防屈曲耗能支撑研究与应用的新进展

防屈曲耗能支撑是一种性能优良的新型耗能减震构件。本文阐述了防屈曲耗能支撑的构成和基本原理,根据约束构件的不同材料形式,将防屈曲耗能支撑划分为混凝土约束型防屈曲耗能支撑、全钢型防屈曲耗能支撑和装配式防屈曲耗能支撑。分别介绍了防屈曲耗能支撑的类型与性能、防屈曲耗能支撑框架分析与子结构试验,以及防屈曲耗能支撑在工程中的应用情况和标准化。指出了防屈曲耗能支撑研究和推广应用中存在的问题,给出了今后研究与应用的建议。     

钢铅组合防屈曲支撑的滞回性能与参数研究

为简化防屈曲支撑的加工工艺,提高防屈曲支撑的初始刚度和在小变形下的耗能能力,基于现有防屈曲支撑在截面形式与构造方式上的特点,提出了一种新型钢铅组合防屈曲支撑并进行了构造设计。通过有限元数值模拟,分析了钢铅组合防屈曲支撑的耗能特性与效果,建立了恢复力简化模型,并根据理想弹塑性材料本构关系推导出滞回规则。通过对不同设计参数的理论分析和数值模拟,分析了钢铅屈服力比、铅剪切面长宽比、核心段宽厚比和耗能段长度等参数对防屈曲支撑滞回性能的影响。研究结果表明,钢铅组合防屈曲支撑能够提供较大的抗侧刚度,耗能效果良好,加工工艺简单,适合工程应用。     

铝管约束轻型防屈曲支撑的实验研究

针对传统的混凝土灌浆型和全钢型防屈曲支撑质量较大,无法适用于大跨空间结构等轻型建筑的问题,本文提出一种铝管约束轻型防屈曲支撑的设计方法。在核心钢管和约束管间设置不同宽度的间隙并对部分核心钢管进行开孔,通过拉压往复试验,研究了间隙和开孔对试件性能的影响,得到构件的相关恢复力特征,并分析了试件相关参数对耗能特性的影响。结果表明,本文设计的轻型防屈曲约束支撑,滞回曲线饱满,耗能效果良好;核心钢管宜开孔且支撑间隙应设置在1 mm左右,以减轻试件端部压力并简化施工工艺。     

带防屈曲支撑的钢管混凝土框架抗震性能参数分析

设置防屈曲支撑的钢管混凝土框架是一种新型钢管混凝土减震结构。采用有限元软件Opensees对设置防屈曲支撑的单层单跨钢管混凝土减震框架进行数值模拟,研究了框架梁柱线刚度比、防屈曲支撑初始刚度以及钢管混凝土柱轴压比等设计参数对该减震结构抗震性能的影响。研究结果表明：1数值模拟和试验结果吻合较好,验证了有限元模型的正确性;2梁柱线刚度比在0.1~0.3之间变化时,钢管混凝土减震框架的抗震性能较好;3BRB耗能支撑的初始刚度K1在40~80kN/mm变化时,减震框架的耗能减震效应较明显;4在合理的钢管混凝土柱轴压比范围内,当轴压比较大时,在钢管混凝土框架中设置防屈曲支撑能明显地提高结构的耗能能力和改善结构的强度退化现象。     

16WCEE中动力吸振技术的新进展

动力吸振技术属于结构控制技术,从最初的变刚度调谐被动质量阻尼器逐步发展出主动半主动控制、惯性质量调谐等多种原理机制,兼容新型耗能方式的广义动力吸振技术。16WCEE会议中,这些原理和形式的应用都有多方面体现,且为解决实际工程问题,无论是既有建筑的加固改造,还是新建筑的抗风抗震,科研人员在形式和设计等方面都积极创新,为该技术的发展和应用开拓了新的空间。本文即对16WCEE的这些成果进行了总结,分成传统的TMD/TLD,惯性质量TMD(TMDI),变液动质量吸振器(VMD),半主动控制TMD,带放大装置的吸振器等五类,介绍了最近该技术的工程背景,设计思路,技术原理及应用效果等,为国内对这方面有兴趣的同仁提供参考。     

