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双阶屈服型摇摆钢框架抗震性能研究

土木工程学报 2020年第S2期53卷 16-21页

作者：王瀚钦冯玉龙蒋庆种迅合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009 合肥工业大学土木工程结构与材料安徽省重点实验室安徽合肥230009

为提高含屈曲约束柱的摇摆钢框架(RSFB)结构在屈曲约束柱(BRC)屈服后的刚度和承载力,提出在RSFB结构底层BRC两侧各布置一根钢杆,形成双阶屈服型含屈曲约束柱的摇摆钢框架(TYRSFB)。钢杆底部通过铰支座与基础连接,上部通过限位装置与摇... 详细信息

为提高含屈曲约束柱的摇摆钢框架(RSFB)结构在屈曲约束柱(BRC)屈服后的刚度和承载力,提出在RSFB结构底层BRC两侧各布置一根钢杆,形成双阶屈服型含屈曲约束柱的摇摆钢框架(TYRSFB)。钢杆底部通过铰支座与基础连接,上部通过限位装置与摇摆钢框架上短梁连接,并在限位装置与短梁之间设置一定间隙,以实现钢杆在结构中只受拉而不受压和整体结构的双阶屈服。对TYRSFB和RSFB结构进行拟静力试验和数值模拟,结果表明:虽然拟静力试验中结构性能因平面外约束失效未能充分发挥,但试验结构仍具有控制变形能力,摇摆钢框架基本保持弹性;所提出钢杆连接构造可以实现钢杆在结构中只受拉而不受压并实现TYRSFB结构的双阶屈服,钢杆进入工作前,TYRSFB结构性能与RSFB结构基本一致,钢杆进入工作后,结构的刚度和承载力明显高于RSFB结构;钢杆的加入不会影响BRC的性能发挥。

关键词：屈曲约束柱摇摆钢框架双阶屈服抗震性能拟静力试验

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双阶屈服型屈曲约束支撑的设计与应用

双阶屈服型屈曲约束支撑的设计与应用

作者：孙航上海应用技术大学

学位级别：硕士

屈曲约束支撑作为一种新型的屈服耗能构件,在拉压作用下可以充分屈服,具有稳定的滞回性能和良好的耗能能力。但目前的屈曲约束支撑多被设计为罕遇地震下屈服耗能,小位移下保持弹性状态,使得耗能形式比较单一,经济性较差。针对以上问题... 详细信息

屈曲约束支撑作为一种新型的屈服耗能构件,在拉压作用下可以充分屈服,具有稳定的滞回性能和良好的耗能能力。但目前的屈曲约束支撑多被设计为罕遇地震下屈服耗能,小位移下保持弹性状态,使得耗能形式比较单一,经济性较差。针对以上问题本文提出了一种金属阻尼器与Q355钢芯板屈曲约束支撑组合的双阶屈服型屈曲约束支撑,旨在实现耗能减震构件多阶段耗能的目的。本文主要做了以下几个方面的工作:(1)通过理论方法推导了金属耗能板的承载力及刚度计算公式,分析了保证屈曲约束支撑各部分稳定性的公式和相关参数限值。(2)通过设计3组Q355钢芯板屈曲约束支撑试件以及1组剪切钢板-屈曲约束支撑复合减震构件并进行低周往复加载试验,结果表明在小位移下当芯板处于弹性状态时,剪切钢板-屈曲约束支撑复合减震构件中的剪切阻尼器率先屈服耗能,在芯板进入塑性状态之前剪切板断裂,一阶与二阶脱离,二阶屈曲约束支撑的性能不受一阶剪切阻尼器的影响;在芯板进入塑性状态后,各阶段耗能性能良好,剪切钢板-屈曲约束支撑复合减震构件能够较好的实现两阶段耗能的目的,为后续开展类似耗能减震构件研究提供了参考。(3)对影响Q355钢芯板屈曲约束支撑构件性能的关键几何参数进行了数值分析,并通过SAP2000数值分析,表明三种类型的阻尼器均有比较好的减震效果,其中剪切钢板-屈曲约束支撑复合减震构件的减震效果最好。

