【摘要】：為解決一字型鋼板裝配式屈曲約束支撐(SBRB)承載力不高、穩(wěn)定性較差和端部連接復(fù)雜的問題,提出一種新型屈曲約束支撐——開孔雙核心鋼板裝配式屈曲約束支撐(PDBRB)。通過理論分析和有限元模擬,對PDBRB構(gòu)造合理性、開孔形式的選擇、重要設(shè)計參數(shù)、雙核心板的工作機理等方面展開分析研究,提出了適合PDBRB的設(shè)計方法,并給出設(shè)計實例。主要工作內(nèi)容與結(jié)論如下:(1)設(shè)計了四組試件,采用ABAQUS軟件對其進行有限元分析,研究PDBRB與SBRB和一字型雙核心鋼板裝配式屈曲約束支撐(DBRB)性能的差異,考察PDBRB構(gòu)造的合理性及可行性,結(jié)果表明:PDBRB兩塊核心板能夠協(xié)同工作,與等剛度的SBRB和DBRB試件相比,受力更加穩(wěn)定可靠;PDBRB滯回曲線飽滿,耗能性能良好,與等屈服力或等剛度等屈服力的SBRB和DBRB試件相比,其屈服后剛度比較小;PDBRB核心單元外伸段的抗彎承載力較大,端部不易失穩(wěn)。(2)通過理論分析和有限元模擬,研究了核心單元不同開孔形式對PDBRB性能的影響,結(jié)果表明:開孔形狀曲線的曲率越大,越容易引起開孔段的面內(nèi)失穩(wěn)、應(yīng)力集中和累積塑性變形的激增,開孔形式為中間直線、兩端圓弧的PDBRB滯回曲線穩(wěn)定,疲勞性能良好,同時可以有效地避免開孔段的應(yīng)力集中。(3)通過理論分析和有限元模擬,分析了雙核心鋼板協(xié)同工作機理,研究了核心單元不同初始缺陷形態(tài)對PDBRB力學(xué)性能的影響,得出以下結(jié)論:PDBRB核心單元多波屈曲波形反對稱時對外約束單元的作用最不利,因此在進行PDBRB局部穩(wěn)定性驗算時應(yīng)按此最不利情況考慮,可以用PBRB驗算局部穩(wěn)定性的方法驗算PDBRB的穩(wěn)定性,其中計算波長時按照P/2軸向力作用下單塊核心板發(fā)生多波屈曲的波長進行計算;PDBRB核心單元初始缺陷形態(tài)對其滯回性能,多波變形的波長、波數(shù),以及屈曲波發(fā)生的位置影響不大,只影響PDBRB核心單元發(fā)生多波屈曲的變形方向,不影響兩塊核心板的協(xié)同工作性能;不同的初始缺陷形態(tài)會影響試件的疲勞性能及外約束單元的應(yīng)力大小,但影響程度不大;反對稱(或者說兩塊板初始缺陷變形方向相同)的初始缺陷形態(tài)更能使兩塊核心板的協(xié)同工作。(4)設(shè)計了18個BRB試件,通過對其進行有限元分析,研究核心單元厚度、核心單元屈服段總長度及核心板個數(shù)對PDBRB力學(xué)性能的影響,結(jié)果表明:核心單元厚度是影響PDBRB多波變形波長及拉壓不均勻系數(shù)的重要因素,隨著核心單元厚度的增加,相同應(yīng)變幅值下多波變形的波長越長,拉壓不均勻系數(shù)越小,但核心單元厚度對支撐應(yīng)力分布影響不大;核心單元開孔段個數(shù)對多波變形的波長影響不大,但對波數(shù)影響較大,開孔段個數(shù)越多,多波變形的波數(shù)越多,拉壓不均勻系數(shù)越大,同時開孔段個數(shù)也影響到兩孔之間連接段的應(yīng)力大小,開孔數(shù)量越多,連接段的應(yīng)力值越大,這對其軸力的傳遞是不利的;在相同壓應(yīng)變下,PBRB試件與核心單元總厚度相同的PDBRB試件相比,其發(fā)生多波變形的波長更長,但應(yīng)力大小及分布規(guī)律相差不大,拉壓不均勻系數(shù)偏小。(5)提出了PDBRB設(shè)計方法,包括力學(xué)性能參數(shù)、開孔參數(shù)及穩(wěn)定性驗算,并通過有限元分析驗證了部分力學(xué)性能參數(shù)計算公式的合理性,同時給出設(shè)計算例。
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU391;TU352.11
【圖文】：

而約束支撐的側(cè)向變形，抑制支撐在受壓時發(fā)生屈曲失穩(wěn)，稱為屈曲約束支撐（Buckling Restrained Brace，簡稱 BRB）。曲支撐、挫屈束制支撐、挫屈防止支撐、無粘結(jié)支撐等。由于曲約束支撐不僅在受拉時可以實現(xiàn)屈服耗能，在受壓作用下，它與傳統(tǒng)鋼支撐相比，具有良好的滯回性能和拉壓對稱性。使它既能在小震（多遇地震）下保持彈性狀態(tài)，給結(jié)構(gòu)提供一定軸向拉壓進入塑性耗能，從而減小結(jié)構(gòu)在中震（頻域地震）或響應(yīng)。屈曲約束支撐一般是由核心單元、外約束單元以及二成，其中核心單元是核心受力構(gòu)件[1]。束支撐的核心單元通常采用截面形式為一字形、十字形、Ｔ形約束單元往往由方鋼管或圓鋼管制成，二者之間填充砂漿或混支撐的一些典型截面[2]。

廣州大學(xué)碩士學(xué)位論文束型屈曲約束支撐七十年代，日本學(xué)者提出了墻板約束型屈曲約束支撐，并進行了有6]-[7]。墻板約束型屈曲約束支撐是指充分以鋼板為核心受力構(gòu)件，內(nèi)制成的墻板之間，兩片鋼筋混凝土墻板為外約束單元以約束核心板墻板同框架梁柱分隔開，以保證核心鋼板軸向變形有足夠的空間。點板與框架梁柱相連，其布置形式有單斜式（圖 1-2（a））、 Xb））或 人 字形等。該種支撐形式真正起到約束作用的只有核心鋼的鋼筋混凝土墻板。為了避免核心單元與外約束構(gòu)件之間有力的傳材料形成的無粘結(jié)層加設(shè)于二者之間。

鋼筋混凝土約束型屈曲約束支撐截面形式

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 郭彥林;姜子欽;王小安;黃彬;;雙矩管裝配式防屈曲支撐約束剛度取值研究[J];工程力學(xué);2015年04期

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本文編號：2743447