新型双重圆钢管防屈曲消能器力学性能试验与设计方法研究

发布时间：2020-05-21 09:20

【摘要】：屈曲约束支撑作为结构减震的重要构件之一,在结构中的作用主要表现在两个方面:(1)正常风荷载以及小震作用下处于弹性阶段,此时其作用与普通支撑相同,可以为结构提供很大的抗侧刚度;(2)在大震作用下进入弹塑性阶段,利用变形耗能,保护主体结构在大震作用下不发生严重破坏。本文提出了一种新型的双重圆钢管防屈曲消能器,这是一种全钢的消能器,具有减轻构件自重、均衡耗能截面性能及实现纯机器加工预制装配等方面的综合优势。为了研究新型双重圆钢管防屈曲消能器的减震性能,本文进行了一系列研究。主要研究内容和成果包括:(1)对新型双重圆钢管防屈曲消能器耗能性能进行了数值模拟。利用ABAQUS中的三维实体单元C3D8R对构件进行了模拟,分别就本构的选取、网格划分、接触及边界条件的设置进行了讨论,通过对构件进行循环加载考察了长细比及约束强度两个因素对于构件滞回耗能性能的影响,结果显示长细比对于构件的耗能性能有一定影响,而在不考虑构件的累积变形的情况下,约束强度对耗能性能的影响不明显。(2)对新型双重圆钢管防屈曲消能器耗能性能进行了试验研究。利用国产Q235钢材分别针对长细比与约束强度两个不同的变量设计了两组构件,根据加载制度依次进行了低周往复试验。试验结果显示试验构件滞回曲线饱满,破坏均发生在受拉阶段的螺栓打孔处,说明此处为构件受力最危险截面。在核心管管径和壁厚相同的情况下,长细比对于构件的影响表现在当长细比较小时,构件的屈服位移随着长细比的增大而增大,但当长细比超过一定限值时,屈服位移反而会变小。另外,长细比越小的构件可以经历的不同阶段的循环次数越多,可以承受的累积塑性变形就越大。约束强度对于构件的影响表现在随着约束强度的增大,屈服位移趋于变小,而屈服力趋于变大。(3)对新型双重圆钢管防屈曲消能器的工作原理与设计方法进行了讨论。给出了脱黏结层厚度及截面尺寸等参数的确定方法,针对新型双重圆钢管防屈曲消能器不同部位可能出现的失稳问题进行了理论分析,并得到了失稳条件,进而提出了能够避免这些失稳出现的构造措施,最后,分别给出了构件在弹性和弹塑性阶段的刚度计算公式。
【图文】：

恢复力曲线,传统抗震结构,受压,保护主体

[8]。图1.1 屈曲约束支撑的构成图1.2 普通支撑和屈曲约束支撑恢复力曲线对比传统抗震结构主要依靠结构滞回耗能来耗散输入其中的地震能量，但是在结构利用自身塑性耗能的同时其本身也会遭到损坏，受压时往往是整体失稳先于材料屈服[9-10]。结构消能减震的实质是把某些非承重构件设计为消能构件或者在结构内设置耗能装置，在风振或小震作用下，这些构件或装置都处于弹性状态，为结构提供侧向支撑。在中震、大震作用下，这些构件则率先进入塑性状态，耗散输入结构中的能量，减小结构承受的地震作用，从而保护主体结构，提高其安全性[11]。普通支撑受压时会发生屈曲，刚度和承载力急剧降低。在地震或风的作用下

恢复力曲线,恢复力曲线

[8]。图1.1 屈曲约束支撑的构成图1.2 普通支撑和屈曲约束支撑恢复力曲线对比传统抗震结构主要依靠结构滞回耗能来耗散输入其中的地震能量，但是在结构利用自身塑性耗能的同时其本身也会遭到损坏，受压时往往是整体失稳先于材料屈服[9-10]。结构消能减震的实质是把某些非承重构件设计为消能构件或者在结构内设置耗能装置，在风振或小震作用下，这些构件或装置都处于弹性状态，为结构提供侧向支撑。在中震、大震作用下，，这些构件则率先进入塑性状态，耗散输入结构中的能量，减小结构承受的地震作用，从而保护主体结构，提高其安全性[11]。普通支撑受压时会发生屈曲，刚度和承载力急剧降低。在地震或风的作用下
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU392.3

【参考文献】