裝配式工字鋼腹板開孔屈服耗能支撐滯回性能分析
發(fā)布時間：2021-07-15 10:23
中心支撐抗側(cè)剛度大,但在設(shè)防地震作用下支撐桿容易失穩(wěn),為了避免支撐桿失穩(wěn),并解決耗能支撐震后不易修復(fù)的問題,提出了一種裝配式工字鋼腹板開孔屈服耗能支撐。采用ABAQUS有限元軟件分析了設(shè)計參數(shù)對其滯回性能、剛度和承載力的影響,提出了剛度和屈服承力的計算公式,并給出了裝配式工字鋼腹板開孔耗能支撐的設(shè)計方法。分析結(jié)果表明:裝配式工字鋼腹板開孔屈服耗能支撐主要依靠開孔腹板屈服耗能,有效避免了支撐桿發(fā)生整體失穩(wěn),具有良好的滯回性能;有限元分析過程中,連接螺栓始終保持彈性,連接可靠;開孔腹板長度、厚度及開孔間距的增加將提高耗能支撐的承載能力和初始剛度;給出的裝配式工字鋼腹板開孔屈服耗能支撐設(shè)計方法可為工程應(yīng)用提供參考。
【文章來源】：建筑鋼結(jié)構(gòu)進展. 2020,22(06)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：10 頁
【部分圖文】：
新型鋼板開孔屈服耗能支撐示意
鋼材采用三折線模型、Mises屈服準(zhǔn)則及相應(yīng)的流動法則。鋼材采用Q235B鋼,彈性模量E為206 GPa,屈服后切線模量Et為0.02E,彈性階段泊松比μ為0.3。螺栓采用10.9級高強度螺栓。表1 新型工字鋼腹板開孔耗能防屈曲支撐模型幾何參數(shù)Tab.1 Geometric parameters of new energy-dissipating brace with yielded perforated web 模型編號 L/mm L0/mm t/mm tf/mm ho/mm hc/mm l1/mm l2/mm l3/mm n1 B-A1 1 200 1 120 10 12 30 20 18 95 20 23 B-A2 1 200 1 120 10 12 30 15 18 95 20 24 B-B1 1 000 920 10 12 30 20 18 95 20 19 B-B2 1 500 1 420 10 12 30 20 18 95 20 29 B-C1 1 200 1 120 12 12 30 20 18 95 20 23 B-C2 1 200 1 120 8 12 30 20 18 95 20 23 B-D1 1 200 1 120 10 12 30 20 13 105 15 23 B-D2 1 200 1 120 10 12 30 20 23 85 25 23 注:l1、l3為圖2c)中開孔邊緣到翼緣邊緣的距離;n1為開孔翼緣單側(cè)單列孔間短柱的數(shù)量。
鋼材采用C3D8R單元進行模擬。劃分網(wǎng)格時,先進行規(guī)則六面體切割。采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格技術(shù)(structured)與掃掠網(wǎng)格技術(shù)(sweep)、中性軸算法(medial axis)分別劃分構(gòu)件中的規(guī)則部分和不規(guī)則部分。對腹板圓孔應(yīng)力集中區(qū)域進行網(wǎng)格加密,同時考慮二階效應(yīng)的影響,打開大變形開關(guān)(NLGEOM.ON)。圖3為網(wǎng)格劃分后支撐構(gòu)件示例。開孔工字鋼腹板與翼緣的連接以及中間段填板與槽鋼的連接均采用綁定接觸(tie)連接。高強螺栓的連接中部分存在接觸關(guān)系:螺栓頭與槽鋼的接觸;螺栓桿與槽鋼、墊板、開孔工字鋼腹板中螺栓孔壁的接觸;槽鋼、墊板、工字鋼開孔腹板之間的相互接觸。這些接觸的法線方向采用“硬接觸”,切線方向采用罰函數(shù)計算摩擦,摩擦系數(shù)為0.45。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]新型腹板開孔屈服耗能支撐滯回性能分析[J]. 孫筱瑋,趙寶成,沈曉明. 工程抗震與加固改造. 2019(03)
[2]防屈曲支撐的型式、設(shè)計理論與應(yīng)用研究進展[J]. 郭彥林,童精中,周鵬. 工程力學(xué). 2016(09)
[3]采用碳纖維包裹約束的裝配式防屈曲支撐試驗[J]. 賈明明,李方慧,陸斌斌. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2016(06)
[4]新型兩階段耗能開孔式低屈服點鋼耗能裝置試驗研究[J]. 范圣剛,丁智霞,舒贛平,尚春方,劉美景. 東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2016(01)
[5]新型裝配式屈曲約束支撐試驗研究[J]. 胡寶琳,石文龍,胡仁偉,夏文祥,滿海. 地震工程與工程振動. 2015(05)
[6]玄武巖纖維包裹約束裝配式防屈曲支撐性能試驗研究[J]. 賈明明,呂大剛,陸斌斌. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報. 2015(S1)
[7]鋼板裝配式屈曲約束支撐性能試驗研究[J]. 周云,尹繞章,張文鑫,紀(jì)宏恩,鄧雪松,韓素玲. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報. 2014(08)
[8]低屈服點全鋼防屈曲支撐抗震性能試驗研究[J]. 王佼姣,石永久,嚴(yán)紅,王元清,潘鵬,牧野俊雄,齊雪. 土木工程學(xué)報. 2013(10)
[9]防屈曲耗能支撐研究與應(yīng)用的新進展[J]. 周云,唐榮,鐘根全,王浩. 防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報. 2012(04)
