新型组装式X形防屈曲支撑滞回性能和设计方法研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hanlv512
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目前,防屈曲支撑(buckling-restrained brace,BRB)的形式主要有单斜形、人字形和V形,X形防屈曲支撑由于在中部交叉处的连接构造和受力较复杂,相关研究和应用较少。但X形支撑具有抗侧刚度大、两方向支撑可互为支承来增强受压支撑整体稳定性等优势。本文采用钢板支撑分离式构造,设计出一种构造和受力合理的组装式X形防屈曲支撑。并通过拟静力试验和有限元模拟考察了其滞回性能。主要研究内容如下:(1)设计出一种钢板支撑分离式组装的X形防屈曲支撑。两交叉的钢板支撑不在交叉处连接,两方向支撑各偏离中心半个支撑厚度,正、背面约束构件预先焊接为X形,各部件通过高强螺栓组装为一个整体X形支撑。(2)对所设计的3个单斜和6个X形防屈曲支撑进行拟静力试验。试验表明,X形防屈曲支撑中两方向支撑受力较为均匀,单斜和X形支撑均具有饱满的滞回曲线,具有较好的延性和耗能能力。除了因螺栓局部间距过大导致约束构件局部受弯破坏外,试件最终均因支撑低周疲劳受拉断裂。试验还表明,采用支撑周围布置附属钢管并装钉压型钢板组成的墙板内置支撑,同样表现出良好的延性和耗能能力。(3)利用ABAQUS程序,对单斜和X形试件建立有限元模型,将模拟结果与试验结果对比,验证了数值模型的可行性。通过变化支撑长度、约束钢管尺寸和屈服强度及钢板支撑厚度和宽度等的参数分析,对支撑的整体稳定性和局部受力性能进行了研究。整体稳定方面,通过弹性屈曲分析,得出单斜和X形防屈曲支撑的计算长度系数。给出了单斜和X形防屈曲支撑整体稳定承载能力的验算公式,结合非线性分析对上述公式进行了验证,并考察了各参数变化对单斜和X形支撑整体稳定性能的影响。局部受力方面,通过非线性分析,对钢板支撑发生多波屈曲时的波形进行分类,给出了多波屈曲的半波长计算公式及钢板支撑对约束构件的侧向挤压力计算公式。给出了组装式防屈曲支撑中高强度螺栓受拉屈服和约束构件局部受弯破坏的分析模型和验算方法。
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