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。     

防屈曲耗能支撑技术研究与工程应用

山西省图书馆新楼为不规则框架结构,为了抵抗平面扭转,在楼梯及转角部位设置了防屈曲耗能支撑,替代了混凝土支撑与钢支撑,提供同样的刚度,耗能性能与抗震稳定性大大提高,而且起到提高结构阻尼的效果。介绍了防屈曲耗能支撑原理、布置原则、材料要求、连接方法、施工安装及质量验收。     

碟簧-钢绞线组合自复位防屈曲支撑滞回性能

为解决传统自复位防屈曲支撑变形能力不足的问题,提出一种碟簧-钢绞线组合自复位防屈曲支撑（Disc Spring-Steel Tendon Self-centering Buckling-restrained Brace,DT-SCB）. DT-SCB采用串联的钢绞线及碟簧组成的复位系统提供复位能力,通过两个并联的一字型内芯耗散地震能量. 介绍了DT-SCB构造、各阶段工作机理及恢复力模型. 建立有限元模型,研究复位比率αsc、钢绞线与碟簧组刚度比K1、复位元件与耗能系统刚度比K2等参数对支撑滞回性能、自复位效果及耗能能力的影响. 研究结果表明：提出的DT-SCB恢复力模型与模拟结果吻合较好,所有DT-SCB支撑在最大加载位移（2.5%轴向应变）内未发生明显破坏,支撑滞回曲线呈旗帜型特征,且具有稳定的耗能能力. 相比于传统基于钢绞线的自复位防屈曲支撑,DT-SCB具有更强的变形能力. DT-SCB最大残余变形随复位比率αsc提高显著减小,而刚度比K1的增加会削弱复位比率对支撑残余变形的控制效果. 钢绞线与碟簧组刚度比过大（K1≥2.0）会导致碟簧组提前被压平,进而降低支撑的变形能力. DT-SCB耗能能力受刚度比K2影响较大,其等效黏滞阻尼比随刚度比K2的增大而降低. 罕遇地震下支撑-框架结构非线性时程分析结果表明,DT-SCB可以有效减少结构的最大层间位移角及残余层间位移角,提高结构抗震性能.     

框架—带防屈曲支撑钢连梁核心筒结构耗能能力分析

为分析带防屈曲支撑钢连梁新型结构体系耗能能力,以某框架—核心筒结构为例,其筒体部分剪力墙分别采用全楼层均为钢筋混凝土连梁和局部层间位移较大楼层采用带防屈曲支撑钢连梁而其余楼层为钢筋混凝土连梁的两种方案,采用能量分析方法,分析了两种方案在罕遇地震作用下的耗能能力。通过对比两种方案的能量时程曲线可知,带防屈曲支撑钢连梁结构体系能有效降低结构构件的塑性发展,减轻结构的破坏,保护主体结构的安全。带防屈曲支撑钢连梁结构体系具有良好的耗能能力。     

抑制屈曲支撑滞回性能分析

为研究采用我国Q235B钢和两种无黏结材料设计制作的抑制屈曲支撑试件的滞回性能,对6个试件进行了拉压循环荷载作用下的滞回性能试验．其中,利用钢管混凝土抗弯承裁力理论和连续弹性约束体的稳定理论完成支撑整体稳定与内核构件约束段高模态稳定设计;外伸无约束段钢板宽厚比满足我国铜结构规范塑性设计的要求;选取适当厚度的无黏结材料以控制内核构件与外包铜管混凝土之间间隙的大小,最后基于ANSYS对试件的滞回性能进行了有限元分析．在试验过程中抑制屈曲支撑试件没有发生稳定破坏,拉压屈服后均有明显应变强化,最大延性接近设计值15,累计延性超过700．滞回曲线稳定饱满,耗能能力强,拉压承载力差值控制在10％左右,恢复力模型可简化为对称双线性模型．内核构件采用一字形比采用十字形截面的试件滞回性能更好．有限元分析结果与试验结果吻合良好．因此设计制作的抑制屈曲支撑所采用的材料、构造措施及设计方法均较为合理,能保证其具有优良的滞回性能．     

采用抑制屈曲支撑的钢框架结构性能分析

为了对比分析抑制屈曲支撑与普通钢支撑构件在反复荷载作用下的滞回性能,比较了2种支撑钢框架体系在单调、往复水平荷载和地震荷载作用下的抗侧力和抗震性能.基于ANSYS对结构构件和体系进行了分析,并与试验结果进行了对比.分析表明,抑制屈曲支撑可在拉压循环荷载作用下均达到屈服,拉压承载力基本一致,恢复力模型可简化为对称的双线型,其滞回曲线稳定饱满,滞回耗能能力大大优于普通钢支撑.同时数值分析结果与试验结果也得到了很好的吻合.抑制屈曲支撑相对于普通钢支撑可进一步提高钢框架结构的后期刚度、极限承载力和耗散能力,更大地降低了结构的地震响应,提高了结构的抗震性能.因此抑制屈曲支撑较普通钢支撑更适于在有更高抗侧力和抗震要求的钢结构中应用,其更为简单的恢复力模型也使结构体系的分析和设计十分简便.     

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.     

剪跨比对钢管混凝土组合桥墩抗震性能影响试验研究

钢管混凝土组合桥墩是一种以圆钢管为钢骨的新型钢-混凝土组合桥墩,具有良好的应用前景.通过3个组合桥墩试件的拟静力试验,研究了钢管混凝土组合桥墩的抗震性能和抗剪强度,分析了剪跨比对组合桥墩破坏形态、位移延性、刚度退化、滞回耗能和残余位移的影响.试验结果表明:剪跨比是决定组合桥墩破坏形态的关键因素,3个不同剪跨比的组合桥墩试件发生的破坏模式有剪切斜压破坏、弯剪破坏和弯曲破坏3类;3个组合桥墩试件的滞回曲线均比较饱满、稳定,无明显的捏缩、滑移现象;随着剪跨比的增大,试件的变形能力和耗能特性得到改善,刚度退化减慢,残余位移减小;不同剪跨比的组合桥墩试件均具有良好的变形能力,满足工程实践对位移延性系数和极限位移角的要求;对组合桥墩的抗剪强度计算公式进行了有益探讨,研究成果可为组合桥墩的抗震设计提供参考.     

