装配式工字钢腹板开孔屈服耗能支撑滞回性能分析
发布时间：2021-07-15 10:23
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,并解决耗能支撑震后不易修复的问题,提出了一种装配式工字钢腹板开孔屈服耗能支撑。采用ABAQUS有限元软件分析了设计参数对其滞回性能、刚度和承载力的影响,提出了刚度和屈服承力的计算公式,并给出了装配式工字钢腹板开孔耗能支撑的设计方法。分析结果表明:装配式工字钢腹板开孔屈服耗能支撑主要依靠开孔腹板屈服耗能,有效避免了支撑杆发生整体失稳,具有良好的滞回性能;有限元分析过程中,连接螺栓始终保持弹性,连接可靠;开孔腹板长度、厚度及开孔间距的增加将提高耗能支撑的承载能力和初始刚度;给出的装配式工字钢腹板开孔屈服耗能支撑设计方法可为工程应用提供参考。
【文章来源】：建筑钢结构进展. 2020,22(06)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
新型钢板开孔屈服耗能支撑示意
钢材采用三折线模型、Mises屈服准则及相应的流动法则。钢材采用Q235B钢,弹性模量E为206 GPa,屈服后切线模量Et为0.02E,弹性阶段泊松比μ为0.3。螺栓采用10.9级高强度螺栓。表1 新型工字钢腹板开孔耗能防屈曲支撑模型几何参数Tab.1 Geometric parameters of new energy-dissipating brace with yielded perforated web 模型编号 L/mm L0/mm t/mm tf/mm ho/mm hc/mm l1/mm l2/mm l3/mm n1 B-A1 1 200 1 120 10 12 30 20 18 95 20 23 B-A2 1 200 1 120 10 12 30 15 18 95 20 24 B-B1 1 000 920 10 12 30 20 18 95 20 19 B-B2 1 500 1 420 10 12 30 20 18 95 20 29 B-C1 1 200 1 120 12 12 30 20 18 95 20 23 B-C2 1 200 1 120 8 12 30 20 18 95 20 23 B-D1 1 200 1 120 10 12 30 20 13 105 15 23 B-D2 1 200 1 120 10 12 30 20 23 85 25 23 注:l1、l3为图2c)中开孔边缘到翼缘边缘的距离;n1为开孔翼缘单侧单列孔间短柱的数量。
钢材采用C3D8R单元进行模拟。划分网格时,先进行规则六面体切割。采用结构化网格技术(structured)与扫掠网格技术(sweep)、中性轴算法(medial axis)分别划分构件中的规则部分和不规则部分。对腹板圆孔应力集中区域进行网格加密,同时考虑二阶效应的影响,打开大变形开关(NLGEOM.ON)。图3为网格划分后支撑构件示例。开孔工字钢腹板与翼缘的连接以及中间段填板与槽钢的连接均采用绑定接触(tie)连接。高强螺栓的连接中部分存在接触关系:螺栓头与槽钢的接触;螺栓杆与槽钢、垫板、开孔工字钢腹板中螺栓孔壁的接触;槽钢、垫板、工字钢开孔腹板之间的相互接触。这些接触的法线方向采用“硬接触”,切线方向采用罚函数计算摩擦,摩擦系数为0.45。
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型腹板开孔屈服耗能支撑滞回性能分析[J]. 孙筱玮,赵宝成,沈晓明. 工程抗震与加固改造. 2019(03)
[2]防屈曲支撑的型式、设计理论与应用研究进展[J]. 郭彦林,童精中,周鹏. 工程力学. 2016(09)
[3]采用碳纤维包裹约束的装配式防屈曲支撑试验[J]. 贾明明,李方慧,陆斌斌. 哈尔滨工业大学学报. 2016(06)
[4]新型两阶段耗能开孔式低屈服点钢耗能装置试验研究[J]. 范圣刚,丁智霞,舒赣平,尚春方,刘美景. 东南大学学报(自然科学版). 2016(01)
[5]新型装配式屈曲约束支撑试验研究[J]. 胡宝琳,石文龙,胡仁伟,夏文祥,满海. 地震工程与工程振动. 2015(05)
[6]玄武岩纤维包裹约束装配式防屈曲支撑性能试验研究[J]. 贾明明,吕大刚,陆斌斌. 建筑结构学报. 2015(S1)
[7]钢板装配式屈曲约束支撑性能试验研究[J]. 周云,尹绕章,张文鑫,纪宏恩,邓雪松,韩素玲. 建筑结构学报. 2014(08)
[8]低屈服点全钢防屈曲支撑抗震性能试验研究[J]. 王佼姣,石永久,严红,王元清,潘鹏,牧野俊雄,齐雪. 土木工程学报. 2013(10)