[10]聯(lián)肢剪力墻連梁阻尼器偽靜力試驗研究[J]. 滕軍,馬伯濤,李衛(wèi)華,張浩,曹冬雪. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報. 2010(12)
本文編號：3285521
【文章來源】：建筑鋼結(jié)構(gòu)進展. 2020,22(06)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：10 頁
【部分圖文】：
新型鋼板開孔屈服耗能支撐示意
鋼材采用三折線模型、Mises屈服準(zhǔn)則及相應(yīng)的流動法則。鋼材采用Q235B鋼,彈性模量E為206 GPa,屈服后切線模量Et為0.02E,彈性階段泊松比μ為0.3。螺栓采用10.9級高強度螺栓。表1 新型工字鋼腹板開孔耗能防屈曲支撐模型幾何參數(shù)Tab.1 Geometric parameters of new energy-dissipating brace with yielded perforated web 模型編號 L/mm L0/mm t/mm tf/mm ho/mm hc/mm l1/mm l2/mm l3/mm n1 B-A1 1 200 1 120 10 12 30 20 18 95 20 23 B-A2 1 200 1 120 10 12 30 15 18 95 20 24 B-B1 1 000 920 10 12 30 20 18 95 20 19 B-B2 1 500 1 420 10 12 30 20 18 95 20 29 B-C1 1 200 1 120 12 12 30 20 18 95 20 23 B-C2 1 200 1 120 8 12 30 20 18 95 20 23 B-D1 1 200 1 120 10 12 30 20 13 105 15 23 B-D2 1 200 1 120 10 12 30 20 23 85 25 23 注:l1、l3為圖2c)中開孔邊緣到翼緣邊緣的距離;n1為開孔翼緣單側(cè)單列孔間短柱的數(shù)量。
鋼材采用C3D8R單元進行模擬。劃分網(wǎng)格時,先進行規(guī)則六面體切割。采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格技術(shù)(structured)與掃掠網(wǎng)格技術(shù)(sweep)、中性軸算法(medial axis)分別劃分構(gòu)件中的規(guī)則部分和不規(guī)則部分。對腹板圓孔應(yīng)力集中區(qū)域進行網(wǎng)格加密,同時考慮二階效應(yīng)的影響,打開大變形開關(guān)(NLGEOM.ON)。圖3為網(wǎng)格劃分后支撐構(gòu)件示例。開孔工字鋼腹板與翼緣的連接以及中間段填板與槽鋼的連接均采用綁定接觸(tie)連接。高強螺栓的連接中部分存在接觸關(guān)系:螺栓頭與槽鋼的接觸;螺栓桿與槽鋼、墊板、開孔工字鋼腹板中螺栓孔壁的接觸;槽鋼、墊板、工字鋼開孔腹板之間的相互接觸。這些接觸的法線方向采用“硬接觸”,切線方向采用罰函數(shù)計算摩擦,摩擦系數(shù)為0.45。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]新型腹板開孔屈服耗能支撐滯回性能分析[J]. 孫筱瑋,趙寶成,沈曉明. 工程抗震與加固改造. 2019(03)
[2]防屈曲支撐的型式、設(shè)計理論與應(yīng)用研究進展[J]. 郭彥林,童精中,周鵬. 工程力學(xué). 2016(09)
[3]采用碳纖維包裹約束的裝配式防屈曲支撐試驗[J]. 賈明明,李方慧,陸斌斌. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2016(06)
[4]新型兩階段耗能開孔式低屈服點鋼耗能裝置試驗研究[J]. 范圣剛,丁智霞,舒贛平,尚春方,劉美景. 東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2016(01)
[5]新型裝配式屈曲約束支撐試驗研究[J]. 胡寶琳,石文龍,胡仁偉,夏文祥,滿海. 地震工程與工程振動. 2015(05)
[6]玄武巖纖維包裹約束裝配式防屈曲支撐性能試驗研究[J]. 賈明明,呂大剛,陸斌斌. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報. 2015(S1)
[7]鋼板裝配式屈曲約束支撐性能試驗研究[J]. 周云,尹繞章,張文鑫,紀(jì)宏恩,鄧雪松,韓素玲. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報. 2014(08)
[8]低屈服點全鋼防屈曲支撐抗震性能試驗研究[J]. 王佼姣,石永久,嚴(yán)紅,王元清,潘鵬,牧野俊雄,齊雪. 土木工程學(xué)報. 2013(10)
[9]防屈曲耗能支撐研究與應(yīng)用的新進展[J]. 周云,唐榮,鐘根全,王浩. 防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報. 2012(04)
[10]聯(lián)肢剪力墻連梁阻尼器偽靜力試驗研究[J]. 滕軍,馬伯濤,李衛(wèi)華,張浩,曹冬雪. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報. 2010(12)
本文編號：3285521
本文鏈接：http://sikaile.net/jingjilunwen/jianzhujingjilunwen/3285521.html
最近更新
教材專著
