新型全钢屈曲约束支撑抗震性能的数值模拟研究
发布时间：2022-01-23 04:48
传统一字型全钢屈曲约束支撑因其自重轻、设计制造方便和滞回性能良好等特点,广泛地应用于各类建筑的抗震设计中。为了提高约束构件的抗弯刚度,减轻屈曲约束支撑自重以及提高钢材的使用率,本文提出一种新型全钢一字型屈曲约束支撑,其外围约束构件在沿耗能内芯厚度方向采用“钢板-波形钢板-钢板”的构造方式,并通过理论分析和数值模拟对其抗震性能展开研究。本文主要研究了以下几方面的内容:（1）按照试验设计参数,建立传统全钢一字型屈曲约束支撑的有限元模型,选取混合非线性强化模型作为材料的本构模型进行有限元分析,并将分析结果与试验数据对比,验证本构模型和建模过程的准确性。再更进一步研究耗能内芯宽厚比、支撑间隙与耗能内芯厚度的比值对于传统屈曲约束支撑极限承载力的影响。（2）分析了新型全钢一字型屈曲约束支撑的受力机理,并以此为依据,分析了新型屈曲约束支撑的整体稳定性,得到其临界屈曲荷载的计算公式;对外围约束构件各组成部分进行了受力分析,得到约束构件内钢板、波形钢板、外钢板和盖板的局部屈曲荷载的计算公式;利用板的屈曲理论,分析了耗能内芯的局部稳定性,得到耗能内芯宽厚比的合理取值范围。（3）建立新型全钢一字型屈曲约束支...
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
四川九寨沟地震Fig.1-1TheEarthquakeinJiuzhaigouofSichuanProvince
约束形式一字型、十字型和 H 型耗能内芯屈曲约束支撑的设计方法管混凝土屈曲约束支撑相比，全钢屈曲约束支撑重量更轻，制造和因此诸多学者研发了各种类型的全钢屈曲约束支撑。其中，十字型支撑应用比较广泛的。但这种支撑存在耗能内芯由于焊接导致疲劳构件惯性矩较小等缺陷。林、王小安[16-22]提出了一种四角钢组合约束型屈曲约束支撑，通过拟，给出了该种支撑的外围连接计算方法、外围刚度计算方法和约通过试验验证了上述结论。此外，采用理论推导和有限元分析的方部构造对这种支撑滞回耗能能力的影响，建立了不同约束条件下的屈曲约束支撑设计方法。贤等人[23]提出一种全角钢屈曲约束支撑，支撑横截面如图 1-2 所示个角钢组合，约束构件采用两个角钢焊接而成。这种设计有效解决为焊接而导致疲劳性能下降的问题。
学者开始研究采用 H 型钢作为屈曲约束支撑耗能内芯的可行性。Kim 等人[24]通过试验对比采用混凝土填充管约束和空心钢管约束的 H 型钢耗能内芯屈曲约束支撑两者的抗压强度。结果表明：采用混凝土填充管约束 H 型钢耗能内芯屈曲约束支撑的抗压强度提高了约 10%。此外，还通过滑移试验得出通过销连接的 H型钢耗能内芯屈曲约束支撑的性能更加优秀。Oda 等人[25]提出了一种组合式 H 型耗能内芯全钢屈曲约束支撑，支撑横截面如图1-2 a)所示，约束构件采用两块钢板和两款槽钢通过螺栓连接组成。但是 Oda 等人通过试验研究发现这种约束形式下，H 型耗能内芯上下翼缘边缘会出现翘曲现象。Funayama 等人[26]改进了 Oda 等人的提出的构造形式，如图 1-2 b)所示，通过在槽钢上焊接与 H 型耗能内芯上下翼缘平行的钢板，约束翼缘不发生翘曲，并通过单调和重复加载试验得出这种设计改善了 H 型耗能内芯屈曲约束支撑的抗震性能。
【参考文献】：
期刊论文
[1]全钢Tin-T防屈曲支撑抗震性能研究[J]. 沈小璞,胡元超. 建筑钢结构进展. 2019(04)
[2]不同构造钢板装配式屈曲约束支撑性能试验研究[J]. 周云,钟根全,陈清祥,龚晨. 土木工程学报. 2017(12)
[3]一字形芯钢管混凝土防屈曲支撑分析研究[J]. 杨士萱,史三元,郝科语,王天龙. 河北工程大学学报(自然科学版). 2017(03)
[4]预应力索撑型防屈曲支撑在某工程中的应用研究[J]. 郭彦林,符鹏鹏,胡正平. 建筑结构. 2017(08)