变厚度钢板内芯防屈曲支撑试验研究

提出了一种变厚度钢板内芯防屈曲支撑（VTBRB）。设计了2个足尺变厚度钢板内芯防屈曲支撑试件,其中:1个试件在变厚度内芯端部设置加劲肋;另1个试件采用无肋式变厚度内芯。通过拟静力试验分析了2种内芯构造形式对变厚度钢板内芯防屈曲支撑的滞回性能、失效模式、受压承载力调整系数和累计塑性变形等的影响。研究表明:2个变厚度钢板内芯防屈曲支撑均表现较好的抗震耗能特性,其受压承载力调整系数均满足相关规范的限值要求。设置加劲肋可以减少变厚度内芯端部无粘结材料的磨损,并可以有效提高变厚度内芯防屈曲支撑的低周疲劳性能。     

消能减震技术研究应用进展侧述

围绕第16届世界地震工程大会(16WCEE)所发表的关于消能减震技术研究和应用的重要成果,本文对调谐质量阻尼器TMD、屈曲约束支撑BRB、黏滞阻尼器以及其它相关类型消能减震技术的最新进展进行了梳理。从调谐质量阻尼器TMD的有效性评估及其设计应用所面临的问题与改进方法,屈曲约束支撑的连接构件性能、优化及其研发和应用,黏滞阻尼器应用中的构件性能提升方法、空间优化布置方法以及性能评估方法,以及磁流变阻尼器等其它消能减震技术的发展等4个方面分别作了概括性评述和展望,提出了有待进一步研究的若干问题。     

新型防屈曲耗能支撑的设计、试验及其减震性能研究

设计制作了一种新型全钢、装配式的防屈曲耗能支撑(BRB),给出了主要的理论计算公式,采用有限元方法对其工作过程和机理进行数值模拟并进行了足尺实验研究,最后,将这种装置安装到框架结构,基于非线性动力时程分析评估其减震性能.研究结果表明了简化计算和有限元分析在产品初步设计中的有效性;防屈曲耗能支撑明显减小了结构动力响应,提...     

端部加强型双重钢管防屈曲支撑试验研究

为了研究端部加强型双重钢管防屈曲支撑的力学性能,检验间隙及约束比变化对支撑性能的影响,设计并制作了6个防屈曲支撑试件,通过低周循环加载静力试验,研究了力-位移滞回曲线、恢复力模型、割线刚度变化规律、粘滞等效阻尼比、耗能系数等滞回性能,并比较研究了间隙及约束比变化对防屈曲支撑性能的影响.研究表明:端部加强型双重钢管防屈曲支撑性能稳定,延性较高,具有良好的耗能性能和抗低周疲劳特性,其恢复力特性可以采用双线性模型进行描述;间隙应控制在合理的范围内,大于2mm或为0mm时均不利于内核钢管材料强度的发挥,影响支撑的耗能及延性;随着约束比的增大,耗能能力增强,但增加的幅度变小,在满足约束比限值情况下,约束比的变化对支撑的性能不产生明显的影响.     

建筑抗震构件中屈曲约束支撑结构研究新进展

详细介绍了近年来中国学者在屈曲约束支撑研究方面取得的研究成果，着重讨论了屈曲约束支撑构件（核心单元、约束机构、无黏结构造层）和整体抗震性能以及设计方法的研究现状。结果表明：屈曲约束支撑以其良好的耗能性能具有很好的发展潜力，屈曲约束支撑的适用范围不断拓展，结构形式更趋多样化，设计方法不断优化。     

防屈曲支撑的工作机理及稳定性设计方法

防屈曲支撑(BRBs)是一种兼具普通支撑和金属耗能阻尼器双重功能的新型支撑形式。虽然其概念简单明确,但是工作机理却较为复杂,而目前人们对此类支撑的本质工作机理还没有得到充分的认识,因此很难提出较为全面合理的构件稳定性设计方法。本文对防屈曲支撑的工作机理进行了剖析,比较了目前已有的构件整体稳定性设计方法并指出了其中存在的问题,进一步提出应重点考虑间隙、边界条件以及摩擦力等因素的"强度-刚度"整体稳定设计方法的观点;从理论上推导了支撑内芯屈服段与约束构件之间的局部挤压力计算公式,揭示了支撑构件局部失稳破坏的机理,并进一步提出应重点考虑内芯板件宽厚比、间隙以及局部约束条件三者相关关系的支撑构件局部稳定设计方法的观点。     

