国产TJI型屈曲约束支撑的研制与试验

采用国产Q195/Q235钢材开发研制了一种新型屈曲约束支撑,即TJI型屈曲约束支撑.给出了支撑的设计方法和构造要求,以及支撑芯板材料性能要求与支撑性能标准;对TJI型屈曲约束支撑进行了往复加载试验.结果表明,此种屈曲约束支撑具有很好的滞回特征和耗能性能,是一种十分有效的耗能构件,可以大大提高建筑结构的抗震性能.     

开孔三重钢管防屈曲耗能支撑有限元分析

 开孔式三重钢管防屈曲耗能支撑是一种性能良好的耗能减震构件,本文介绍了开孔式三重钢管防屈曲耗能支撑的构造,设计了10组不同开孔形式和尺寸的三重钢管防屈曲耗能支撑构件,并采用ANSYS及ABAQUS软件对其进行有限元分析,研究不同开孔及间隙对此种防屈曲耗能支撑滞回耗能性能以及承载力的影响。研究表明：开孔式三重钢管防屈曲支撑的滞回性能稳定、耗能能力强、屈服点发生在预设区域;开孔形式和孔长对防屈曲支撑的性能有影响;开孔式三重钢管防屈曲耗能支撑套箍效应明显低于不开孔三重钢管防屈曲耗能支撑;当间隙不为0时,芯材管开孔后支撑的承载力并没有下降。     

角钢拼接十字形无焊核心的高性能屈曲约束支撑试验研究

为避免十字形截面屈曲约束支撑的内芯在焊接后对低周疲劳性能的不利影响,提出核心部件采用角钢拼接的无焊十字形截面.进行了3根屈曲约束支撑试件的拟静力滞回性能试验,其中无焊核心部件采用黏钢胶拼接4根等边热轧角钢的方法,避免焊接或直接铸造试件中不可控缺陷的产生.试验结果表明,该类支撑的滞回性能稳定,第1根角钢断裂前,试件的累积塑性变形能力远高于铸造十字形截面,比端部焊接加劲肋的一字形核心屈曲约束支撑也有所提高.在第1根角钢断裂后,剩余截面仍具有相当的耗能能力.3根试件的拉压不平衡系数均在1.1以下,满足AISC规定的1.3限值要求.     

防屈曲支撑组合框架优化设计与抗震性能分析

目的以抗侧刚度比为设计变量,对设置防屈曲支撑的某18层钢管混凝土组合框架Benchmark模型进行优化设计与抗震性能分析.方法编制了基于遗传算法的优化程序,考虑以结构最大层间位移角、基底剪力为约束条件,在抗震性能不变的前提下优化防屈曲支撑的截面面积,以及考虑防屈曲支撑总截面面积为约束条件,在支撑用量相同的前提下,改善结构的抗震性能两种设计方案.结果在防屈曲支撑总用量不变的前提下,以变化抗侧刚度比设计的结构能够减少结构29%的最大层间位移角,减少4. 3%的最大层间剪力;在抗震性能不变的前提下,以变化抗侧刚度比设计的结构能够减少44%的支撑用量,其防屈曲支撑的耗能比例达78%.结论两种优化方案设计的结构均充分发挥防屈曲支撑的耗能能力,较优化前的结构更能保护框架梁、柱免受破坏.     

方钢管混凝土组合异形柱防屈曲支撑框架抗震性能试验

为研究方钢管混凝土组合异形柱(SCFST柱)防屈曲支撑框架的抗震性能,对一榀1∶2的SCFST柱防屈曲支撑框架模型进行了拟静力试验,同时采用ABAQUS有限元软件对试验模型进行了数值模拟.试验结果表明,试件呈现出防屈曲支撑、钢梁依次出现塑性铰的破坏机制.试件滞回曲线饱满,骨架曲线为S形,且强度和刚度退化不明显,位移延性系数可达3.21.防屈曲支撑耗能能力强,有效保护了框架结构.与异形柱普通支撑框架试验结果进行对比分析可知,异形柱防屈曲支撑框架抗震性能明显优于异形柱普通支撑框架.有限元分析中试件的破坏机制与试验基本一致.     