方钢管混凝土框架滞回性能试验与理论研究

为了研究方钢管混凝土结构的抗震性能，基于一榀三层两跨方钢管混凝土框架的拟静力试验，分析了反复水平荷载作用下框架的滞回曲线，并根据滞回曲线进一步得出了框架顶层骨架曲线及相应的恢复力模型，研究了钢管混凝土框架的延性、强度与刚度的退化等性能．采用非线性有限元分析方法，将恢复力模型应用到混凝土弹性模量退化方程中，并对试验结果进行了计算模拟．结果证明，理论分析结果与试验结果吻合较好．     

钢管混凝土滞回性能的研究现状

本文综述了钢管混凝土结构在常温下的动、静力力学性能指标研究进展,并指出对火灾后该类结构的滞回力学性能研究相对较少,最后,对有待进一步深入研究的问题进行了探讨。     

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...     

全钢双矩管防屈曲支撑在不同间隙下的受力性能研究

提出一种用方钢管作为管套管全钢防屈曲支撑(简称TinT),由不同直径的方钢管分别作为约束外管和受力内管,内管端部焊接肋板形成加强部位,支撑受力性能显著提高.重点研究了TinT受力性能,通过建立TinT模型分析其在拉压往复荷载下的滞回性能,研究内外管之间不同间隙、初始缺陷对支撑受力性能和破坏机理的影响,并将有限元数值分析与文献[1]中试验进行比较,与试验结果非常吻合.研究表明TinT支撑受压承载力较传统支撑增长约160％,滞回耗能性能增长约110％,支撑整体的初始缺陷取1‰以内时,受力性能较好,传统支撑在1～2mm时表现出良好的滞回性能,当间隙大于3 mm时,支撑滞回受力性能出现了一定程度的下降.     

约束屈曲支撑受力性能及高阶模态分析

应用ANSYS对约束屈曲支撑在静力往复荷载作用下的受力性能进行模拟,通过计算得到支撑滞回曲线以及其内部应力分布状况.追踪支撑内核高阶模态屈曲的过程,结果表明约束屈曲支撑具有良好的耗能特性.通过对14个不同缝隙和5个不同摩擦系数的约束屈曲支撑进行计算,得出缝隙和摩擦力对约束屈曲支撑内力的影响.应确定合理的缝隙尽量减小磨擦力.     

装配式自复位屈曲约束支撑滞回性能

提出了一种装配式自复位屈曲约束支撑(ASCBRB),对其基本构造、受力机理和滞回性能进行了理论分析,建立了ASC-BRB的有限元模型,进一步分析了ASCBRB的滞回性能,并研究了关键构造参数对其滞回性能的影响规律。结果表明,理论恢复力模型能够有效描述ASCBRB的滞回特征,理论结果与有限元结果整体吻合较好。碟簧组合压并后,支撑刚度显著增大,能够防止强震下结构层间变形的快速增加,减小层间变形集中效应。进行ASCBRB设计时,各关键构造参数需合理匹配,使得ASC-BRB具有良好的变形能力、耗能能力和复位能力,并可以有效减小结构在强震下的层间变形集中效应。     

新型自恢复耗能支撑框架结构抗震性能分析

提出了一种新型支撑构件——预压弹簧自恢复耗能支撑(PS-SCEDB),对其构造形式及自恢复原理进行了介绍,并对采用预压弹簧自恢复耗能支撑和普通防屈曲支撑(BRB)的20层Benchmark钢框架结构的抗震性能进行了对比分析.结果表明,在具有不同PGA的3种地震波作用下,与BRB框架结构相比,PS-SCEDB框架结构层间位移角峰值、有效值及基底剪力均减小.此外,PS-SCEDB框架结构残余变形相比原钢框架结构减小了80%,相比BRB框架结构减小了50%,且PS-SCEDB具备良好的耗能能力和自恢复性能.     

阻屈耗能支撑系统中混凝土性能的有限元分析

应用ANSYS分析软件对阻曲耗能支撑进行了单调荷载作用下三维非线性有限元分析,定性地研究了为满足阻屈支撑的耗能性能,混凝土的强度等级和构件中混凝土的截面面积的选择,为耗能支撑框架结构抗震设计提供理论基础。     

阻屈耗能支撑系统中混凝土性能的有限元分析

应用ANSYS分析软件对阻曲耗能支撑进行了单调荷载作用下三维非线性有限元分析,定性地研究了为满足阻屈支撑的耗能性能,混凝土的强度等级和构件中混凝土的截面面积的选择,为耗能支撑框架结构抗震设计提供理论基础.     

一种适用于杆系结构的屈曲约束支撑的有限元分析

利用ANSYS程序对一种适用于网壳结构的屈曲约束支撑进行有限元分析,得到支撑的滞回曲线.通过与国外试验数据的对比,对影响支撑性能的因素加以分析,给出有限元分析与试验结果误差产生的原因.     

防屈曲支撑结构的Pushover分析

对结构进行弹塑性静力分析代替复杂的时程分析,采用了静力弹塑性方法对防屈曲支撑框架进行Pushover研究,揭示了防屈曲支撑结构从屈服到达到极限状态时,结构的整个破坏过程及塑性铰出现的顺序与规律。