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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于ABAQUS的全钢装配式防屈曲支撑有限元分析

防屈曲支撑受拉受压时都可以屈服,抑制了压曲现象,可获得饱满的荷载-位移滞回曲线。本研究主要探讨一种新型的装配式防屈曲支撑的滞回性能,该装配式防屈曲支撑由一组核心单元与两组约束单元利用螺栓栓接组合而成,具有组装和拆解过程简易、便于制作等优点。基于有限元分析软件ABAQUS,模拟核心钢与面板在不同间隙下的滞回性能以及各部分的应力分布,对比分析分别由理论简化计算和有限元分析得到的屈服力与屈服位移之间的差异。最后,给出核心钢与面板间隙范围的合理化建议。     

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。     

全钢屈曲约束支撑性能影响试验研究

设计了2根尺寸完全相同的全钢屈曲约束支撑(BRB)试件,1根试件未设无黏结层,另1根试件设无黏结层.对2根试件进行了低周往复试验,分析了无黏结层对全钢BRB破坏形式、滞回性能、等效粘滞阻尼比、拉压不平衡系数等的影响.结果表明:设无黏结层全钢BRB的疲劳性能略优于未设无黏结层全钢BRB;设无黏结层全钢BRB的拉压不平衡系...     

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。     

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。     

开孔钢板装配式屈曲约束支撑钢框架抗震性能试验研究

为研究开孔钢板装配式屈曲约束支撑（buckling-restrained brace,BRB）钢框架的抗震性能及框架平面外变形对其抗震性能的影响,对两个相同设计的单层单跨单斜式开孔钢板装配式BRB钢框架分别就是否考虑框架平面外变形情况下进行了拟静力试验,并对相同设计的开孔钢板装配式BRB构件进行了拟静力试验。结果表明：不考虑框架平面外变形和考虑框架平面外变形10mm的开孔钢板装配式BRB钢框架均表现出良好的滞回耗能性能,滞回曲线饱满且基本对称,满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》最大弹塑性层间位移角1/50的限值要求;框架平面外变形10mm对开孔钢板装配式BRB钢框架平面内抗震性能影响很小,其弹性水平刚度、层间屈服剪力和层间最大剪力受框架平面外变形的影响略为降低,变化范围均在5%以内;框架平面外变形10mm对BRB轴向变形的影响很小,框架中开孔钢板装配式BRB和开孔钢板装配式BRB构件均具有良好的滞回性能,约在1/720层间位移角时先于钢框架进入屈服状态,发挥耗能作用,其滞回曲线饱满,延性良好,累积塑性变形能力系数均大于600,完全满足ANSI /AISC 341-10中要求的大于200的要求。     

钢板装配式屈曲约束支撑RC框架平面#br# 外力学性能试验研究

框架平面外方向的层间侧移在一定程度上影响框架中屈曲约束支撑抗震性能的发挥。为了研究框架平面外的层间侧移作用下,节点板加边肋和屈曲约束支撑端部加强对带屈曲约束支撑钢筋混凝土框架平面外方向力学性能的影响,对3榀安装了钢板装配式屈曲约束支撑的钢筋混凝土框架试件在平面外方向进行拟静力试验。研究了带钢板装配式屈曲约束支撑的钢筋混凝土框架平面外力学性能,节点板加边肋和BRB端部加强对其自身在平面外方向的受力与变形特征。结果表明：钢板装配式屈曲约束支撑对钢筋混凝土框架平面外方向的承载能力影响很小;框架平面外变形引起屈曲约束支撑轴向变形非常微小;在框架平面外层间位侧移作用下,带节点板的BRB呈“C”形的变形模式,节点板加边肋与屈曲约束支撑端部加强的设计能减小BRB轴力对其在平面外方向变形的影响。     