带屈曲约束支撑的局部收进框剪结构的减震效果分析

屈曲约束支撑是一种性能优良的新型位移型耗能减震构件,在大震时表现出更强和更稳定的耗能能力,具有广阔的应用前景.阐述了屈曲约束支撑的构成和基本原理,并通过ETABS有限元软件对设有屈曲约束支撑并有局部收进的框架剪力墙结构相关工程进行了耗能减震性能分析.     

带接触环的双钢管约束屈曲支撑有限元分析

约束屈曲支撑因在受拉和受压时都可屈服而不屈曲,在弱震作用下就可能提早屈服耗能,保护主体结构不受破坏,在强震作用大量吸收能量,提高结构安全度.对双钢管约束屈曲支撑进行改造,在内核中部和端部增设接触环.对该支撑进行有限元数值模拟.结果表明,这种防屈曲支撑具有良好的耗能能力和受力性能,改善了常用防屈曲支撑所出现的连接困难等问题.     

装配式钢质铰连接节点中承载-消能金属板滞回性能试验

为了提高装配式混凝土框架节点及其连接的抗震性能,提出一种易装配、可更换的装配式节点钢质铰连接.钢质铰由上下承载-消能金属板、高强钢腹板与销轴连接件等拼装构成.承载-消能金属板的力学特性是钢质铰及其装配式节点传力与塑性耗能的关键所在.为此,开展不同开孔削弱的5个承载-消能金属板试件轴向往复加载试验,考察其破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、承载力退化、刚度退化、耗能能力及延性等指标.结果表明:承载-消能金属板在开孔截面最大削弱处开裂或断裂,实现了失效模式可控;约束钢套筒有效地约束了内核心板受压屈曲变形,使其滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力与延性性能,且强度退化不明显;相比菱形削弱的承载-消能金属板,椭圆形削弱的金属板总体性能更优.     

长行程屈曲约束支撑拟静力试验

为研究长行程屈曲约束支撑(buckling restrained brace,BRB)的抗震性能,针对不同有效屈服长度比的屈曲约束支撑进行了拟静力试验研究,对比分析了试件的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、耗能能力、刚度退化和强度退化等性能指标.结果表明:高有效屈服长度比能够有效提高试件的极限承载力和极限位移;长行程屈曲约束支撑的延性系数为2.54～3.60,延性较好;有效屈服长度比对长行程屈曲约束支撑的刚度退化性能影响不大;高有效屈服长度比的长行程屈曲约束支撑,强度退化更稳定;抗震性能有所提高.     

开孔十字型屈曲约束支撑的有限元分析

本文基于"核心单元削弱相当于其余部位加强"原理的分析和总结,提出一种新型开孔十字型屈曲约束支撑构件(该构件是对支撑结构的核心部位进行开孔,使其核心单元的薄弱部位从端部转移到开孔处),利用ABAQUS有限元软件对四组不同的屈曲约束支撑构件分别进行单向加载和低周反复加载模拟,对比分析其结果表明:在四组不同的屈曲约束支撑构件中双排开孔十字型屈曲约束支撑屈服荷载最低,可以在地震发生时,比主体结构更早进入屈服阶段而进行屈服耗能工作,以达到保护主体结构的目的,相对于其他支撑形式,双排开孔十字型屈曲约束支撑是抗震结构更优的约束支撑构件。     

一种新型全钢防屈曲支撑在不同截面形式下的受力性能研究

参考国内外文献,提出一种新型的全钢防屈曲支撑(简称TinT),该类支撑采用工厂预制的型钢经过焊接而成,相比传统支撑具有自重轻、制作简易、成本低的优点。通过通用有限元软件ABAQUS精确分析三类不同截面形式的防屈曲支撑在非线性情况下的滞回耗能性能,结果表明(1)三种不同截面形式的TinT支撑抗震滞回性能均优于传统支撑,滞回性能均提高约150%(2)三种防屈曲支撑中,截面形式为方管套圆管的防屈曲支撑具有较好的滞回性能,能够完成2%SDR的往复拉压位移加载,内管在2%SDR位移荷载的第一圈发生屈曲(3)截面形式为双矩管的防屈曲支撑具有较好轴向受压极限承载力,能够达到2500kN的轴向单压承载力,相比另两种截面形式的防屈曲支撑提高约30%。     

