新型腹板开孔屈服耗能支撑滞回性能分析

发布时间：2020-03-26 12:41

【摘要】：中心支撑抗侧刚度大,但在设防地震作用下支撑杆容易失稳,为了避免支撑杆失稳,提出了一种新型腹板开孔屈服耗能支撑。在中震作用下,支撑腹板孔口之间的孔间短柱首先屈服进入塑性耗散能量。开孔腹板为薄弱部位,在罕遇地震作用下孔间短柱发生弯曲破坏,整个开孔腹板发生剪切破坏,耗散地震能量,此时支撑的极限承载力低于支撑的屈曲荷载,保证支撑不发生整体失稳。本文应用ABAQUS软件分别对焊接式和装配式腹板开孔屈服耗能支撑进行滞回性能的有限元分析,得到了不同开孔参数对支撑滞回性能的影响,并提出了焊接式腹板开孔屈服耗能支撑的初始刚度和屈服承载力的计算公式以及装配式屈服耗能支撑的设计方法。主要工作内容如下:(1)参考相关规范和文献,在已有的研究基础上设计了不同参数的腹板开孔屈服耗能支撑,研究腹板开孔屈服耗能支撑在各参数下的滞回性能。采用ABAQUS有限元分析软件建立各个试件的模型,并选取相关试验进行有限元模型验证,保障了建模方法的准确性。(2)对不同参数试件的受力机理、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线与耗能性能进行分析,得到不同参数对腹板开孔屈服耗能支撑的影响。分析结果表明:开孔腹板的长度、厚度与开孔间距是影响耗能支撑承载能力和滞回性能的决定因素,双层开孔腹板的支撑耗能性能优于单层腹板。提出了腹板开孔屈服耗能支撑初始刚度和屈服承载力的理论计算公式,与有限元计算结果近似,有一定的参考价值。(3)为优化开孔形状,通过有限元分析了两组不同开孔形状的腹板开孔屈服耗能支撑滞回性能,并与长圆孔支撑对比,分析结果表明:当最小开孔间距相同时,椭圆形孔支撑的承载力与刚度最高;椭圆形孔支撑与长圆孔支撑的滞回性能稳定,作为新型腹板开孔屈服耗能支撑的开孔形状比较合理。虽开孔宽度相同时,菱形孔支撑的承载力与刚度最高,但菱形孔支撑的滞回性能差异很大,不宜采用。(4)在焊接式支撑的基础上提出了一种震后便于更换的装配式腹板开孔屈服耗能支撑。通过有限元分析了各个参数对装配式腹板开孔屈服耗能支撑滞回性能的影响,并给出装配式腹板开孔屈服耗能支撑设计方法。分析结果表明:开孔腹板的长度、厚度与开孔间距增加将提高耗能支撑的承载能力和初始刚度。
【图文】：

示意图,示意图,中心支撑,支撑框架

防屈曲支撑组成示意图

中心支撑,支撑框架,受力性能,钢板

图 1-2 中心支撑与防屈曲支撑框架的受力性能对比约束防屈曲支撑支撑最早的雏形是由日本学者 Yoshino[11]提出的，，他将钢板嵌剪力墙中，墙体包裹着钢板从而约束了钢板的屈曲。随后 Wa夹在预制钢筋混凝土板之间作为耗能器使用，并提出了防屈束防屈曲支撑的内嵌钢板端部仅与梁柱节点域连接，并采用无筋混凝土墙，使支撑能够自由伸缩来承担轴向力，构造形式叉布置或“人”字形布置，如图 1-3 所示[10]。
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU352.11

【参考文献】