轻质组装墙板内置钢板支撑滞回性能试验研究

为改善墙板内置钢板支撑的延性,避免钢筋混凝土墙板局部冲切破坏,便于检修内置支撑和减小墙板自重,提出了轻质组装墙板。通过对6个组装墙板内置钢板支撑的试验研究,考察了支撑和墙板的厚度、支撑与墙板间的间隙等构造对支撑滞回性能的影响。试验表明,轻质组装墙板内置Q235钢板支撑具有良好的延性和耗能能力。总体上,墙板内置支撑破坏前骨架曲线呈双折线,支撑屈服后因钢材应变硬化以及支撑和墙板间摩擦等因素,支撑的承载力随侧移的增加而增大。达最大侧移角约1/25时,受拉承载力调整系数范围为1.36～1.61。侧移角在1/25以内时,受压承载力调整系数均小于13,支撑的轴向累积非弹性变形能力远大于200,均满足美国ANSI/AISC 341 16的要求。试件最终因内置支撑受拉断裂而破坏,破坏前滞回曲线饱满稳定。组装墙板保持完好,可重复利用。支撑与墙板间留置适宜间隙后,受压支撑在墙板孔壁内仅发生微幅多波弯曲变形,避免了墙板局部破坏。当仅考虑支撑附件的主钢管和开孔钢板简化计算墙板绕钢板支撑弱轴的欧拉临界力,墙板的欧拉临界力与内置支撑的最大轴向受压承载力之比(约束比)达1.15~2.42,墙板内置支撑不发生受压整体失稳。     

耦合框架平面外变形钢板装配式屈曲约束支撑#br# 钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

为了研究双向地震作用下屈曲约束支撑（Buckling-restrained brace,BRB）钢筋混凝土框架平面内抗震性能以及BRB与钢筋混凝土框架在平面外方向的相互作用,考虑框架平面外变形、节点板平面外刚度和屈曲约束支撑外伸段平面外刚度的影响,对4个钢板装配式屈曲约束支撑钢筋混凝土框架及1个钢筋混凝土空框架进行了平面内拟静力试验研究。研究结果表明：①耦合框架平面外变形的BRB钢筋混凝土框架和无框架平面外变形的BRB钢筋混凝土框架平面内层间剪力与层间位移滞回曲线饱满稳定,具有良好的抗震性能;②框架平面外变形在一定程度上减小了钢板装配式BRB钢筋混凝土框架平面内初始水平刚度和承载力,增大了钢板装配式BRB和节点板平面外变形量;③节点板面外刚度的提高增加了框架节点平面外作用力;④钢板装配式BRB面外刚度的增加能减小自身平面外变形,减小其对钢筋混凝土框架平面外作用力。     

Local buckling restraint condition for core plates in buckling restrained braces

Buckling Restrained Braces (BRBs) are commonly used as bracing elements in seismic zones. A key limit state governing BRB design is to prevent flexural buckling. However, when the wall thickness of the steel tube restrainer is relatively small compared to the cross-section of the core plate, the restraint conditions against the local buckling of the core plate can be critical for the stability and strength of the BRB. In this study, cyclic loading tests and numerical analyses of BRBs were carried out using various tube restrainer configurations to investigate the influence of local buckling of the restrainer on BRB strength and ductility.     

脱层材料与槽接式挫屈束制支撑的性能研究

挫屈束制支撑耐震性能优劣与否与脱层材料性能有密切关系,首先提出了一种估算脱层不完全因子的方法,利用4组分别使用不同脱层材料的挫屈束制支撑进行构件试验;研究结果表明以黏性橡胶作为脱层材料具有可靠性、经济性与优良的施工性。特别介绍了地震工程研究中心近期所研发的槽接式挫屈束制支撑,并通过3组实尺寸构件试验验证了其耐震性能;测试构件包含一组长度为12.5m,最大抗压强度超过16800kN,核心消能段应变量达3.5%的构件。试验结果表明,新研发的槽接式挫屈束制支撑经济效益极高,迟滞消能行为良好稳定,具有优良的耐震性能,各组试体于试验停止前所累积的总非线性变形量皆超过400倍斜撑屈曲位移量;研究亦显示,非线性结构分析软件PISA3D可准确预测其受力与变形反应。     

