本文關鍵詞：工學博士學位論文全鋼防屈曲支撐及其鋼框架結構抗震性能與設計方法，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 本文通過理論分析和有限元模擬,對全鋼防屈曲支撐的性能和構造參數(shù)進行探討,提出了構件的設計方法;通過試驗驗證其方法并了解支撐的性能及合理構造;對全鋼防屈曲支撐框架進行了抗震性能分析,提出了該結構體系基于能量的抗震設計方法。主要研究內容如下: (1)針對防屈曲支撐整體失穩(wěn)的破壞模式,對外套管所需強度進行了推導,得到一字形內芯和十字形內芯防屈曲支撐外套管剛度的設計公式。針對防屈曲支撐局部失穩(wěn)的破壞模式,推導出內芯對外套管的擠壓力以及外套管承載力的表達式,從而得到了保證兩種支撐局部穩(wěn)定的外套管厚度計算公式。結果表明內芯寬厚比、間寬比和支撐的厚度比是影響支撐局部穩(wěn)定性的重要因素,并給出支撐最優(yōu)間寬比取值。依照全鋼防屈曲支撐特點進行內芯的局部穩(wěn)定性分析,推導出一字形內芯防屈曲支撐不會過早發(fā)生屈曲的內芯寬厚比限值為8,在此基礎上建議十字形內芯的寬厚比不大于5。考慮內芯多波屈曲產生的變形得出支撐的疲勞壽命表達式,將理論結果與實驗結果進行對比后表明,理論公式可以較準確地預測防屈曲支撐的疲勞壽命,并指出寬厚比和間寬比是影響支撐疲勞性能的重要因素。 (2)應用ABAQUS程序,綜合考慮多種非線性,計入內芯與外套管的摩擦力建立一字形內芯全鋼防屈曲支撐的有限元模型,分析了在單軸壓力作用下內芯對外套管擠壓力的發(fā)展過程,以及設計參數(shù)對內芯與外套管接觸作用、外套管承載力及支撐宏觀性能的影響。分析表明,內芯與外套管的接觸力隨著內芯寬厚比、初始缺陷、間寬比的增大而增長,外套管的承載力隨著約束比和厚度比的減小而減小,從而引起宏觀上支撐承載力的降低;當取最優(yōu)間寬比時摩擦力對承載力的變化影響很小;支撐臨界約束比受到內芯初彎曲、寬厚比和間寬比的影響,經回歸確定了臨界約束比的擬合公式,并結合理論結果總結了支撐構件設計方法。 (3)以實際工程為依托,對十字形內芯外套方鋼管的全鋼防屈曲支撐進行支撐構件及子系統(tǒng)足尺試驗研究,以了解其性能及合理構造并驗證設計方法。首先根據(jù)性能要求進行支撐的設計。繼而在MTS試驗機上對第一根構件進行不含節(jié)點板的防屈曲支撐支撐單軸拉壓試驗,由于加工精度不足引起偏心,端頭出現(xiàn)彎曲。改進設計后制作第二根構件進行試驗,內芯在與外套管點焊位置斷裂,表明內芯屈服段除必要的板件之間的連接焊縫外,不應出現(xiàn)額外焊縫連接接頭。采用在下端加勁肋處局部加厚方式限制外套管下滑,設計了第三根構件并安裝到加載框架上進行子系統(tǒng)足尺試驗,順利完成加載制度,且支撐的滯回曲線飽滿穩(wěn)定,受壓強度提高系數(shù)及累積延性系數(shù)均滿足要求。試驗證明,改進后的十字形內芯全鋼防屈曲支撐具有良好的延性及耗能能力,并且按本文提出的方法進行構件設計可以達到設計的目標應變且承載力不降低。 (4)對實際結構進行抗震性能分析,表明此結構在不同地震作用下均滿足規(guī)范要求且防屈曲支撐符合設計意圖,結構在大震下殘余變形很小,特大震下結構安全。經能量分析表明,對于同一強度地震動,防屈曲支撐耗能與地震輸入能之比穩(wěn)定,頻譜特性和持時對比值影響較小,隨著地震強度的增加比值增加。與同等用鋼量的中心支撐框架結構相比,防屈曲支撐框架在大震以及特大震作用下的損傷等級下降一級,地震動強度越大防屈曲支撐對層間位移角的控制效果越顯著。 (5)以梁柱剛接的防屈曲支撐框架為對象,提出基于能量的抗震設計方法。以防屈曲支撐框架中鋼框架與防屈曲支撐在目標位移下耗散的能量之和等于地震輸入能量為原則分配地震輸入能量,從而設計防屈曲支撐,其中的地震輸入能量以原鋼框架的地震輸入能量為標準,計入結構參數(shù)的影響進行調整后得到。根據(jù)時程分析結果,應用本方法設計的防屈曲支撐框架層間位移角與給定的設計目標較為一致,設計的結構安全可靠。
【關鍵詞】：全鋼防屈曲支撐 設計方法 構件足尺試驗 子系統(tǒng)足尺試驗 滯回性能 抗震性能
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TU391;TU311.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-16
• 第1章 緒論16-36
• 1.1 課題背景16-18
• 1.2 防屈曲支撐的起源18-19
• 1.3 防屈曲支撐的研究現(xiàn)狀19-33
• 1.3.1 防屈曲支撐構件的研究19-28
• 1.3.2 防屈曲支撐框架的研究28-33
• 1.4 目前存在的問題33-34
• 1.5 本文的研究內容34-36
• 第2章 全鋼防屈曲支撐構件設計方法36-73
• 2.1 引言36
• 2.2 防屈曲支撐的整體穩(wěn)定性設計36-43
• 2.2.1 一字形內芯防屈曲支撐的整體穩(wěn)定性37-40
