈曲约束支撑的抗震性能试验研究

采用铸造工艺直接加工十字形截面核心的屈曲约束支撑(BRB,Buckling-Restrained Brace),避免在核心部件上直接施焊,可以消除焊接残余应力的影响。通过低周往复加载试验,研究了该类试件的滞回性能、骨架曲线、累积塑性变形、拉压不对称性、等效刚度等。试验结果表明,该类型的屈曲约束支撑可以避免焊接残余应力对试件抗震性能的影响,支撑试验滞回曲线饱满,具有稳定的受力特性,累积塑性变形基本达到200,且拉压不对称系数小于1.3,满足美国AISC钢结构规范的要求。由于铸造用钢有材料上的缺陷,导致试件没有获得较好的低周疲劳性能,但是对低周疲劳性能要求不高的承载型BRB仍具有一定的应用价值。     

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。     

端部加强型组合热轧角钢防屈曲支撑静载试验研究

提出用端部加强方法制作组合热轧角钢防屈曲支撑的钢芯。设计、制作并测试了7个试件,其中热轧角钢防屈曲支撑试件4个、对比热轧钢板试件3个。端部加强型角钢钢芯采用了两种截面(错十字形和T形)、两种组合方式(工作段焊接与非焊接),用端部焊接加强板的方法形成弱化工作段,主要优点是加工方便、降低造价。热轧钢板试件采用钢板焊接并切削成型。试验中设计改进了加载装置,采用静力反复加载方法加载。研究了包括轴向荷载-轴向变形滞回曲线、累计塑性变形、极限变形能力、刚度退化以及等效阻尼比等抗震性能。研究表明,用这种成型方法制作的组合热轧角钢防屈曲支撑构造简单,耗能能力、延性等抗震性能可满足建筑结构消能减震设计的需求。     

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。     

组合角钢改进型屈曲约束支撑试验研究及数值分析

自主研制出一种组合角钢改进型屈曲约束支撑,其具有自重轻、构造简单、造价低等特点.通过对比不同填充材料、不同无粘结材料屈曲约束支撑的试验研究,分析其滞回性能、拉压不平衡系数以及耗能系数等力学参数,并运用有限元软件ABAQUS进行数值模拟.研究结果表明,组合角钢改进型屈曲约束支撑的滞回曲线饱满且稳定,耗能良好,拉压差最小,各项性能参数均满足《建筑消能减震技术规程》(JGJ 297-2013)的要求,具有较高的应用价值.轻骨料混凝土对支撑耗能影响较小,无粘结材料的摩擦系数对支撑性能影响明显,摩擦系数越大,拉压差越大,耗能降低,对支撑端部产生不利影响.试验结果、理论计算与模拟结果吻合度较好.     

开孔双核心钢板装配式屈曲约束支撑性能分析研究

为解决一字型单核心钢板装配式屈曲约束支撑(SBRB)承载力小、连接节点构造复杂等问题,提出一种开孔双核心钢板装配式屈曲约束支撑(PDBRB),介绍了其组成、构造与特点,设计四组试件,采用ABAQUS软件对其进行有限元分析,研究PDBRB与SBRB和一字型双核心钢板装配式屈曲约束支撑(DBRB)性能的差异,考察PDBRB构造的合理性及可行性,结果表明:PDBRB两块核心板能够协同工作,与等刚度的SBRB和DBRB试件相比,受力更加稳定可靠;PDBRB滞回曲线饱满,耗能性能良好,与等屈服力或等刚度等屈服力的SBRB和DBRB试件相比,其屈服后刚度比较小;PDBRB核心单元外伸段的抗弯承载力较大,端部不易失稳。     