[5]四角钢组合约束型防屈曲支撑的轴压试验研究[J]. 郭彦林,王小安,朱博莉,姜子钦,张博浩,袁星. 土木工程学报. 2017(04)
[6]强度弱化导向的超高温热处理后Q345B钢材性能研究及其在防屈曲支撑中的应用[J]. 余玉洁,陈志华. 建筑结构学报. 2017(04)
[7]十字形内芯防屈曲支撑接触应力有限元分析[J]. 张伟玉,钱勋杰,王薇,黎德琳. 建筑结构. 2016(S2)
[8]Q235钢芯材屈曲约束支撑的超强特性研究[J]. 解晋珍,曲哲,王涛. 建筑结构学报. 2016(03)
[9]全钢型分离式防屈曲支撑的约束比取值研究[J]. 郭彦林,张博浩,朱博莉. 建筑结构学报. 2015(11)
[10]铝合金芯板防屈曲耗能支撑滞回性能研究[J]. 贾斌,张其林,罗晓群,刘强. 建筑结构学报. 2015(08)
博士论文
[1]H型钢内芯防屈曲支撑的局部稳定设计方法及疲劳性能[D]. 李伟.哈尔滨工业大学 2016
[2]防屈曲支撑内芯屈曲机理及整体稳定设计方法[D]. 梅洋.哈尔滨工业大学 2015
[3]全钢防屈曲支撑的抗震性能及稳定性设计方法[D]. 赵俊贤.哈尔滨工业大学 2012
[4]全钢防屈曲支撑及其钢框架结构抗震性能与设计方法[D]. 马宁.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]双T型防屈曲耗能支撑及其钢框架的弹塑性分析[D]. 周鹏.苏州科技大学 2018
[2]一字形芯钢管混凝土式防屈曲支撑抗震性能研究[D]. 郝科语.河北工程大学 2017
[3]LP钢板一字内芯防屈曲支撑设计方法与抗震性能研究[D]. 李营营.哈尔滨工业大学 2017
[4]镁合金消能支撑的应用研究[D]. 徐鹏.重庆大学 2016
[5]含内芯隔离钢管式防屈曲支撑设计方法及试验研究[D]. 周翔子.大连理工大学 2014
[6]考虑内芯多阶屈曲模态的防屈曲支撑稳定性分析[D]. 朱芳.哈尔滨工业大学 2012
[7]新型组合钢管混凝土式防屈曲支撑[D]. 梅洋.哈尔滨工业大学 2010
[8]全钢防屈曲支撑抗震性能的有限元分析[D]. 吴勇.哈尔滨工业大学 2008
[9]无粘结内藏钢板支撑剪力墙滞回性能试验及工作性能研究[D]. 赵俊贤.哈尔滨工业大学 2007
[10]全钢防屈曲支撑的抗震性能[D]. 田俊.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3603630
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
四川九寨沟地震Fig.1-1TheEarthquakeinJiuzhaigouofSichuanProvince
约束形式一字型、十字型和 H 型耗能内芯屈曲约束支撑的设计方法管混凝土屈曲约束支撑相比，全钢屈曲约束支撑重量更轻，制造和因此诸多学者研发了各种类型的全钢屈曲约束支撑。其中，十字型支撑应用比较广泛的。但这种支撑存在耗能内芯由于焊接导致疲劳构件惯性矩较小等缺陷。林、王小安[16-22]提出了一种四角钢组合约束型屈曲约束支撑，通过拟，给出了该种支撑的外围连接计算方法、外围刚度计算方法和约通过试验验证了上述结论。此外，采用理论推导和有限元分析的方部构造对这种支撑滞回耗能能力的影响，建立了不同约束条件下的屈曲约束支撑设计方法。贤等人[23]提出一种全角钢屈曲约束支撑，支撑横截面如图 1-2 所示个角钢组合，约束构件采用两个角钢焊接而成。这种设计有效解决为焊接而导致疲劳性能下降的问题。
