矩形钢管腹板开孔耗能支撑滞回性能试验研究

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在遭遇中等或重大地震时,中心支撑往往会丧失承载力,主要原因是杆件受到压迫而失去了稳定性,为了避免这种情况的出现,本文结合金属阻尼器和中心支撑,提出了矩形钢管腹板开孔耗能支撑,支撑两端附加了金属阻尼器,发生地震时,它的孔间板件发生剪切屈服而耗能能量,支撑主体方钢管处于弹性阶段。通过“预先模拟-实际试验-模拟验证-参数分析”等主要步骤,研究了矩形钢管腹板开孔耗能支撑的滞回性能。研究内容如下:(1)对矩形钢管腹板开孔耗能支撑进行加载试验,研究了不同开孔方式以及开孔尺寸对支撑整体性能的影响。试验可得:矩形钢管腹板开孔耗能支撑有着饱满丰富的滞回曲线,且耗能性能优异,主要依靠椭圆孔孔间板件屈服耗散能量,稳定性好。试件丧失承载力之前未发生强度和刚度的突然下降,满足支撑不发生整体失稳的要求。(2)进行ABAQUS有限元软件模拟验证,通过比对试验证明其合理性。共设计了3个系列共21根足尺矩形钢管腹板开孔耗能支撑试件,分析了椭圆孔短轴、长轴变化对支撑滞回性能及承载力的影响。(3)在有限元模拟验证合理的基础上,对试件足尺模型进行滞回性能参数分析,结论如下:三个影响参数(椭圆孔长轴、短轴及开孔腹板厚度)中,由短轴决定的孔间板件高度对试件的力学性能影响较大,试件主要是孔间板件进入塑性状态耗散能量。其次矩形方钢腹板开孔耗能支撑双面单列开孔试件变形能力优于四面单列开孔试件,而承载力前者低于后者。整个加载过程,试件主体方钢管始终处于弹性阶段,符合“削弱两端等于强化中间部件”的设计思想。
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