新型防屈曲支撑力学性能及对框架结构减震效果研究

发布时间：2020-07-12 19:28

【摘要】：针对现存屈曲约束支撑在应用中存在的屈服后刚度骤降的问题,提出一种能够在核心构件屈服后再次产生有效轴向刚度的新型屈曲约束支撑——二重刚度屈曲约束支撑,说明其工作原理、具体构造、分阶段的刚度变化特征,推导了稳定性要求下支撑构造设计应当满足的材性及几何尺寸要求;通过缩尺模型试验验证了该新型阻尼器的可行性,研究其受力特点、耗能性能、附加刚度特性及破坏机理,并采用有限元软件对试验构件进行建模,模拟拟静力加载过程。同时,为检验该种新型阻尼器对结构的实际减震效果,以美国土木工程协会的Benchmark钢框架结构为原型,对其分别采用传统防屈曲支撑及本文提出的二重刚度屈曲约束支撑进行减震设计,验证该新型阻尼器对结构地震响应的实际控制效果,并分析了第二刚度启动位移对减震效果的影响。具体完成工作如下:(1)设计并制造了一个二重刚度屈曲约束支撑试件,对其进行拉压反复加载试验,研究了该试件的承载能力、刚度变化特征、滞回曲线、骨架曲线、延性及累积塑性变形能力、能量耗散能力等指标,分析了试件的破坏机理。试验所得滞回曲线、骨架曲线形状均符合预期,滞回曲线对称、饱满,且具有明显的二阶刚度特征。(2)采用有限元软件ABAQUS建立试件的实体有限元模型,充分考虑涉及到的几何、材料、接触非线性,对拟静力试验的加载过程进行了模拟,有限元模拟结果与试验结果较为吻合。(3)建立采用二重刚度屈曲约束支撑进行减震设计的钢框架结构的有限元模型,阻尼器采用等效简化的模型,通过非线性时程分析的方法验证了该阻尼器的实际减震效果。二重刚度屈曲约束支撑对结构的地震响应控制效果无论从结构的响应峰值、响应分布均匀性,或者是结构震后残余变形方面,均优于传统屈曲约束支撑;当地震作用较小时,较早启动第二刚度能够及早为结构提供附加刚度,对结构地震响应的控制是有利的;当地震作用较大或者说内芯板的强度、刚度相对较弱时,较晚启动第二刚度更有利于为外芯板提供充足的屈服变形空间,有利于减小结构损伤。
【学位授予单位】：河北建筑工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU352.1
【图文】：

云门,楼层,花莲,抗侧刚度

第 1 章绪论在其它刚度相对较小的楼层形成薄弱层[1]。2018 年 2 月 7 日台湾花级）中多座建筑倒塌或倾斜，其中，云门翠堤大楼在地震发生 8 秒倾斜，随后在底层发生断裂，接近倒塌，见图 1-1，经初步勘察后“软脚建筑”发生底层以上整体倒塌与其底层层高较大且柱多墙少使用）导致的抗侧刚度不足有很大关系，抗侧刚度不足使该建筑在软脚”现象，引发薄弱层效应，导致倒塌。

构造图,芯板,限位装置,方矩管

及工程应用中出现的问题，本文从改进现出了二重刚度屈曲约束支撑（Two stiffneBRB），本章将从阻尼器的工作原理、稳工作阶段的刚度公式，为进一步采用试程可行性奠定基础。的构造图 2-1，作为一种改进型的屈曲约束支撑、内核构件和无粘结材料三部分，但在 T中，外围约束构件由 U 型钢、方矩管、件又包括外芯板、内芯板、连接内外芯作的限位装置，限位装置与外芯板上的加、加劲板在增强外芯板无约束段刚度的

示意图,工作原理,芯板,示意图

、内核构件和无粘结材料三部分，但在 TSBRB中，外围约束构件由 U 型钢、方矩管、钢管连构件又包括外芯板、内芯板、连接内外芯板使二作的限位装置，限位装置与外芯板上的加劲肋肋、加劲板在增强外芯板无约束段刚度的同时保图 2-1 构造示意图Fig.2-1 Structure schematic diagram

【参考文献】