新型铝合金耗能支撑屈曲约束条件研究

在国外已进行的相关铝合金材料及其屈曲约束支撑(BRB)试验基础上,对铝合金耗能支撑(ALBRB)的受力性能进行了进一步的数值分析。主要目的是对ALBRB进行参数化研究,找出影响其整体及局部屈曲的关键因素。结果发现利用约束比设计BRB的传统方法不能充分考虑偏心距、初始缺陷的影响,采用安全系数法能克服这一问题。为开发适用于空间结构减震的新型ALBRB,设计了一种质量更轻、构造更简单、性能更稳定的ALBRB,并对其防屈曲性能进行了理论推导和数值模拟。结果表明新型ALBRB单调加载下稳定性能良好,循环加载下其滞回曲线饱满稳定具备良好的耗能能力,对于大跨空间结构抗震应用具有积极意义。     

新型铝合金耗能支撑屈曲约束条件研究

在国外已进行的相关铝合金材料及其屈曲约束支撑(BRB)试验基础上,对铝合金耗能支撑(ALBRB)的受力性能进行了进一步的数值分析。主要目的是对ALBRB进行参数化研究,找出影响其整体及局部屈曲的关键因素。结果发现利用约束比设计BRB的传统方法不能充分考虑偏心距、初始缺陷的影响,采用安全系数法能克服这一问题。为开发适用于空间结构减震的新型ALBRB,设计了一种质量更轻、构造更简单、性能更稳定的ALBRB,并对其防屈曲性能进行了理论推导和数值模拟。结果表明新型ALBRB单调加载下稳定性能良好,循环加载下其滞回曲线饱满稳定具备良好的耗能能力,对于大跨空间结构抗震应用具有积极意义。     

二重钢管防屈曲耗能支撑的有限元分析

设计了12组41种二重钢管防屈曲耗能支撑试件,应用有限元软件ABAQUS对其进行了有限元分析,研究了径厚比、约束比、长细比和边界条件对支撑性能的影响.分析结果表明:二重钢管防屈曲耗能支撑的径厚比取值不大于24、约束比的取值不小于3时,支撑的滞回曲线饱满、稳定;当支撑的长细比增加时,可以通过提高约束比来避免支撑发生整体屈...     

防屈曲支撑的研究现状及关键理论问题

防屈曲支撑(BRB)是一种兼具普通支撑和金属阻尼器双重功能的支撑形式,但是必须在通过合理构造以及合理设计方法对各种可能出现的屈曲破坏形态进行有效约束的前提下,防屈曲支撑才能够充当阻尼器的功能。从轴力传递的角度来说,防屈曲支撑中的支撑内芯与约束构件之间是分工的,但从侧向变形约束的角度来说,上述两者又是共同工作的,正是这种相互作用使得此类支撑的工作机理、力学性能以及设计方法均不同于普通支撑,其中的关键理论问题主要表现在支撑内芯与约束构件的相互接触作用、构件稳定性设计方法以及框架与BRB的相互作用等问题上。本文主要针对防屈曲支撑的关键理论问题介绍其研究进展,并指出了有待进一步研究的问题。     

双阶屈服屈曲约束支撑的实现方法及数值分析

屈曲约束支撑(buckling restrained brace, BRB)作为一种具备承载能力和耗能能力的阻尼器,在工程中得到了广泛应用。然而传统的屈曲约束支撑为避免发生低周疲劳破坏,在多遇地震工况下被设计为弹性支撑,无法耗散地震输入的能量。总结了分阶段屈服屈曲约束支撑的研究现状,并在此基础上通过改变一阶屈服耗能阻尼器的类型,提出了一阶阻尼器为摩擦型阻尼器的双阶屈服屈曲约束支撑(double-stage yield buckling restrained brace, DYBRB),分析了其构造形式、工作原理及力学模型,并利用有限元软件ABAQUS对其进行了模拟分析,通过改变一、二阶刚度比和摩擦阻尼器摩擦力与芯板屈服力比,对比不同支撑的等效黏滞阻尼系数。结果表明：该DYBRB的构造合理,滞回曲线饱满,具有明显的分阶段屈服能力,且在小位移下可以实现耗能,提高了支撑全过程耗能能力。一、二阶刚度比取4左右,摩擦阻尼器摩擦力比例取0.75～1时,DYBRB全过程的耗能能力较好。     