关键词：屈曲约束支撑双阶屈服试验研究有限元分析

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双阶自复位防屈曲支撑滞回性能参数分析

建筑钢结构进展 2024年

作者：王涛潘雨桐孟丽岩刘吉胜孔涛黑龙江科技大学建筑工程学院

传统防屈曲支撑(BRB)小震下仅为结构提供刚度不提供阻尼，大震下易产生较大残余变形。为弥补BRB上述缺陷，本文提出一种新型双阶自复位防屈曲支撑(DY-SCBRB)，小震下支撑提前屈服耗能，为结构提供附加阻尼，大震下支撑进一步耗能并为结... 详细信息

传统防屈曲支撑(BRB)小震下仅为结构提供刚度不提供阻尼，大震下易产生较大残余变形。为弥补BRB上述缺陷，本文提出一种新型双阶自复位防屈曲支撑(DY-SCBRB)，小震下支撑提前屈服耗能，为结构提供附加阻尼，大震下支撑进一步耗能并为结构提供复位能力。通过对DY-SCBRB构造分析，得到支撑工作原理并建立支撑力-位移滞回关系恢复力模型，支撑双阶耗能特性和自复位能力得到有效验证；采用ABAQUS对DY-SCBRB进行静力加载，分析与验证新型支撑的滞回性能，找到支撑第一刚度比β1、第二刚度比β2、复位比αc和屈服位移比αyc对DY-SCBRB滞回性能的影响规律，给出支撑性能参数取值建议，研究表明：DY-SCBRB不仅具有显著的双阶耗能特性，可以实现不同水平地震下的全阶段耗能，而且其自复位能力强，能够大大降低结构震后残余变形；β1和β2增加可以提高支撑最大承载力，β1和β2越小支撑耗能能力越强，β1和β2变化对支撑初始刚度和复位能力无影响，β1和β2建议取0.78～1.58和0.006～0.014;αc增加能够提高支撑初始刚度和复位能力，αc减少有利于增强支撑小震下耗能能力，αc建议取0.75～1.25;αyc越小支撑综合抗震性能越好，αyc建议取0.5～1.5。

关键词：双阶自复位防屈曲支撑双阶屈服自复位恢复力模型滞回性能参数分析

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新型双阶屈曲约束支撑性能有限元分析研究

广州建筑 2024年第1期52卷 13-16页

作者：龚晨张清裕吴从晓广州市建工设计院有限公司广州510030 广州建筑股份有限公司广州510030 广州大学广州510006 广州理工学院广州510000

针对目前常见的屈曲约束支撑多为单阶屈服,且屈服点单一的问题,提出了一种新型双阶屈曲约束支撑,其核心单元由1块低屈服点芯板和2块高屈服点芯板并联而成,具有屈服点低、在不同地震荷载作用下屈曲约束支撑都能屈服耗能等优点。采用abaqu... 详细信息

针对目前常见的屈曲约束支撑多为单阶屈服,且屈服点单一的问题,提出了一种新型双阶屈曲约束支撑,其核心单元由1块低屈服点芯板和2块高屈服点芯板并联而成,具有屈服点低、在不同地震荷载作用下屈曲约束支撑都能屈服耗能等优点。采用abaqus通用有限元分析软件进行模拟仿真分析设计了新型双阶屈曲约束支撑,采用abaqus接触中的生死单元模拟核心单元多阶失效的工况,分析了其耗能性能、骨架曲线、刚度等重要力学参数,并将分析结果与普通单阶屈曲约束支撑进行对比。结果表明:有限元模拟滞回曲线与试验数据贴合较好,有限元模型设计和参数设定是合理的,该屈曲约束支撑的屈服位移较小,在小位移荷载作用下具有更优越的耗能性能,能在小震荷载作用时为结构耗散更多的地震能量,同时具有更大的屈服后刚度,能为支撑提供更大的反力。

关键词：屈曲约束支撑双阶屈服抗震性能仿真分析

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双阶防屈曲支撑设计参数及抗震性能分析

工业建筑 2023年

作者：王涛潘雨桐孟丽岩刘吉胜齐行军许国山黑龙江日甲生科技有限公司哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江科技大学建筑工程学院