防屈曲支撑对芯板局部屈曲的约束条件

防屈曲支撑广泛应用于地震区的支撑构件中,该支撑设计中较为关键的极限状态控制是预防其弯曲屈曲。然而,当钢管的壁厚相对于芯板的横截面尺寸小到一定程度时,芯板局部屈曲的约束条件相对于防屈曲支撑的稳定和强度便显得非常关键了。利用了具有各种不同形状的管状约束对防屈曲支撑进行了往复加载试验和数值分析,以研究这种约束的局部屈曲对防屈曲支撑强度和延性的影响。     

基于GSO算法的BRB改进Bouc-Wen模型参数识别

屈曲约束支撑(buckling-restrained brace, BRB)恢复力模型的合理与否直接影响BRB结构计算分析的准确度。改进的Bouc-Wen模型能很好地描述钢板装配式BRB的滞回特性。为了提高BRB改进Bouc-Wen模型参数识别的自动化程度及精度,采用GSO群智能搜索算法编写了BRB改进Bouc-Wen模型的参数识别优化程序。对不同屈服承载力的两根钢板装配式BRB滞回曲线进行了参数识别,把识别的滞回曲线与钢板装配式BRB试验结果所得的滞回曲线进行了对比。研究结果表明：采用GSO群智能搜索算法对BRB改进Bouc-Wen模型参数优化识别的方法可行,自动化程度高,拟合结果吻合良好,只需根据钢板装配式BRB试验结果所给出的力、位移以及对应的时间点便可实现对改进Bouc-Wen模型参数的自动识别。基于试验结果和相关参数的物理意义限定所识别参数取值范围的方法提高了GSO群智能搜索算法的识别效率。     

铝合金内芯装配式屈曲约束支撑有限元分析

提出了一种铝合金内芯装配式屈曲约束支撑(ALB),并以A5083铝合金为支撑耗能内芯设计了4组19个支撑构件,采用ABAQUS软件对其进行有限元分析,研究了集中耗能因子Y_LR、宽厚比、螺栓间距、核心板与约束板间间隙对支撑性能的影响。结果表明:当Y_LR<0.75时,支撑耗能性能会随着Y_LR的增加而提高,当Y_LR>0.75时,支撑耗能性能随着Y_LR的增加开始降低,当Y_LR=0.75时,支撑整体表现最佳; 支撑耗能性能会随着宽厚比的增加而降低,宽厚比不超过10时,支撑可以获得更好的耗能能力; 螺栓间距不宜过大,通过控制螺栓间距L_b与支撑核心板屈曲波长L_w的比值L_b/L_w来控制螺栓间距,当L_b/L_w≤1.5时,支撑约束单元受力更加合理,可以为核心单元提供足够的约束力; 核心板与约束单元之间的间隙过小时无法为核心板变形留有足够空间,间隙过大时支撑承载力会有较大降低且不稳定,间隙控制在0.5～2 mm时支撑承载能力表现更佳。     

防屈曲耗能钢支撑的试验研究

结合自行设计的外包钢筋混凝土防屈曲耗能钢支撑的工程应用项目,完成了7个防屈曲耗能钢支撑和3个普通钢支撑的反复单轴受压和反复拉压试验,比较了两种支撑的受力性能差别。试验研究表明,所设计的防屈曲耗能钢支撑,能使核心钢支撑材料的拉、压强度得到充分发挥;核心钢支撑截面屈服前未发生失稳破坏,达到了防屈曲的目的;核心钢支撑与混凝土之间的无粘结构造措施达到预期要求,且在反复拉压受力下的低周疲劳性能满足工程要求。根据试验结果,提出了防屈曲耗能钢支撑的端部构造措施。