屈曲约束支撑及支撑框架结构抗震性能与设计方法研究

发布时间：2019-07-10 19:51

【摘要】：屈曲约束支撑通过外围约束单元抑制内部芯材在轴向荷载下产生屈曲失稳现象，不仅起到普通支撑的作用，而且其滞回曲线饱满，地震作用下，屈曲约束支撑先于主体结构屈服，减轻主体结构的震害程度，增强结构体系的抗震性能，是屈曲约束支撑框架结构体系抵抗地震作用的第一道防线。本文基于屈曲约束支撑的工作原理对其构造设计的若干关键理论问题进行了详细探讨，通过数值模拟分析了相关参数对其性能的影响，提出了端部加强型屈曲约束支撑的设计方法；针对我国钢材市场，选取国标Q235角钢作为支撑内核芯材，设计并制作了6个支撑构件，通过低周循环加载试验，检验了其消能减震性为；通过对支撑框架结构体系消能减震的理论分析及数值模拟研究，详细分析了屈曲约束支撑的布置方式及抗侧刚度比等对支撑框架结构抗震性能的影响；根据能量守恒原理，提出了支撑框架结构基于能量的设计方法。
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图片说明： - 2 -屈曲约束支撑是一种新型的耗能支撑，主要由三个部分构成：芯材、无粘结材料和外围约束机制（如图1.1所示）。屈曲约束支撑通过芯材在轴向力作用下产生的塑性变形来耗散地震能量。为防止芯材出现受压屈曲失稳现象，保证受拉和受压时均能实现全截面屈服，在芯材外围设有屈曲约束机制。由于泊松效应，芯材受压时膨胀，需在芯材与约束套管之间留有厚度适中的间隙。通过芯材外围涂刷的无粘结材料，不仅可以实现设置间隙的目的，而且降低芯材与约束套管的摩阻力，保证了芯材的受力均匀。正是基于上述原理，屈曲约束支撑在轴向拉压力作用下均能实现全截面屈服，改善了普通支撑受压屈曲的特点，使屈曲约束支撑不仅具有普通支撑的优点，而且具有优异的耗能行为（如图1.2所示）
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图片说明： （3）芯材基本构成为达到理想的耗能效果，作为内核单元的芯材通常选用中低强度钢材。由纵向来看，芯材主要包括屈服耗能段、过渡段和连接段等三个部分（如图1.4所示）。图 1.4 屈曲约束支撑构件的纵向组成Fig.1.4 The longitudinal component of BRB作为耗能部分的屈服段是屈曲约束支撑的核心部分，在轴向力作用下，通过外围套管的约束，芯材屈服段屈服，产生塑性变形，进而耗散地震能力。作为连接支撑与框架节点板的连接段，其未被外围约束套管所包裹。为便于安装及维护，支撑与框架通常用螺栓连接[13-15]，，也可采用铰接[16]或焊接[17]。过渡段是屈服段的延伸部分，其部分被套管所包裹，为保证过渡段在弹性范围内工作及未被套管约束部位不产生屈曲失稳，通常需增大截面宽度或贴焊补强钢板来增大芯材的截面面积（如图1.5、图1.6所示）。为减少应力集中[18]，过渡段的变
【学位授予单位】：中国矿业大学（北京）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU375.4;TU352.11

【参考文献】

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本文编号：2512846