学者开始研究采用 H 型钢作为屈曲约束支撑耗能内芯的可行性。Kim 等人[24]通过试验对比采用混凝土填充管约束和空心钢管约束的 H 型钢耗能内芯屈曲约束支撑两者的抗压强度。结果表明：采用混凝土填充管约束 H 型钢耗能内芯屈曲约束支撑的抗压强度提高了约 10%。此外，还通过滑移试验得出通过销连接的 H型钢耗能内芯屈曲约束支撑的性能更加优秀。Oda 等人[25]提出了一种组合式 H 型耗能内芯全钢屈曲约束支撑，支撑横截面如图1-2 a)所示，约束构件采用两块钢板和两款槽钢通过螺栓连接组成。但是 Oda 等人通过试验研究发现这种约束形式下，H 型耗能内芯上下翼缘边缘会出现翘曲现象。Funayama 等人[26]改进了 Oda 等人的提出的构造形式，如图 1-2 b)所示，通过在槽钢上焊接与 H 型耗能内芯上下翼缘平行的钢板，约束翼缘不发生翘曲，并通过单调和重复加载试验得出这种设计改善了 H 型耗能内芯屈曲约束支撑的抗震性能。
【参考文献】：
期刊论文
[1]全钢Tin-T防屈曲支撑抗震性能研究[J]. 沈小璞,胡元超. 建筑钢结构进展. 2019(04)
[2]不同构造钢板装配式屈曲约束支撑性能试验研究[J]. 周云,钟根全,陈清祥,龚晨. 土木工程学报. 2017(12)
[3]一字形芯钢管混凝土防屈曲支撑分析研究[J]. 杨士萱,史三元,郝科语,王天龙. 河北工程大学学报(自然科学版). 2017(03)
[4]预应力索撑型防屈曲支撑在某工程中的应用研究[J]. 郭彦林,符鹏鹏,胡正平. 建筑结构. 2017(08)
[5]四角钢组合约束型防屈曲支撑的轴压试验研究[J]. 郭彦林,王小安,朱博莉,姜子钦,张博浩,袁星. 土木工程学报. 2017(04)
[6]强度弱化导向的超高温热处理后Q345B钢材性能研究及其在防屈曲支撑中的应用[J]. 余玉洁,陈志华. 建筑结构学报. 2017(04)
[7]十字形内芯防屈曲支撑接触应力有限元分析[J]. 张伟玉,钱勋杰,王薇,黎德琳. 建筑结构. 2016(S2)
[8]Q235钢芯材屈曲约束支撑的超强特性研究[J]. 解晋珍,曲哲,王涛. 建筑结构学报. 2016(03)
[9]全钢型分离式防屈曲支撑的约束比取值研究[J]. 郭彦林,张博浩,朱博莉. 建筑结构学报. 2015(11)
[10]铝合金芯板防屈曲耗能支撑滞回性能研究[J]. 贾斌,张其林,罗晓群,刘强. 建筑结构学报. 2015(08)
博士论文
[1]H型钢内芯防屈曲支撑的局部稳定设计方法及疲劳性能[D]. 李伟.哈尔滨工业大学 2016
[2]防屈曲支撑内芯屈曲机理及整体稳定设计方法[D]. 梅洋.哈尔滨工业大学 2015
[3]全钢防屈曲支撑的抗震性能及稳定性设计方法[D]. 赵俊贤.哈尔滨工业大学 2012
[4]全钢防屈曲支撑及其钢框架结构抗震性能与设计方法[D]. 马宁.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]双T型防屈曲耗能支撑及其钢框架的弹塑性分析[D]. 周鹏.苏州科技大学 2018
[2]一字形芯钢管混凝土式防屈曲支撑抗震性能研究[D]. 郝科语.河北工程大学 2017
[3]LP钢板一字内芯防屈曲支撑设计方法与抗震性能研究[D]. 李营营.哈尔滨工业大学 2017
[4]镁合金消能支撑的应用研究[D]. 徐鹏.重庆大学 2016
[5]含内芯隔离钢管式防屈曲支撑设计方法及试验研究[D]. 周翔子.大连理工大学 2014
[6]考虑内芯多阶屈曲模态的防屈曲支撑稳定性分析[D]. 朱芳.哈尔滨工业大学 2012
[7]新型组合钢管混凝土式防屈曲支撑[D]. 梅洋.哈尔滨工业大学 2010
[8]全钢防屈曲支撑抗震性能的有限元分析[D]. 吴勇.哈尔滨工业大学 2008
[9]无粘结内藏钢板支撑剪力墙滞回性能试验及工作性能研究[D]. 赵俊贤.哈尔滨工业大学 2007
[10]全钢防屈曲支撑的抗震性能[D]. 田俊.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3603630
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