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。     

多段连接防屈曲支撑设计及试验研究

为解决超长防屈曲支撑易出现重力过大、屈曲失稳的问题,设计了内接约束和外接约束两种新型全钢多段连接防屈曲支撑,确定其构造设计方案,验算支撑各部分稳定性。分别加工制作两种防屈曲支撑构件并进行低周往复加载试验,试验结果表明:内接约束防屈曲支撑抗震性能良好,试验所得滞回曲线饱满且耗能性能稳定,受压承载力调整系数及累积变形能力系数均可满足相关规程要求;外接约束防屈曲支撑加工误差及连接板焊脚引起的内核钢芯与约束钢管间隙过大是支撑滞回性能未达到设计预期的主要原因。     

屈曲约束支撑与钢框架节点板连接的抗震性能#br# 试验与分析研究

屈曲约束支撑作为耗能减震构件,其与钢框架连接形成屈曲约束支撑钢框架结构体系。然而目前对于屈曲约束支撑与节点板不同连接形式的抗震性能和破坏模式尚缺乏研究。为了获悉不同连接形式对屈曲约束支撑钢框架结构抗震性能和破坏机理的影响,进行5榀屈曲约束支撑与钢框架节点板连接试件的水平低周往复荷载试验,观察试验现象和破坏特征,考察屈曲约束支撑与节点板两端采用销轴连接、螺栓连接、焊接连接和混合连接对钢结构抗震性能的影响,研究屈曲约束支撑与钢框架节点板连接试件的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标,探讨屈曲约束支撑与钢框架节点板转动变形和关键部位的应变规律,分析结构的破坏模式和各构件屈服顺序。结果表明：屈曲约束支撑的芯板先于梁、柱和节点板屈服,试件滞回曲线饱满,表现出良好的抗震性能和延性。文章研究成果以期为屈曲约束支撑钢框架结构设计和应用提供科学依据。     

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。     

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。     

防屈曲偏心支撑混凝土框架结构恢复力模型研究

对防屈曲偏心支撑混凝土框架结构(BRB frame)进行低周反复试验研究,对试验得到的滞回曲线及骨架曲线进行分析,在已有恢复力模型的基础上,简化得到了防屈曲偏心支撑框架结构的恢复力模型。通过实测滞回曲线与所建立恢复力模型的分析对比,结果表明:所建立的恢复力模型和实测滞回曲线吻合较好,该模型能够较好地描述防屈曲偏心支撑框架在反复荷载作用下的滞回特性。     

Q235一字形芯材防屈曲支撑抗震性能试验研究

采用国产Q235热轧钢材设计并制作防屈曲支撑,对3个钢材品种、3种截面、2种灌实材料的6个防屈曲支撑试件开展试验研究。通过低周反复荷载加载试验,研究防屈曲支撑的力-位移滞回曲线、骨架曲线及其刚度退化过程、等效黏滞阻尼比等抗震性能。结果表明:一字形芯材防屈曲支撑的构造合理,所有试件的滞回曲线稳定饱满;芯材特性和灌实材料强度对于该种防屈曲支撑的耗能性能均有较大影响。     

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。     

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。     

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。     

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。     

改进型双钢管约束屈曲支撑试验研究

为提高双钢管约束屈曲支撑内核的抗侧刚度,在内核钢管上增设接触环,形成带接触环的改进型双钢管约束屈曲支撑。通过对5个不同构造的改进型双钢管约束屈曲支撑试件进行轴向单调加载、轴向低周往复加载试验,研究该类型约束屈曲支撑的承载能力、延性与耗能性能;分析外套钢管刚度、双管间隙大小、内核钢管长细比等参数对该约束屈曲支撑性能的影响。结果表明:该类型支撑受压时能够屈服而不屈曲,延性良好且滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力;外套钢管的刚度和其与内核钢管间隙大小对该支撑的性能影响较大;试件骨架曲线均经历了弹性与弹塑性阶段,其恢复力模型可采用三折线或两折线模型。     

屈曲约束支撑低周疲劳性能及罕遇地震下的累积损伤评估

屈曲约束支撑(BRB)是一种有效的抗震耗能构件,具有拉压性能相当、滞回曲线饱满稳定、耗能性能优异等优点。通过大量TJ型屈曲约束支撑疲劳试验,分别从等幅疲劳和变幅疲劳两个方面评估其低周疲劳性能。等幅荷载作用下,BRB构件的疲劳寿命与应变幅满足Manson-Coffin公式。根据国产屈曲约束支撑的性能,引入结构可靠度理论,得到了具有不同保证率的容许疲劳寿命曲线。在变幅荷载作用下,利用帕尔姆格伦-迈纳线性累积损伤理论对屈曲约束支撑构件的损伤进行统计,提出具有95%保证率的容许损伤因子。利用雨流计数法,统计了罕遇地震下屈曲约束支撑构件的封闭环,并提出一套随机地震荷载下累积损伤的经验评估流程,为屈曲约束支撑的工程应用提供了方法与思路。最后,通过引用文献数据作为盲测样本,表明研究结果能在保证准确率的前提下较为保守地预测等幅和变幅加载下的屈曲约束支撑疲劳破坏。     

