本文關(guān)鍵詞：工學(xué)博士學(xué)位論文全鋼防屈曲支撐及其鋼框架結(jié)構(gòu)抗震性能與設(shè)計(jì)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(duì)全鋼防屈曲支撐的性能和構(gòu)造參數(shù)進(jìn)行探討,提出了構(gòu)件的設(shè)計(jì)方法;通過試驗(yàn)驗(yàn)證其方法并了解支撐的性能及合理構(gòu)造;對(duì)全鋼防屈曲支撐框架進(jìn)行了抗震性能分析,提出了該結(jié)構(gòu)體系基于能量的抗震設(shè)計(jì)方法。主要研究?jī)?nèi)容如下: (1)針對(duì)防屈曲支撐整體失穩(wěn)的破壞模式,對(duì)外套管所需強(qiáng)度進(jìn)行了推導(dǎo),得到一字形內(nèi)芯和十字形內(nèi)芯防屈曲支撐外套管剛度的設(shè)計(jì)公式。針對(duì)防屈曲支撐局部失穩(wěn)的破壞模式,推導(dǎo)出內(nèi)芯對(duì)外套管的擠壓力以及外套管承載力的表達(dá)式,從而得到了保證兩種支撐局部穩(wěn)定的外套管厚度計(jì)算公式。結(jié)果表明內(nèi)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(diǎn)進(jìn)行內(nèi)芯的局部穩(wěn)定性分析,推導(dǎo)出一字形內(nèi)芯防屈曲支撐不會(huì)過早發(fā)生屈曲的內(nèi)芯寬厚比限值為8,在此基礎(chǔ)上建議十字形內(nèi)芯的寬厚比不大于5�？紤]內(nèi)芯多波屈曲產(chǎn)生的變形得出支撐的疲勞壽命表達(dá)式,將理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比后表明,理論公式可以較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)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(yīng)用ABAQUS程序,綜合考慮多種非線性,計(jì)入內(nèi)芯與外套管的摩擦力建立一字形內(nèi)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(nèi)芯對(duì)外套管擠壓力的發(fā)展過程,以及設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)內(nèi)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(nèi)芯與外套管的接觸力隨著內(nèi)芯寬厚比、初始缺陷、間寬比的增大而增長(zhǎng),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(dāng)取最優(yōu)間寬比時(shí)摩擦力對(duì)承載力的變化影響很小;支撐臨界約束比受到內(nèi)芯初彎曲、寬厚比和間寬比的影響,經(jīng)回歸確定了臨界約束比的擬合公式,并結(jié)合理論結(jié)果總結(jié)了支撐構(gòu)件設(shè)計(jì)方法。 (3)以實(shí)際工程為依托,對(duì)十字形內(nèi)芯外套方鋼管的全鋼防屈曲支撐進(jìn)行支撐構(gòu)件及子系統(tǒng)足尺試驗(yàn)研究,以了解其性能及合理構(gòu)造并驗(yàn)證設(shè)計(jì)方法。首先根據(jù)性能要求進(jìn)行支撐的設(shè)計(jì)。繼而在MTS試驗(yàn)機(jī)上對(duì)第一根構(gòu)件進(jìn)行不含節(jié)點(diǎn)板的防屈曲支撐支撐單軸拉壓試驗(yàn),由于加工精度不足引起偏心,端頭出現(xiàn)彎曲。改進(jìn)設(shè)計(jì)后制作第二根構(gòu)件進(jìn)行試驗(yàn),內(nèi)芯在與外套管點(diǎn)焊位置斷裂,表明內(nèi)芯屈服段除必要的板件之間的連接焊縫外,不應(yīng)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(shè)計(jì)了第三根構(gòu)件并安裝到加載框架上進(jìn)行子系統(tǒng)足尺試驗(yàn),順利完成加載制度,且支撐的滯回曲線飽滿穩(wěn)定,受壓強(qiáng)度提高系數(shù)及累積延性系數(shù)均滿足要求。試驗(yàn)證明,改進(jìn)后的十字形內(nèi)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(jìn)行構(gòu)件設(shè)計(jì)可以達(dá)到設(shè)計(jì)的目標(biāo)應(yīng)變且承載力不降低。 (4)對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震性能分析,表明此結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)意圖,結(jié)構(gòu)在大震下殘余變形很小,特大震下結(jié)構(gòu)安全。經(jīng)能量分析表明,對(duì)于同一強(qiáng)度地震動(dòng),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(shí)對(duì)比值影響較小,隨著地震強(qiáng)度的增加比值增加。與同等用鋼量的中心支撐框架結(jié)構(gòu)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(jí)下降一級(jí),地震動(dòng)強(qiáng)度越大防屈曲支撐對(duì)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(duì)象,提出基于能量的抗震設(shè)計(jì)方法。以防屈曲支撐框架中鋼框架與防屈曲支撐在目標(biāo)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(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn),計(jì)入結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響進(jìn)行調(diào)整后得到。根據(jù)時(shí)程分析結(jié)果,應(yīng)用本方法設(shè)計(jì)的防屈曲支撐框架層間位移角與給定的設(shè)計(jì)目標(biāo)較為一致,設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)安全可靠。
【關(guān)鍵詞】：全鋼防屈曲支撐 設(shè)計(jì)方法 構(gòu)件足尺試驗(yàn) 子系統(tǒng)足尺試驗(yàn) 滯回性能 抗震性能
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：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(gòu)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?jī)?nèi)容34-36
• 第2章 全鋼防屈曲支撐構(gòu)件設(shè)計(jì)方法36-73
• 2.1 引言36
• 2.2 防屈曲支撐的整體穩(wěn)定性設(shè)計(jì)36-43
• 2.2.1 一字形內(nèi)芯防屈曲支撐的整體穩(wěn)定性37-40
• 2.2.2 十字形內(nèi)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(shè)計(jì)43-58
• 2.3.1 一字形內(nèi)芯防屈曲支撐內(nèi)芯對(duì)外套管的擠壓力及其影響因素44-52