• 2.2.2 十字形內芯防屈曲支撐的整體穩(wěn)定性40-43
• 2.3 防屈曲支撐局部穩(wěn)定性設計43-58
• 2.3.1 一字形內芯防屈曲支撐內芯對外套管的擠壓力及其影響因素44-52
• 2.3.2 一字形內芯防屈曲支撐外套管的臨界屈曲荷載52-56
• 2.3.3 保證一字形內芯防屈曲支撐局部穩(wěn)定性的外套管厚度56-57
• 2.3.4 十字形內芯防屈曲支撐的局部穩(wěn)定性57-58
• 2.4 內芯板局部穩(wěn)定性設計58-63
• 2.4.1 邊界條件58
• 2.4.2 內芯板彈性屈曲理論分析58-60
• 2.4.3 內芯板彈塑性屈曲理論分析60-63
• 2.5 防屈曲支撐的疲勞壽命63-71
• 2.5.1 防屈曲支撐的最大局部應變63-65
• 2.5.2 光滑試樣的應變-壽命曲線65
• 2.5.3 防屈曲支撐的疲勞壽命65-66
• 2.5.4 理論與實驗的對比66-71
• 2.6 本章小結71-73
• 第3章 全鋼防屈曲支撐有限元模擬73-98
• 3.1 引言73
• 3.2 有限元模型的建立73-74
• 3.3 內芯對外套管的擠壓作用74-82
• 3.3.1 內芯的變形過程及對外套管的擠壓作用74-77
• 3.3.2 內芯對外套管擠壓作用影響因素分析77-81
• 3.3.3 有限元與理論分析結果比較81-82
• 3.4 外套管的承載力分析82-84
• 3.4.1 外套管長度方向的應變分布82-83
• 3.4.2 影響外套管承載力的因素83-84
• 3.5 構造參數(shù)對防屈曲支撐宏觀性能的影響84-90
• 3.5.1 摩擦力的影響84-86
• 3.5.2 內芯初彎曲的影響86-87
• 3.5.3 間寬比的影響87-88
• 3.5.4 寬厚比的影響88-89
• 3.5.5 約束比的影響89
• 3.5.6 厚度比的影響89-90
• 3.6 防屈曲支撐臨界約束比的確定90-94
• 3.6.1 臨界約束比的影響因素90-92
• 3.6.2 防屈曲支撐的臨界約束比92-94
• 3.7 一字形內芯全鋼防屈曲支撐設計方法94-96
• 3.8 本章小結96-98
• 第4章 十字形內芯全鋼防屈曲支撐構件及子系統(tǒng)足尺試驗98-135
• 4.1 引言98
• 4.2 工程背景98-100
• 4.3 防屈曲支撐設計100-106
• 4.3.1 設計要求100
• 4.3.2 防屈曲支撐設計過程100-106
• 4.4 防屈曲支撐制作過程106-109
• 4.5 防屈曲支撐構件足尺試驗109-120
• 4.5.1 材料性能試驗109
• 4.5.2 BRB-1 試件設計109-111
• 4.5.3 BRB-1 試驗方案111-112
• 4.5.4 BRB-1 試驗結果和分析112-115
• 4.5.5 BRB-2 試件設計115-116
• 4.5.6 BRB-2 試驗方案116-117
• 4.5.7 BRB-2 試驗結果和分析117-120
• 4.6 防屈曲支撐子系統(tǒng)足尺試驗120-134
• 4.6.1 BRB-3 試件設計120-122
• 4.6.2 子系統(tǒng)試驗裝置及其安裝122-127
• 4.6.3 子系統(tǒng)試驗加載制度127-129
• 4.6.4 子系統(tǒng)試驗結果及討論129-134
• 4.7 本章小結134-135
• 第5章 某防屈曲支撐框架結構的抗震性能分析135-154
• 5.1 引言135
• 5.2 結構概況135-136
• 5.3 結構模型136-138
• 5.3.1 建立有限元模型136-137
• 5.3.2 結構的動力特性137-138
• 5.4 結構的時程分析138-152
• 5.4.1 地震記錄的選取和調整138-140
• 5.4.2 結構在地震作用下的反應分析140-144
• 5.4.3 地震動特征對防屈曲支撐結構的影響144-146
• 5.4.4 地震作用下防屈曲支撐框架能量分析146-149
• 5.4.5 防屈曲支撐框架與普通中心支撐框架地震反應比較149-152
• 5.5 本章小節(jié)152-154
• 第6章 梁柱剛接防屈曲支撐框架基于能量的設計方法154-168
• 6.1 引言154
• 6.2 地震動輸入能量的估計154-156
• 6.3 設計方法156-160
• 6.3.1 設計原則及假設156
• 6.3.2 設計步驟156-160
• 6.4 設計算例160-166
• 6.4.1 框架模型和設計條件160-161
• 6.4.2 防屈曲支撐框架的設計過程161-165
• 6.4.3 設計方法檢驗165-166
• 6.5 本章小節(jié)166-168
• 結論168-171
• 參考文獻171-181
• 附錄181-183
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文183-186
• 致謝186-188
• 個人簡歷188

