方矩管装配式防屈曲支撑设计理论与试验研究
[Abstract]:Prefabricated buckling bracing is a new type of buckling bracing, and its peripheral restrained member is composed of several parts assembled by high strength bolts. For example, the external restraint member of square moment tube assembly buckling bracing is made up of two square moment tubes with outstretched plate which are fastened by high strength bolts. The fabricated anti-buckling brace has the advantages of high machining precision, convenient field assembly, easy replacement of the core after the earthquake, and repeatable use of the supporting peripheral components. In this paper, a simplified anti-buckling bracing is analyzed by fine finite element method. The formation and development of the contact relationship between the kernel component and the peripheral member, and the variation of the core component waveform are discussed. The distribution of extrusion force and the stress level of peripheral members are studied, and the initial defect form, the initial defect amplitude, the gap between inner and outer girth, the strength and stiffness of outer member, the length of kernel member are investigated. The influence of the width to thickness ratio and thickness of the core member on the mechanical performance of the support. Then taking the hinge buckling bracing of the kernel extension as the research object, the stress state of the bracing with single wave integral deformation and multi-wave buckling deformation is analyzed. Through theoretical derivation, the most unfavorable bending moment on the extension section of the inner core, the extrusion force of the core and the distribution of bending moment on the peripheral restrained members are obtained. Finally, based on the mechanical characteristics of the components of buckle-resistant braces, the design criteria of peripheral restrained members and core stiffeners are established, and the design theory of traditional hinged integral-constrained buckle-resistant braces is improved. The corresponding theoretical derivation assumptions and results are verified by numerical means. In addition, the parameters of the braces are analyzed, and the effects of nine design parameters on the core extrusion force and the forces on the peripheral members are studied. Due to the discrete arrangement of bolts, the external stiffness of prefabricated anti-buckling braces needs to be reduced to a certain extent. In this paper, the method of determining the external restraint stiffness of square moment tube fabricated buckle-proof braces is studied by theoretical derivation and numerical verification. After considering the effect of bolt dispersion on the external restraint stiffness and the effect of the local force on the plate between bolts, a design method is proposed for the square moment tube assembly buckling braces. The feasibility of the design theory is verified by a numerical example of design support. Finally, the design theory of square moment pipe assembly buckling supporting bolt is studied, and the suitable bolt design method is given. The influence of design parameters on the bearing capacity of the braces is analyzed numerically, and the possible failure forms and influencing factors of the braces are investigated. At the same time, the influence of different end construction measures on the support performance is also studied, and the merits and demerits of each structural form are investigated. Finally, the experimental study of square moment tube fabricated buckling braces is carried out, which verifies the safety and reliability of the design theory proposed in this paper. The test results also verify the rationality of the structural details of various buckling braces and provide a sufficient and reliable basis for its engineering application.
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TU398.9
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,本文编号:2186211
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