• 2.3.2 一字形內(nèi)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(nèi)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(nèi)芯防屈曲支撐的局部穩(wěn)定性57-58
• 2.4 內(nèi)芯板局部穩(wěn)定性設(shè)計(jì)58-63
• 2.4.1 邊界條件58
• 2.4.2 內(nèi)芯板彈性屈曲理論分析58-60
• 2.4.3 內(nèi)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(yīng)變63-65
• 2.5.2 光滑試樣的應(yīng)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(shí)驗(yàn)的對(duì)比66-71
• 2.6 本章小結(jié)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(nèi)芯對(duì)外套管的擠壓作用74-82
• 3.3.1 內(nèi)芯的變形過程及對(duì)外套管的擠壓作用74-77
• 3.3.2 內(nèi)芯對(duì)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(jié)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(zhǎng)度方向的應(yīng)變分布82-83
• 3.4.2 影響外套管承載力的因素83-84
• 3.5 構(gòu)造參數(shù)對(duì)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(nèi)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(nèi)芯全鋼防屈曲支撐設(shè)計(jì)方法94-96
• 3.8 本章小結(jié)96-98
• 第4章 十字形內(nèi)芯全鋼防屈曲支撐構(gòu)件及子系統(tǒng)足尺試驗(yàn)98-135
• 4.1 引言98
• 4.2 工程背景98-100
• 4.3 防屈曲支撐設(shè)計(jì)100-106
• 4.3.1 設(shè)計(jì)要求100
• 4.3.2 防屈曲支撐設(shè)計(jì)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(gòu)件足尺試驗(yàn)109-120
• 4.5.1 材料性能試驗(yàn)109
• 4.5.2 BRB-1 試件設(shè)計(jì)109-111
• 4.5.3 BRB-1 試驗(yàn)方案111-112
• 4.5.4 BRB-1 試驗(yàn)結(jié)果和分析112-115
• 4.5.5 BRB-2 試件設(shè)計(jì)115-116
• 4.5.6 BRB-2 試驗(yàn)方案116-117
• 4.5.7 BRB-2 試驗(yàn)結(jié)果和分析117-120
• 4.6 防屈曲支撐子系統(tǒng)足尺試驗(yàn)120-134
• 4.6.1 BRB-3 試件設(shè)計(jì)120-122
• 4.6.2 子系統(tǒng)試驗(yàn)裝置及其安裝122-127
• 4.6.3 子系統(tǒng)試驗(yàn)加載制度127-129
• 4.6.4 子系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)果及討論129-134
• 4.7 本章小結(jié)134-135
• 第5章 某防屈曲支撐框架結(jié)構(gòu)的抗震性能分析135-154
• 5.1 引言135
• 5.2 結(jié)構(gòu)概況135-136
• 5.3 結(jié)構(gòu)模型136-138
• 5.3.1 建立有限元模型136-137
• 5.3.2 結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性137-138
• 5.4 結(jié)構(gòu)的時(shí)程分析138-152
• 5.4.1 地震記錄的選取和調(diào)整138-140
• 5.4.2 結(jié)構(gòu)在地震作用下的反應(yīng)分析140-144
• 5.4.3 地震動(dòng)特征對(duì)防屈曲支撐結(jié)構(gòu)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(yīng)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(shè)計(jì)方法154-168
• 6.1 引言154
• 6.2 地震動(dòng)輸入能量的估計(jì)154-156
• 6.3 設(shè)計(jì)方法156-160
• 6.3.1 設(shè)計(jì)原則及假設(shè)156
• 6.3.2 設(shè)計(jì)步驟156-160
• 6.4 設(shè)計(jì)算例160-166
• 6.4.1 框架模型和設(shè)計(jì)條件160-161
• 6.4.2 防屈曲支撐框架的設(shè)計(jì)過程161-165
• 6.4.3 設(shè)計(jì)方法檢驗(yàn)165-166
• 6.5 本章小節(jié)166-168
• 結(jié)論168-171
• 參考文獻(xiàn)171-181
• 附錄181-183
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文183-186
• 致謝186-188
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷188

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中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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

2 于鵬;P-Δ效應(yīng)及結(jié)構(gòu)阻尼對(duì)半剛性連接鋼框架動(dòng)力性能的影響[D];廣東工業(yè)大學(xué);2011年

3 陳國(guó)興;半剛性連接鋼框架受力性能研究[D];西安科技大學(xué);2010年

4 賁慶國(guó);鋼框架結(jié)構(gòu)地震作用下累積損傷分析及試驗(yàn)研究[D];南京工業(yè)大學(xué);2003年

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

6 侯桂欣;小高層鋼結(jié)構(gòu)住宅雙重抗側(cè)力體系抗震性能研究[D];河北工程大學(xué);2010年

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

8 謝淮寧;鋼框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D];河海大學(xué);2006年

9 王寶峰;在役半剛性連接鋼框架結(jié)構(gòu)的抗震性能評(píng)估[D];大連理工大學(xué);2010年

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

  本文關(guān)鍵詞：工學(xué)博士學(xué)位論文全鋼防屈曲支撐及其鋼框架結(jié)構(gòu)抗震性能與設(shè)計(jì)方法，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：366410