波纹钢管混凝土屈曲约束支撑滞回性能研究

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屈曲约束支撑亦称防屈曲支撑,是兼具普通支撑和金属耗能阻尼器双重功能的抗侧力构件。屈曲约束支撑正常工作的关键在于约束单元能够提供可靠的约束作用。波纹钢管特有的几何形状使得其自身具有较高的平面刚度,与其内部混凝土共同对核心单元提供稳定有效的约束,在其壁厚较薄的情况下即可防止核心单元的局部屈曲,从而达到节省钢材的目的;管体自身即可作为模板使用,施工便捷,且能有效避免胀模问题;波纹钢管表面的镀锌层还可有效解决钢材腐蚀问题。本文根据波纹钢管的优势,结合屈曲约束支撑的需求,提出波纹钢管混凝土屈曲约束支撑这种新型约束单元的支撑构件。针对该构件,主要完成以下研究内容:(1)针对波纹钢管的波形特点,基于ABAQUS有限元软件建立波纹钢管混凝土屈曲约束支撑的有限元模型。通过运用本文建模方法,进行波纹钢管混凝土以及屈曲约束支撑的模拟分析,并进行有限元模拟结果与他人已有试验结果的对比,验证本文建模方法的合理性以及模拟结果的准确性。(2)根据已有屈曲约束支撑局部失稳的破坏机理,利用验证后的有限元模型,分析厚度比、间宽比、宽厚比以及波纹螺旋角四个关键参数对短型波纹钢管混凝土屈曲约束支撑的破坏模式、拉压不平衡系数、累积塑性变形系数、滞回曲线、骨架曲线以及割线刚度的影响规律。研究表明:短型波纹钢管混凝土屈曲约束支撑总体上具有良好的局部稳定性,在本文参数范围内,厚度比和宽厚比对支撑滞回性能的影响较大,间宽比和波纹螺旋角对支撑滞回性能影响较小。(3)围绕已有屈曲约束支撑整体失稳的破坏机理,分析支撑初始缺陷、耗能段长度、厚度比以及波纹螺旋角四个关键参数对长型波纹钢管混凝土屈曲约束支撑的破坏模式、拉压不平衡系数、累积塑性变形系数、滞回曲线、骨架曲线以及割线刚度的影响规律。研究表明:长型波纹钢管混凝土屈曲约束支撑总体上具有良好的整体稳定性,在本文参数范围内,支撑初始缺陷、耗能段长度、厚度比以及波纹螺旋角均对支撑滞回性能影响较大。
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