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。     

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。     

基于OpenSees的防屈曲支撑加固钢筋混凝土框架数值模拟

提出了一种既有钢筋混凝土框架结构的抗震加固方法,该法采用防屈曲支撑提高框架结构体系的水平承载力和耗能能力,利用外包钢进一步提高柱子的抗弯和抗剪承载力。采用开源有限元程序OpenSees,分别建立空钢筋混凝土框架和防屈曲支撑加固钢筋混凝土框架的分析模型,对2榀钢筋混凝土框架的抗震性能进行模拟。防屈曲支撑采用了弹塑性桁架单元模型,加固框架柱混凝土考虑了外包钢的约束作用。将分析结果与拟静力试验结果进行比较,以检验分析模型的准确性,以及研究防屈曲支撑和外包钢对混凝土框架抗震性能的影响。分析结果表明,数值模拟与试验结果吻合较好,验证了基于OpenSees建立的数值模型的准确性;外包钢有效改善了框架柱的抗弯承载力和变形能力;防屈曲支撑显著提高了加固框架体系的水平刚度、水平承载力和耗能能力。     

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。     

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.     

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。     

从16WCEE会议看防屈曲支撑的未来发展趋势

经历了几十年的发展,越来越多的新型防屈曲支撑相继涌现,正不断向着新型材料,新的结构形式,方便生产和施工,且具有更加优越的耗能特性等方向发展。本文对2017年在智利圣地亚哥召开的第16届世界地震工程大会(16WCEE)中防屈曲支撑相关研究工作进行了总结,阐述了传统防屈曲支撑在设计方面存在的问题,其中包括支撑约束段设计、焊接、连接形式、端板旋转和塑性铰出现位置等,介绍了基于非传统材料以及新截面形式的防屈曲支撑相关研究成果,这些成果多数是从构件性能的层面改进传统防屈曲支撑中所存在的种种问题,并通过16WCEE会议的相关研究总结了防屈曲支撑未来的发展趋势,为结构的耗能减震研究奠定了坚实的基础。     

运用防屈曲支撑的混凝土框架结构的抗震性能研究

简要介绍地震安全社区的实现途径以及防屈曲支撑的构成和性能参数。运用ABAQUS软件对有无安装防屈曲支撑的钢筋混凝土框架模型进行动力时程分析,总结分析防屈曲支撑对钢筋混凝土框架结构的减震效果。结果表明,防屈曲支撑能大大降低钢筋混凝土框架结构在罕遇地震作用下的层间位移角,提高建筑物抗震性能,使地震安全社区中抗震设防烈度为Ⅶ度的建筑物能够抵御Ⅷ度罕遇地震。     

BRB在双柱式桥墩抗震体系中的工作机理分析

以设置防屈曲支撑(Buckling-Restrained Braces,BRB)的双柱式桥墩体系为研究对象,系统分析上部结构惯性力在该体系中的传递机理;以某3×30m公路高架桥为工程背景,采用非线性时程反应分析法研究BRB的设置方式及参数取值对桥梁地震反应的影响规律,揭示BRB在双柱式桥墩中的工作机理。其研究结论为:(1)对于设置BRB的双柱式桥墩,当BRB未屈服时,通过其轴向刚度改变结构体系的传力路径,墩底弯矩、剪力降低,但墩底轴力改变量将增大,即以较大的墩身轴力改变量换取较小的墩底弯矩及剪力。(2)在BRB屈服的情况下,BRB通过改变下部结构的传力路径及滞回耗能双重机制影响结构的地震反应,BRB耗能作用将降低墩身的轴力改变量,使减震效果更优。(3)双柱式桥墩横桥向设置BRB是一种较为有效的减震体系,但其减震效果与BRB具体布置方式及力学参数取值有关。     

Study of a new-type of steel buckling-restrained brace

The rectangle core plate of all-steel buckling-restrained braces(BRBs) usually exhibit obvious local buckling, due to the lack of longitudinal restraint from the encasing tube. To eliminate the undesirable effects, a novel steel BRB is proposed. In this new-type steel BRB, two T-shaped steels are adopted as the minor restraint elements to restrain the core plate instead of infilled concrete or mortar. Meanwhile, the ingot-iron material with low yielding strength and high elongation is applied to the steel core to study the mechanical properties of steel BRBs. To validate the theoretical requirements for the width-to-thickness ratio of the steel core and the thickness of angle steel, quasi-static tests of eight specimens were conducted. The tests focused on the energy dissipation capacity and failure modes of the proposed steel BRBs. Nonlinear finite element analysis was also carried out to validate the experimental results. Both the aforementioned results imply that appropriately designed steel BRBs can meet the performance requirements for BRB components.     

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。     

Assessment of buckling-restrained braced frame reliability using an experimental limit-state model and stochastic dynamic analysis

Buckling-restrained braces(BRBs)have recently become popular in the United States for use as primary members of seismic lateral-force-resisting systems.A BRB is a steel brace that does not buckle in compression but instead yields in both tension and compression.Although design guidelines for BRB applications have been developed,systematic procedures for assessing performance and quantifying reliability are still needed.This paper presents an analytical framework for assessing buckling-restrained braced f...     

平扭耦联隔震体系的简化模型及有关参数变化的计算分析

本文根据隔震结构的动力学特点，提出了空间平扭耦联隔震结构简化计算模型，该模型仅有四个自由度，做定性分析和近似计算十分方便，力学概念明确可靠，文中并对这种体系的动力特性和反应，采用反应谱方法进行分析计算。还对平扭耦联隔震结构的重要特征参数对结构的动力特性和动力反应的影响，进行了较为全面的分析研究。     

复合墙板计算模型与试点工程动力特性分析

本文将均质化理论引入混凝土灌芯纤维增强石膏板(简称复合墙板)的计算。建立了复合墙板的代表性体积单元(RVE)模型,应用有限元分析程序ANSYS对此RVE模型进行模拟,获得其等效弹性常数,为结构的有限元计算提供了有效途径。对一复合墙板结构试点工程进行动力特性测试,测试结果与均质化的计算结果比较吻合,表明这种模型用于计算复合墙板结构的可行性。最后将复合墙板结构与钢筋混凝土剪力墙结构的动力反应特性进行了比较,结果表明复合墙板结构具有优于钢筋混凝土剪力墙结构的抗震性能。     

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。