考虑折叠效应的一种钢结构新型梁-柱节点的低周反复试验研究

提出了一种新型钢框架梁-柱削弱节点形式——波纹腹板削弱型节点.这种新型梁-柱节点是将靠近柱翼缘的工字梁腹板局部改成具有折叠效应的波纹腹板来削弱工字梁的抗弯能力,将失效部位从梁-柱节点的焊接部位转移到工字梁波纹腹板所在截面处,达到塑性铰外移的目的.而且波纹腹板还可以阻止受压翼缘在屈服之后发生局部失稳.本文通过低周反复试验考察了波纹腹板削弱型梁-柱节点的抗震性能.试验表明,波纹腹板削弱型梁柱节点的强度破坏出现在波纹腹板处的截面,梁柱连接处的焊缝没有破坏,实现了塑性铰外移的目的;而且由于波纹腹板的支撑作用,翼缘在屈服后没有严重局部失稳.另外,通过和传统梁柱节点对比发现,波纹腹板新型梁柱节点在出现塑性铰后没有出现明显的强度退化现象,波纹腹板削弱型梁柱节点的滞回曲线稳定饱满,具有更好的耗能性能.综上所述,该波纹腹板削弱型梁柱节点起到将塑性铰从梁柱根部外移、护梁柱焊缝的作用,具有良好的延性和滞回耗能性能,可以替代传统梁柱用于钢框架结构.     

组合钢管混凝土防屈曲耗能支撑的性能研究

防屈曲耗能支撑（BRB）作为一种新型的支撑构件,具有良好的耗能减震作用,目前已经运用到一些实际工程中。组合钢管混凝土防屈曲耗能支撑是一种新型的支撑,该支撑的内核单元由钢管混凝土构成。文章采用Ansys有限元软件,施加反复荷载,通过非线性屈曲分析模拟支撑的破坏形态和抗震耗能性能,并研究了该支撑内核突出段长度和内、外核之间...     

屈曲约束支撑布置方式对钢框架抗震性能的影响

钢框架结构中,不同的屈曲约束支撑布置方式对结构的耗能减震性能有较大影响.采用有限元软件SAP2000,对5跨8层钢框架结构模型进行弹塑性动力分析,对比不同的屈曲约束支撑布置方案下的结构动力特性与动力响应.结果表明,支撑布置在中间跨要优于边跨;支撑沿长度方向上通长布置,能够充分利用屈曲约束支撑在罕遇地震作用下的耗能减震性能.     

双塔连体结构设置防屈曲耗能支撑的弹塑性分析

为了研究双塔连体结构设置防屈曲耗能支撑的抗震性能,文章以某栋20层双塔连体结构为例,利用有限元软件SAP2000分别对原结构及设置防屈曲耗能支撑后的结构进行弹塑性对比分析.结果可知,在弹性阶段,防屈曲耗能支撑能够提供有效的侧向刚度,减少结构的自振周期,控制层间位移;在塑性阶段,防屈曲耗能支撑能够发挥耗能减震的性能,成为结构抗震的第一道防线.     