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鄭宏,俞茂宏;基于遺傳算法的鋼結構優(yōu)化設計[J];長安大學學報(自然科學版);2002年05期

2 劉堅,李開禧,張利,周敏輝;基于極限承載力的鋼框架二階非彈性計算方法[J];重慶建筑大學學報;2004年03期

3 蔣利學,胡紹隆,朱春明;上海外灘中國銀行大樓的安全性與抗震性能評估[J];建筑結構;2005年03期

4 李國強,劉玉姝;平面鋼框架結構極限承載的體系可靠度評價[J];建筑鋼結構進展;2005年04期

5 王娜;邵英秀;;多層鋼框架與混凝土框架結構住宅設計分析[J];山西建筑;2007年04期

6 李成福;;談監(jiān)理對鋼框架結構工程質量的控制[J];河北建筑工程學院學報;2007年02期

7 曾志攀;;剛桁架結構廠房的設計[J];鋼結構;2007年05期

8 完海鷹;王建國;王秀喜;;半剛性連接鋼框架的擬動力實驗研究[J];實驗力學;2009年04期

9 陸鐵堅;張建軍;余志武;;梁柱半剛性連接的鋼框架非線性分析[J];鐵道科學與工程學報;2009年05期

10 李楓;;基于APDL語言某鋼結構住宅優(yōu)化設計[J];中國新技術新產品;2009年24期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李臨潔;蔣煥迎;;鋼框架結構穩(wěn)定基本概念之我見[A];晉冀魯豫鄂蒙川云貴甘滬湘十二省區(qū)市機械工程學會2007年學術年會論文集（河南、貴州分冊）[C];2007年

2 蔣煥迎;;鋼框架結構穩(wěn)定的計算方法初探[A];晉冀魯豫鄂蒙川云貴甘滬湘十二省區(qū)市機械工程學會2007年學術年會論文集（河南、貴州分冊）[C];2007年

3 王樂斌;白玉星;揭智淵;王珊;韓麗芳;;基于上限法的鋼框架結構火災作用下臨界溫度研究[A];鋼結構工程研究⑧——中國鋼協(xié)結構穩(wěn)定與疲勞分會第12屆（ASSF-2010）學術交流會暨教學研討會論文集[C];2010年

