【摘要】：裝配式防屈曲支撐是一種新型防屈曲支撐,其外圍約束構(gòu)件由多個部件通過高強(qiáng)螺栓拼裝組成。如方矩管裝配式防屈曲支撐,其外圍約束構(gòu)件就是由兩個帶有外伸板的方矩管通過高強(qiáng)螺栓緊扣連接而成。裝配式防屈曲支撐的加工精度高,現(xiàn)場組裝方便,且震后易更換內(nèi)核,支撐外圍構(gòu)件可重復(fù)使用。本文首先對一簡化的防屈曲支撐進(jìn)行了精細(xì)有限元分析,對內(nèi)核構(gòu)件與外圍構(gòu)件之間接觸關(guān)系的形成與發(fā)展、內(nèi)核構(gòu)件波形變化、擠壓力分布形式以及外圍構(gòu)件應(yīng)力水平等進(jìn)行了研究;考察了內(nèi)核構(gòu)件初始缺陷形式、外圍構(gòu)件初始缺陷幅值、內(nèi)外圍之間間隙、外圍構(gòu)件強(qiáng)度與剛度、內(nèi)核構(gòu)件長度、內(nèi)核構(gòu)件寬厚比及厚度等參數(shù)對支撐受力性能的影響。而后以內(nèi)核外伸的鉸接防屈曲支撐為研究對象,對內(nèi)核發(fā)生單波整體變形和內(nèi)核發(fā)生多波屈曲變形時支撐的受力狀態(tài)進(jìn)行了深入分析,通過理論推導(dǎo)求解出內(nèi)核外伸段上最不利彎矩、內(nèi)核擠壓力、外圍約束構(gòu)件上的彎矩分布等。最后基于防屈曲支撐各組成部件的受力特點,建立了外圍約束構(gòu)件設(shè)計準(zhǔn)則和內(nèi)核加強(qiáng)段設(shè)計準(zhǔn)則,完善了傳統(tǒng)鉸接整體約束型防屈曲支撐的設(shè)計理論。相應(yīng)的理論推導(dǎo)假定及推導(dǎo)結(jié)果均通過了數(shù)值手段加以驗證,此外還對支撐進(jìn)行了參數(shù)分析,研究了9個設(shè)計參數(shù)對內(nèi)核擠壓力及外圍構(gòu)件受力的影響。因螺栓的離散布置使得裝配式防屈曲支撐外圍剛度需要一定程度折減,本文采用理論推導(dǎo)及數(shù)值驗證手段研究了方矩管裝配式防屈曲支撐外圍約束剛度的取值方法;而后在考慮螺栓離散性對外圍約束剛度的折減影響和螺栓間板件局部受力的影響后,提出了一套適用于方矩管裝配式防屈曲支撐的設(shè)計方法,并設(shè)計支撐算例數(shù)值驗證了設(shè)計理論的可行性。最后對方矩管裝配式防屈曲支撐螺栓設(shè)計理論進(jìn)行研究,給出了適用的螺栓設(shè)計方法。對方矩管裝配式防屈曲支撐進(jìn)行數(shù)值分析,研究各設(shè)計參數(shù)對支撐承載性能的影響,考察了支撐可能存在的破壞形式及影響因素;同時也研究了不同端部構(gòu)造措施對支撐性能的影響,考察了各構(gòu)造形式的優(yōu)劣性。最后,本文對方矩管裝配式防屈曲支撐進(jìn)行了試驗研究,驗證了本文提出設(shè)計理論的安全性和可靠性。試驗結(jié)果也檢驗了各類防屈曲支撐構(gòu)造細(xì)節(jié)的合理性,為其工程應(yīng)用提供了充分可靠的依據(jù)。
[Abstract]:Prefabricated buckling bracing is a new type of buckling bracing, and its peripheral restrained member is composed of several parts assembled by high strength bolts. For example, the external restraint member of square moment tube assembly buckling bracing is made up of two square moment tubes with outstretched plate which are fastened by high strength bolts. The fabricated anti-buckling brace has the advantages of high machining precision, convenient field assembly, easy replacement of the core after the earthquake, and repeatable use of the supporting peripheral components. In this paper, a simplified anti-buckling bracing is analyzed by fine finite element method. The formation and development of the contact relationship between the kernel component and the peripheral member, and the variation of the core component waveform are discussed. The distribution of extrusion force and the stress level of peripheral members are studied, and the initial defect form, the initial defect amplitude, the gap between inner and outer girth, the strength and stiffness of outer member, the length of kernel member are investigated. The influence of the width to thickness ratio and thickness of the core member on the mechanical performance of the support. Then taking the hinge buckling bracing of the kernel extension as the research object, the stress state of the bracing with single wave integral deformation and multi-wave buckling deformation is analyzed. Through theoretical derivation, the most unfavorable bending moment on the extension section of the inner core, the extrusion force of the core and the distribution of bending moment on the peripheral restrained members are obtained. Finally, based on the mechanical characteristics of the components of buckle-resistant braces, the design criteria of peripheral restrained members and core stiffeners are established, and the design theory of traditional hinged integral-constrained buckle-resistant braces is improved. The corresponding theoretical derivation assumptions and results are verified by numerical means. In addition, the parameters of the braces are analyzed, and the effects of nine design parameters on the core extrusion force and the forces on the peripheral members are studied. Due to the discrete arrangement of bolts, the external stiffness of prefabricated anti-buckling braces needs to be reduced to a certain extent. In this paper, the method of determining the external restraint stiffness of square moment tube fabricated buckle-proof braces is studied by theoretical derivation and numerical verification. After considering the effect of bolt dispersion on the external restraint stiffness and the effect of the local force on the plate between bolts, a design method is proposed for the square moment tube assembly buckling braces. The feasibility of the design theory is verified by a numerical example of design support. Finally, the design theory of square moment pipe assembly buckling supporting bolt is studied, and the suitable bolt design method is given. The influence of design parameters on the bearing capacity of the braces is analyzed numerically, and the possible failure forms and influencing factors of the braces are investigated. At the same time, the influence of different end construction measures on the support performance is also studied, and the merits and demerits of each structural form are investigated. Finally, the experimental study of square moment tube fabricated buckling braces is carried out, which verifies the safety and reliability of the design theory proposed in this paper. The test results also verify the rationality of the structural details of various buckling braces and provide a sufficient and reliable basis for its engineering application.
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TU398.9