[9]防屈曲耗能支撑研究与应用的新进展[J]. 周云,唐荣,钟根全,王浩. 防灾减灾工程学报. 2012(04)
[10]联肢剪力墙连梁阻尼器伪静力试验研究[J]. 滕军,马伯涛,李卫华,张浩,曹冬雪. 建筑结构学报. 2010(12)
本文编号：3285521
【文章来源】：建筑钢结构进展. 2020,22(06)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
新型钢板开孔屈服耗能支撑示意
钢材采用三折线模型、Mises屈服准则及相应的流动法则。钢材采用Q235B钢,弹性模量E为206 GPa,屈服后切线模量Et为0.02E,弹性阶段泊松比μ为0.3。螺栓采用10.9级高强度螺栓。表1 新型工字钢腹板开孔耗能防屈曲支撑模型几何参数Tab.1 Geometric parameters of new energy-dissipating brace with yielded perforated web 模型编号 L/mm L0/mm t/mm tf/mm ho/mm hc/mm l1/mm l2/mm l3/mm n1 B-A1 1 200 1 120 10 12 30 20 18 95 20 23 B-A2 1 200 1 120 10 12 30 15 18 95 20 24 B-B1 1 000 920 10 12 30 20 18 95 20 19 B-B2 1 500 1 420 10 12 30 20 18 95 20 29 B-C1 1 200 1 120 12 12 30 20 18 95 20 23 B-C2 1 200 1 120 8 12 30 20 18 95 20 23 B-D1 1 200 1 120 10 12 30 20 13 105 15 23 B-D2 1 200 1 120 10 12 30 20 23 85 25 23 注:l1、l3为图2c)中开孔边缘到翼缘边缘的距离;n1为开孔翼缘单侧单列孔间短柱的数量。
钢材采用C3D8R单元进行模拟。划分网格时,先进行规则六面体切割。采用结构化网格技术(structured)与扫掠网格技术(sweep)、中性轴算法(medial axis)分别划分构件中的规则部分和不规则部分。对腹板圆孔应力集中区域进行网格加密,同时考虑二阶效应的影响,打开大变形开关(NLGEOM.ON)。图3为网格划分后支撑构件示例。开孔工字钢腹板与翼缘的连接以及中间段填板与槽钢的连接均采用绑定接触(tie)连接。高强螺栓的连接中部分存在接触关系:螺栓头与槽钢的接触;螺栓杆与槽钢、垫板、开孔工字钢腹板中螺栓孔壁的接触;槽钢、垫板、工字钢开孔腹板之间的相互接触。这些接触的法线方向采用“硬接触”,切线方向采用罚函数计算摩擦,摩擦系数为0.45。
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型腹板开孔屈服耗能支撑滞回性能分析[J]. 孙筱玮,赵宝成,沈晓明. 工程抗震与加固改造. 2019(03)
[2]防屈曲支撑的型式、设计理论与应用研究进展[J]. 郭彦林,童精中,周鹏. 工程力学. 2016(09)
[3]采用碳纤维包裹约束的装配式防屈曲支撑试验[J]. 贾明明,李方慧,陆斌斌. 哈尔滨工业大学学报. 2016(06)
[4]新型两阶段耗能开孔式低屈服点钢耗能装置试验研究[J]. 范圣刚,丁智霞,舒赣平,尚春方,刘美景. 东南大学学报(自然科学版). 2016(01)
[5]新型装配式屈曲约束支撑试验研究[J]. 胡宝琳,石文龙,胡仁伟,夏文祥,满海. 地震工程与工程振动. 2015(05)
[6]玄武岩纤维包裹约束装配式防屈曲支撑性能试验研究[J]. 贾明明,吕大刚,陆斌斌. 建筑结构学报. 2015(S1)
[7]钢板装配式屈曲约束支撑性能试验研究[J]. 周云,尹绕章,张文鑫,纪宏恩,邓雪松,韩素玲. 建筑结构学报. 2014(08)
[8]低屈服点全钢防屈曲支撑抗震性能试验研究[J]. 王佼姣,石永久,严红,王元清,潘鹏,牧野俊雄,齐雪. 土木工程学报. 2013(10)
[9]防屈曲耗能支撑研究与应用的新进展[J]. 周云,唐荣,钟根全,王浩. 防灾减灾工程学报. 2012(04)
[10]联肢剪力墙连梁阻尼器伪静力试验研究[J]. 滕军,马伯涛,李卫华,张浩,曹冬雪. 建筑结构学报. 2010(12)
本文编号：3285521
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