双T形新型约束屈曲支撑的试验研究

双T形新型约束屈曲支撑是一种新型耗能支撑,影响其性能的因素众多。为了考察约束机构、约束比、内核板件宽厚比和内核切割方式等构造因素对其耗能性能的影响,对6个缩尺的双T形新型约束屈曲支撑模型进行低周往复荷载试验,研究支撑结构的破坏形态、滞回性能、耗能能力、位移延性和刚度退化等性能。试验研究表明：该新型支撑的约束机构和内核单...     

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。     

圆钢管约束型防屈曲支撑抗震性能试验

制作了3种圆钢管约束防屈曲支撑构件,分别为圆钢管外约束加十字截面芯材构件、圆钢管外约束加圆钢管芯材构件以及外侧圆钢管加内部圆钢管约束构件。对3种构件进行了拟静力试验,研究了圆钢管约束防屈曲支撑构件的抗震性能和参数影响规律,对比了不同类型的防屈曲支撑的抗震效果。研究结果表明:外约束防屈曲支撑构件都具有良好的滞回性能,内约束防屈曲支撑构件因容易发生整体失稳,滞回性能较差;相同截面类型的构件,承载力和初始割线刚度随核心单元截面面积的增大而增强;不同芯材尺寸和隔层厚度构件的等效粘滞阻尼系数基本趋于一致;外约束防屈曲支撑构件的等效粘滞阻尼系数均大于0.50,圆钢管芯材构件的等效粘滞阻尼系数略小于十字截面芯材构件。     

附加减震钢框架的加固混凝土框架结构抗震性能试验研究

为提高既有混凝土框架抗震性能,在不显著增加既有结构构件受力的同时,在混凝土框架外部增设钢框架并设置屈曲约束支撑。设计并制作1榀纯混凝土框架和2榀设置附加减震钢框架的混凝土框架,通过低周往复加载试验,研究其开裂和破坏状态、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、等效阻尼比以及钢筋混凝土梁、附加钢框架的应变发展等。试验结果表明：增设附加减震框架后,结构破坏机制更加合理,屈曲约束支撑耗能性能稳定,加固后结构的滞回曲线饱满;采用外部附加钢框架加固钢筋混凝土框架,可提高既有混凝土框架结构的受剪承载能力至3倍以上,既有结构、外部附加钢框架和屈曲约束支撑可协同工作,在设防目标下可避免混凝土柱发生压剪脆性破坏;最后对附加减震框架改进连接构造设计提出了建议。     

新型全钢加劲屈曲约束支撑性能分析及试验研究

针对传统屈曲约束支撑的不足,提出一种新型全钢加劲屈曲约束支撑。根据该新型支撑约束单元的构造及受力特点,提出简化的力学分析模型,对该型支撑的整体稳定及局部稳定问题进行分析,并对核心单元与约束单元间隙及摩擦作用进行了讨论。对该型支撑进行的数值模拟分析和性能试验研究结果表明:简化的理论分析模型可用于工程实践中屈曲约束支撑的设计;新型全钢加劲屈曲约束支撑滞回曲线饱满,耗能性能稳定。     

屈曲约束支撑加固框架抗震性能试验研究

以两层钢筋混凝土框架为原型,按1∶2的缩尺比例设计了2榀钢筋混凝土框架。对其中1榀进行了低周反复试验,对另1榀采取屈曲约束支撑加固后进行低周反复试验。试验主要研究了原型框架和屈曲约束支撑框架的受力性能、破坏形态、滞回特性以及位移延性等,并采用Seismostruct 5.03程序对试验过程进行数值模拟分析。结果表明,屈曲约束支撑混凝土框架的抗震性能有了较好的改善。     

基于ANSYS的支撑对比分析

屈曲约束支撑在结构中是一种高效的抗侧力构件,利用ANSYS建立屈曲约束支撑和普通支撑的有限元模型并进行对比分析,包括弹性稳定性分析、单向加载分析、滞回分析。结果显示屈曲约束支撑在这三方面性能明显优于普通支撑。