960MPa高强度钢材轴压柱局部稳定性能及设计方法

为研究960 MPa(屈服强度标准值)高强度钢材轴心受压构件的局部稳定受力性能,本文使用ANSYS软件建立有限元模型,对4个箱形截面和4个工字形截面轴心受压构件进行了有限元分析.模型考虑了几何初始缺陷及焊接残余应力的影响,提取构件的极限承载力和局部屈曲临界承载力的有限元计算结果与试验实测结果进行对比,验证了模型的有效性.利用这种建模方法,对960 MPa高强度钢材箱形和工字形轴心受压构件的局部稳定受力性能进行了有限元参数分析,并将有限元计算结果,以及本文汇总的已有试验结果,与中国、美国和欧洲的钢结构设计规范中轴心受压构件的设计曲线进行了对比,并提出了新的设计公式.结果表明,本文使用的有限元建模方法能够准确地分析计算960 MPa高强度钢材轴心受压构件的局部屈曲受力性能;几何初始缺陷和残余应力对构件的极限应力的影响很小,但是对板件宽厚比较大构件的局部屈曲应力的影响相对较大;相对于中美欧现行钢结构设计规范中的设计方法,本文提出的设计公式更适用于960 MPa高强度钢材轴心受压构件的局部屈曲应力和屈曲后极限应力的设计计算.     

新型Pall-BRB摩擦阻尼支撑体系设计方法

考虑几何非线性采用ANSYS有限元软件对一种新型Pall-BRB摩擦阻尼支撑体系（采用防屈曲支撑（BRB）代替Pall型摩擦阻尼器（PFD）的普通支撑）的滞回特性进行分析.首先进行了Pall型普通支撑体系和Pall-BRB摩擦阻尼支撑体系的滞回性能对比分析,结果表明,防屈曲支撑在拉压循环荷载作用下均能达到屈服,拉压承载力基本一致,耗能能力优于普通支撑.然后分析了防屈曲支撑刚度、Pall型阻尼器起滑摩擦力、阻尼器的大小以及防屈曲支撑与水平方向的倾角等因素对体系滞回特性以及支撑内力的影响.结果表明,Pall-BRB支撑体系比Pall型普通支撑体系有更好的耗能性能,支撑内力变化不大且在阻尼器起滑后保持为常数,有利于抗震设计;防屈曲支撑最大内力与起滑摩擦力关系密切,起滑摩擦力越大,体系耗能能力越强,支撑越能充分发挥作用.最后提出了这种新型Pall-BRB摩擦阻尼支撑体系的设计方法.     

约束屈曲支撑在落地球形网壳中的减震效果分析

利用非线性有限元理论,对屈曲约束支撑在落地球形网壳中的减震性能进行研究.假设钢材为理想弹塑性,通过大型有限元分析软件ANSYS进行参数化建模并对算例进行具体分析.模型中的结构杆件采用Beam188单元,支撑部件采用Link8单元.在罕遇地震作用下对结构进行动力响应分析.根据约束屈曲支撑的力学性能对其进行10种方式的布置,并对10种布置方式的减震效果进行分析,得出较为合理的支撑布置方式,在最优布置下的减震效果可以达到20％.     

开孔核心管约束屈曲支撑滞回性能分析

核心管带开孔双钢管约束屈曲支撑是一种新型的约束屈曲支撑,是对双钢管约束屈曲支撑的改进.基于有限元理论,建立核心管带开孔双钢管约束屈曲支撑的有限元模型,通过对其进行ANSYS有限元模拟计算与分析,得出该种截面形式约束屈曲支撑的滞回曲线和骨架曲线.结果表明这种约束屈曲支撑具有良好的耗能能力和恢复力特征,而且改善了常用约束屈...     

一种新型自复位防屈曲支撑的拟静力试验

为了控制安装有传统防屈曲支撑的结构在大地震作用下产生的最大变形及残余变形,提出一种新型防屈曲支撑——自复位防屈曲支撑(SCBRB).对其构造及工作和复位原理进行了详细说明.在此基础上,给出复位材料的预应力及变形需求等关键参数的设计方法,并实现了这种支撑.该支撑综合了防屈曲支撑及自复位体系的优点.拟静力试验研究结果表明预应力成功地接设计值施加并且完好保持是决定复位效果的关键因素,预应力不足则其复位效果变差,预应力与耗能内芯屈服力之比大干等于1.3时即可保证完全复位.传统防屈曲支撑与自复位防屈曲支撑拟静力试验的对比结果表明:此类支撑基本消除了纯防屈曲支撑的残余变形,具有良好的复位效果.