4 鄒昀;張振炫;;輕型鋼框架支撐體系振動特性分析[A];第19屆全國結構工程學術會議論文集（第Ⅲ冊）[C];2010年

5 包永成;舒贛平;;基于抽柱法的某高鐵交通樞紐站鋼框架結構抗連續(xù)倒塌分析[A];'2011全國鋼結構學術年會論文集[C];2011年

6 丁雙;詹小娜;;內填鋼筋混凝土剪力墻鋼框架結構動力時程分析[A];土木建筑學術文庫(第15卷)[C];2011年

7 馬春艷;段樹金;林玉森;;榫卯連接組裝鋼框架自振特性試驗研究[A];第19屆全國結構工程學術會議論文集（第Ⅰ冊）[C];2010年

8 霍靜思;胡聰伶;;鋼框架連續(xù)倒塌動力效應研究[A];第三屆全國城市與工程安全減災學術研討會論文集[C];2010年

9 任家驥;;鑄鋼節(jié)點的設計與試驗[A];第十一屆空間結構學術會議論文集[C];2005年

10 崔名相;陳向榮;周劍;劉中偉;;鋼框架—填充墻結構體系受力特點以及ANSYS在其結構中的應用概述[A];鋼結構工程研究⑧——中國鋼協(xié)結構穩(wěn)定與疲勞分會第12屆（ASSF-2010）學術交流會暨教學研討會論文集[C];2010年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊駿;把軟肋做硬[N];中華建筑報;2002年

2 於立華;潮峰鋼構承建鋼構項目[N];建筑時報;2008年

3 本報記者 沐林;急師生之需 展鋼構之長[N];中華建筑報;2011年

4 方曉全　方銳;肥東官兵發(fā)明防護救生架[N];人民公安報·消防周刊;2009年

5 本報記者 高虹;帶你逛東環(huán)“車站之最”[N];海南日報;2010年

6 楊駿;哪些因素決定超級高樓前途？[N];中國經營報;2002年

7 記者 梁茵　通訊員 吳竹英;我國最大測井儀器研制基地進入投產準備階段[N];中國石油報;2009年

8 記者 楊駿;超級高樓還有前途嗎？[N];新華每日電訊;2002年

9 佳木;二十世紀最有影響的建筑師 密斯·凡德羅[N];中國建材報;2001年

10 梁圓文;告別還是迎接一個超高層建筑時代[N];中國建材報;2002年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 馬寧;全鋼防屈曲支撐及其鋼框架結構抗震性能與設計方法[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

2 馬寧;工學博士學位論文全鋼防屈曲支撐及其鋼框架結構抗震性能與設計方法[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

3 胡立黎;水平地震作用下梁填充鋼框架結構抗震性能研究[D];長安大學;2010年

4 鄒浩;鋼框架風荷載作用下適用性研究及可靠度分析[D];湖南大學;2012年

5 楊帆;大空間及框架鋼結構受火全過程數(shù)值模擬及損傷評估[D];清華大學;2010年

6 王玉田;梁端翼緣擴大型連接鋼框架抗震性能研究[D];西安建筑科技大學;2012年

7 熊俊;強震作用下鋼框架焊接節(jié)點損傷性能和計算模型研究[D];清華大學;2011年

8 何嘉年;基于體系可靠度的半剛性鋼框架結構優(yōu)化設計研究[D];汕頭大學;2010年

9 劉少文;內搖擺柱—多層鋼框架結構體系受力性能研究[D];西安建筑科技大學;2012年

10 薛強;考慮二階效應的鋼框架抗震設計研究[D];西安建筑科技大學;2012年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王鐵軍;鋼框架—中心支撐雙重抗側力體系的剪力分配率分析[D];沈陽建筑大學;2011年

2 于鵬;P-Δ效應及結構阻尼對半剛性連接鋼框架動力性能的影響[D];廣東工業(yè)大學;2011年

3 陳國興;半剛性連接鋼框架受力性能研究[D];西安科技大學;2010年

4 賁慶國;鋼框架結構地震作用下累積損傷分析及試驗研究[D];南京工業(yè)大學;2003年

5 王濤;多層鋼框架結構整體穩(wěn)定分析[D];西安科技大學;2010年

6 侯桂欣;小高層鋼結構住宅雙重抗側力體系抗震性能研究[D];河北工程大學;2010年

7 劉強;基于FCM算法的多層鋼框架模糊優(yōu)化設計[D];山東建筑大學;2011年

8 謝淮寧;鋼框架結構的優(yōu)化設計研究[D];河海大學;2006年

9 王寶峰;在役半剛性連接鋼框架結構的抗震性能評估[D];大連理工大學;2010年

10 胡聰伶;鋼框架連續(xù)倒塌動力效應及約束鋼梁懸鏈線效應研究[D];湖南大學;2010年

  本文關鍵詞：工學博士學位論文全鋼防屈曲支撐及其鋼框架結構抗震性能與設計方法，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：366410