基于剪力比和刚度比的防屈曲支撑-RC框架抗震设计方法分析

防屈曲支撑(buckling-restrained braces,BRB)不仅为结构提供抗侧刚度,且在地震中可通过芯材的屈服吸收能量,从而减少输入主体结构的能量,有效地改善了结构的抗震性能。防屈曲支撑在结构体系中的合理配置是影响结构抗震性能的重要因素。对于防屈曲支撑-钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)框架结构,主体结构刚度主要由梁柱构件截面尺寸决定,而主体结构强度由截面尺寸和配筋共同决定。基于此,以BRB-RC框架结构为例,分别采用基于剪力比和刚度比的设计方法进行BRB参数设计,对2种方法设计后的结构进行反应谱及弹塑性时程分析,从周期、层间位移角最大值、滞回耗能比及滞回曲线等方面对结构抗震性能进行评估和对比分析。分析获得了基于刚度比和剪力比设计方法的优缺点,为BRB-RC框架结构的减震设计提供了参考。     

耗能减震技术在抗震加固工程中的简化设计

介绍了阻尼器型屈曲约束支撑和阻尼器型屈曲约束钢板墙这两种耗能减震技术的简化设计方法,并通过这种简化设计方法使阻尼器型屈曲约束支撑这种耗能减震技术在抗震加固工程中的得到了应用,从案例分析结果看,这种耗能减震技术简化设计方法为结构抗震设计提供了可靠、便利的设计依据,是一种合理有效的抗震途径或结构振动控制技术手段,可应用于抗震加固工程的设计理论和分析。     

体育场震后修复再建中混凝土结构消能减震设计研究

以往是用高层建筑防屈曲支撑的混凝土减震加固方法,以加固震后体育场混凝土结构的防屈曲支撑力为重点,存在的问题是未考虑结构不同部位节点的防屈曲消能减震支撑性能,加固效果差,需要深入研究混凝土结构建筑加固措施,提高震后体育场修复质量。研究采用基于性能和需求的消能减震设计方法,合理布置混凝土的消能支撑结构,在混凝土结构中底层节点设置防屈曲消能减震支撑,其他节点设置黏滞阻尼器,获取最佳阻尼器设置方案,提高结构减震加固效果。仿真实验说明,EL-Centro(NS)地震波和Newhall地震波情况下,所研究方法设计的消能减震新结构平均顶点侧移值分别比原结构小62 mm和110 mm;在不同震级的情况下,节点间位移角新结构小于原结构,说明该方法设计的体育场修复中混凝土结构减震稳定性强,是一种有效的减震加固方法。     

间隙与支座类型对开孔三重钢管防屈曲耗能支撑性能的影响

利用ABAQUS有限元分析软件对开孔三重钢管防屈曲耗能支撑进行拉压循环荷载作用下的滞回性能、支撑的承载力及核心管的应力和变形进行模拟分析,研究了核心管与内外约束管之间的间隙和支撑的支座类型对支撑性能的影响。研究结果表明:当间隙为0 mm时,防屈曲耗能支撑在加载过程中出现套箍效应和整体屈曲现象;当间隙为1~2 mm时,加载过程中不出现套箍效应和屈曲现象;当间隙大于3 mm时,三钢管出现明显的弯曲,建议支撑的间隙控制在1~2 mm之间;当支座类型为铰接时,支撑还没屈服就已经屈曲;当支座类型为半刚接时,加载到38 mm时支撑发生屈曲;当支座类型为刚接时,支撑在加载的过程中不出现屈曲现象,在设计的过程中按铰接考虑是偏于安全的。