为解决传统防屈曲支撑在小震下不耗能问题，提出一种具有两级耗能的新型双阶屈服防屈曲支撑（DYBRB）。小震下支撑屈服耗能并为结构提供刚度，中大震下支撑具有更优耗能能力。通过对DYBRB构造特点分析，给出支撑工作机理，推导支撑双阶... 详细信息

为解决传统防屈曲支撑在小震下不耗能问题，提出一种具有两级耗能的新型双阶屈服防屈曲支撑（DYBRB）。小震下支撑屈服耗能并为结构提供刚度，中大震下支撑具有更优耗能能力。通过对DYBRB构造特点分析，给出支撑工作机理，推导支撑双阶屈服位移比和屈服承载力比的理论公式，得到支撑设计主要影响参数；采用ABAQUS建立DYBRB数值模型，从支撑耗能能力、承载能力不平衡特性和塑性变形能力三方面验证其抗震性能。研究结果表明：DYBRB滞回曲线稳定饱满、拉压对称，具有良好的双阶屈服耗能特性及塑性变形能力，可实现不同水平地震作用下双阶耗能。

关键词：防屈曲支撑双阶屈服双阶屈服位移比双阶屈服承载力比滞回曲线塑性变形

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含屈曲约束柱的摇摆刚架抗震性能试验研究

含屈曲约束柱的摇摆刚架抗震性能试验研究

作者：王瀚钦合肥工业大学

学位级别：硕士

可恢复功能抗震结构是指地震后不需修复或者稍加修复就可恢复使用功能的结构,一般可以通过加入预应力自复位元件和更换摇摆体系里集中耗能元件等方法实现,已成为地震工程领域的研究热点。针对普通钢支撑框架结构,已有学者提出采用屈曲... 详细信息

可恢复功能抗震结构是指地震后不需修复或者稍加修复就可恢复使用功能的结构,一般可以通过加入预应力自复位元件和更换摇摆体系里集中耗能元件等方法实现,已成为地震工程领域的研究热点。针对普通钢支撑框架结构,已有学者提出采用屈曲约束支撑(Buckling-restrained Braces,BRBs)替换底层钢柱,罕遇地震下BRB率先屈服耗能,结构其它部分保持弹性并绕底部转动,类似摇摆体系控制主体结构变形,震后可通过更换损伤的BRB快速恢复结构功能,本文称之为含屈曲约束柱(Buckling-restrained Columns,BRCs)的摇摆刚架。然而,有研究指出摇摆体系与基础之间的连接构造复杂,BRB端部连接形式对其耗能能力有一定影响。此外,含屈曲约束柱的摇摆刚架(Rigid Rocking Frames with BRCs,RRFBs)连接性能研究鲜有报道。为此,本文以RRFB为研究对象,主要通过拟静力试验和数值模拟方法,重点研究连接形式对RRFB抗震性能和BRC性能的影响,具体的研究工作如下:(1)完成了5榀带有不同BRC及支座连接形式的RRFB结构拟静力试验,分析了BRC与摇摆刚架以及摇摆刚架与基础分别采用销轴、螺栓及焊接(刚接)连接时摇摆刚架及BRC的变形及破坏形式;并分析了含有不同连接形式的RRFB结构滞回曲线、强度及刚度退化、摇摆刚架柱底转角及BRC耗能等抗震性能的差别。(2)首先,通过使用ABAQUS软件建立有限元模型,研究上述试验中RRFB平面外变形及BRC破坏形式产生的原因;然后,分析施加侧向约束后含不同连接形式BRC的RRFB滞回曲线、BRC变形及预计断裂位置,结果表明施加侧向约束后结构的滞回曲线饱满,支座采用刚接时结构承载力较高;BRC采用不同连接时,其变形及预计断裂位置存在一定差别。(3)RRFB承载能力和耗能能力取决于BRC的设计和性能发挥,一旦BRC失效,将降低其抗震性能。为提高RRFB结构在BRC屈服后的抗震性能,提出双阶屈服型含屈曲约束柱的摇摆刚架(Two-level Yielding RRFB,TYRRFB),并对TYRRFB结构进行拟静力试验及数值模拟研究。结果表明相比于RRFB,TYRRFB在不影响BRC性能的前提下,能够进一步提高RRFB结构的抗震性能。

关键词：摇摆刚架屈曲约束支撑抗震性能连接形式双阶屈服