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。     

K型偏心支撑耗能梁段开孔形式对支撑滞回性能影响分析

K型偏心支撑刚度大、塑性好,在实际工程中具有较好的应用。耗能梁段开孔的偏心支撑,有效避免了腹板的面外屈曲,同时具有更好的变形能力,为了研究耗能梁段腹板的合理开孔形式,文章利用有限元软件对比分析了长圆孔、椭圆孔和菱形孔试件的滞回性能,同时研究腹板开孔长度、开孔宽度以及腹板厚度对椭圆孔试件的影响。分析结果表明：腹板开椭圆孔的K型偏心支撑变形均匀,应力大致分布整个腹板,滞回曲线饱满,水平承载力与刚度较高,耗能能力优于其它两种开孔腹板,是K型偏心支撑耗能梁段的合理开孔形式。开孔宽度对于偏心支撑滞回性能影响不大,开孔长度越短、腹板越厚,框架的水平力与刚度越大,腹板较厚的框架,后期的耗能能力也更为优秀。     

一字形全钢防屈曲支撑耗能性能试验研究

对一种新型防屈曲支撑进行性能试验研究。该种防屈曲支撑（以下称一字形全钢防屈曲支撑）的内核为一字形钢板,外约束单元为双腹板工字形钢,中间用薄橡胶作为无黏结材料。通过对8个一字形全钢防屈曲支撑试件进行轴向循环往复加载试验,研究了防屈曲支撑的耗能性能以及不同芯材特性、支撑长度对其耗能性能的影响。结果表明：一字形全钢防屈曲支撑的构造合理,所有试件的滞回曲线稳定饱满;芯材特性和支撑长度对于该种防屈曲支撑的耗能性能均有较大影响;以SLY225为芯材的防屈曲支撑,其耗能性能、低周疲劳性能与塑性变形能力均明显优于以SN490B为芯材的防屈曲支撑;SLY225能提供45%以上的附加有效阻尼比;增加支撑长度,防屈曲支撑的塑性变形能力与低周疲劳性能均有所下降。     

可更换屈曲约束支撑的有限元分析

针对传统屈曲约束支撑结构在震后修复困难、需要整体更换等问题,本文根据“定点屈服”原理,提出一种新型可更换屈曲约束支撑(RBRB),其具有更换方便、只需更换耗能段核心单元即可恢复使用功能等特点。本文运用有限元软件ABAQUS对其进行数值模拟计算,主要研究了RBRB的抗震性能并分析不同开孔形式对RBRB抗震性能的影响,研究结果表明：该RBRB构造合理,具有良好的耗能能力和抗疲劳性能,滞回曲线稳定;当核心单元的截面面积一定时,随着开孔排数的增加,RBRB的延性性能逐渐降低,但均能满足罕遇地震作用下支撑的大变形需求;RBRB开孔段芯材受压变形为压缩、弯曲与剪切组合的机制,随着开孔排数的增加,剪切变形越明显,剪切变形容易导致RBRB发生面内失稳;由于一排孔的RBRB延性性能与整体性能优于两排孔、三排孔,且考虑加工难度,减少开孔数量,建议采用一排孔的RBRB。     

腹板开椭圆孔耗能支撑滞回性能试验研究

为了研究腹板开椭圆孔耗能支撑的滞回性能,进行了3个支撑试件的低周往复加载试验,研究支撑长细比和耗能腹板长度对这种支撑耗能能力和滞回性能的影响,得到试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性系数、等效黏滞阻尼比等。试验结果表明：在低周往复荷载作用下,腹板开椭圆孔耗能支撑依靠腹板开孔板件进入塑性耗散能量。耗能支撑滞回曲线饱满,耗能能力强,初始刚度较高。孔间板件断裂破坏导致耗能支撑试件失效,试件呈现延性破坏。试验过程中,中部工字钢保持弹性状态,没有进入塑性。相同长细比下耗能腹板的长度越长,耗能支撑滞回曲线越饱满,变形能力、承载能力和等效黏滞阻尼比越大。建立了ABAQUS有限元分析模型,有限元分析结果与试验结果吻合良好,可以有效模拟腹板开椭圆孔耗能支撑的滞回性能。     

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。     

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。