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 曲貴元;翻轉(zhuǎn)構(gòu)件結(jié)構(gòu)參數(shù)確定與選擇的模板輔助設(shè)計方法[J];機(jī)械設(shè)計;1989年02期

2 潘家順,吳明;結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計經(jīng)濟(jì)分析[J];當(dāng)代建設(shè);1999年06期

3 賈連光;蔣少軍;耿琳;;蜂窩式鋼構(gòu)件軸心受壓整體穩(wěn)定計算[J];沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2010年04期

4 趙萬旭;;對《構(gòu)件合理吊點和墊點的選擇》一文的商榷[J];建筑技術(shù);1982年11期

5 鐘群鵬;有移亮;張崢;吳素君;駱紅云;;機(jī)械裝備構(gòu)件輕量化主要技術(shù)途徑的探討[J];機(jī)械工程學(xué)報;2012年18期

6 郭成喜;軸心受壓和受彎鋼構(gòu)件可靠性評估[J];鋼結(jié)構(gòu);2001年02期

7 葉志雄;邱劍;;鋼構(gòu)件受扭應(yīng)力計算與工程設(shè)計方法研究[J];建筑結(jié)構(gòu);2011年S1期

8 林文運;;框架輕板構(gòu)件鋼模設(shè)計的幾個問題[J];混凝土與水泥制品;1988年06期

9 陶瑯;鋼構(gòu)件穩(wěn)定設(shè)計的兩種理論基礎(chǔ)[J];天津冶金;1995年03期

10 錢同輝 ,顧文姝 ,胡侃 ,文兵;梁柱構(gòu)件設(shè)計系統(tǒng)的實現(xiàn)[J];中外建筑;2001年06期

相關(guān)會議論文 前10條

1 葉志雄;邱劍;;鋼構(gòu)件受扭應(yīng)力計算與工程設(shè)計方法研究[A];第三屆全國建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)交流會論文集[C];2011年

2 馬剛;李永生;;膨脹節(jié)結(jié)構(gòu)件設(shè)計及繪圖軟件的開發(fā)[A];第九屆全國膨脹節(jié)學(xué)術(shù)會議膨脹節(jié)實用技術(shù)精選集[C];2006年

3 韓通;石建光;;計算機(jī)輔助建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計軟件述評[A];第16屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議論文集（第Ⅲ冊）[C];2007年

4 盧哲安;李順國;;梁柱構(gòu)件設(shè)計系統(tǒng)(BCDS)的設(shè)計研究[A];第十屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議論文集第Ⅲ卷[C];2001年

5 范重;范學(xué)偉;劉先明;;焊接薄壁箱形構(gòu)件設(shè)計方法研究[A];第十一屆空間結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

6 居其偉;;上海國際體操中心主館鋁結(jié)構(gòu)穹頂設(shè)計介紹[A];第八屆空間結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)會議論文集[C];1997年

7 范重;范學(xué)偉;劉先明;劉巖;;加肋薄壁箱形構(gòu)件在國家體育場大跨度結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[A];第四屆全國現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2004年

8 王小靜;劉永武;王敏;陳曉陽;;MEMS微平面構(gòu)件的空氣阻尼效應(yīng)研究[A];中國微米、納米技術(shù)第七屆學(xué)術(shù)會年會論文集（二）[C];2005年

9 趙鵬飛;;大跨結(jié)構(gòu)異型構(gòu)件的設(shè)計[A];第十四屆空間結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2012年

10 陳友泉;;輕鋼構(gòu)件的制作技術(shù)特點及實踐[A];首屆全國建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)交流會論文集[C];2006年

相關(guān)重要報紙文章 前2條

1 本報記者 張華　通訊員 馬順忠 劉濤;黃鶴展翅 九省通衢[N];建筑時報;2009年

2 記者 曾巧巧;奧運工程成為鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展新起點[N];中國冶金報;2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前7條

1 姜子欽;方矩管裝配式防屈曲支撐設(shè)計理論與試驗研究[D];清華大學(xué);2014年

2 王法武;基于二階分析的鋼框架截面優(yōu)化設(shè)計[D];東南大學(xué);2006年

3 陳振邦;服務(wù)計算中接口模型與構(gòu)件設(shè)計的研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

4 楊隆宇;特高壓輸電塔組合截面構(gòu)件承載力理論與試驗研究[D];重慶大學(xué);2011年

5 盆洪民;微構(gòu)件納米切削過程及其力學(xué)特性的多尺度模擬研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

6 林紅;面向延壽工程的老齡平臺壽命預(yù)測與管理研究[D];中國石油大學(xué);2008年

7 車順利;型鋼高強(qiáng)高性能混凝土梁的基本性能及設(shè)計計算理論研究[D];西安建筑科技大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 吳林鍵;深水超大型浮式結(jié)構(gòu)連接構(gòu)件動力特性研究[D];重慶交通大學(xué);2015年

2 劉莉媛;合肥新橋機(jī)場航站樓鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點與構(gòu)件承載性能研究[D];清華大學(xué);2011年

3 高明輝;河南地區(qū)住宅鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件加工幾何特性調(diào)查與統(tǒng)計模型研究[D];鄭州大學(xué);2004年

4 韓璐;帶加強(qiáng)構(gòu)件的開口薄壁鋼構(gòu)件整體穩(wěn)定分析[D];河北工程大學(xué);2015年

5 楊剛;鈑金構(gòu)件的計算機(jī)輔助設(shè)計及展開系統(tǒng)[D];西安建筑科技大學(xué);2005年

6 辛佩龍;冷彎薄壁空心類橢圓截面鋼構(gòu)件數(shù)值模擬及設(shè)計方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

7 劉中偉;云南農(nóng)村竹木結(jié)構(gòu)原竹構(gòu)件試驗研究[D];昆明理工大學(xué);2012年

8 楊興才;軸心受壓鋼構(gòu)件高溫下局部穩(wěn)定性能研究[D];重慶大學(xué);2013年

9 王士奇;冷成型薄壁鋼構(gòu)件拉壓滯回性能數(shù)值分析[D];南京工業(yè)大學(xué);2005年

10 胡理;鋼筋混凝土構(gòu)件設(shè)計軟件測試方法研究[D];中國建筑科學(xué)研究院;2011年

，

本文編號：2186211