高性能屈曲約束支撐低周疲勞性能及抗震需求分析.pdf

1、屈曲約束支撐是一種利用金屬屈服滯回耗能的裝置，具有性能穩(wěn)定、制作方便、成本低廉等優(yōu)點。通過先前的試驗研究總結(jié)發(fā)現(xiàn)，屈曲約束支撐有著優(yōu)異的滯回性能，遠(yuǎn)高于AISC規(guī)范建議的屈曲約束支撐一般的性能需求。同時，歷次地震表明強(qiáng)震及其強(qiáng)余震之間的時間間隔較短，難以及時對結(jié)構(gòu)中屈曲約束支撐進(jìn)行檢修或更換。因此，為了充分利用屈曲約束支撐的優(yōu)異性能，本文從結(jié)構(gòu)全壽命周期設(shè)計出發(fā)，建議了可考慮高性能屈曲約束支撐在三次強(qiáng)震作用下無明顯損傷，進(jìn)而滿足在結(jié)構(gòu)壽

2、命期內(nèi)無需更換。在此基礎(chǔ)上通過模型試驗和數(shù)值擬合展開研究，主要內(nèi)容如下：
　　首先，建立有限元模型分析了三次強(qiáng)震作用下六層和十層框架結(jié)構(gòu)中屈曲約束支撐的動力響應(yīng)，探討了屈曲約束支撐在每次地震后的性能需求變化趨勢。另外對結(jié)構(gòu)在22條地震波(11條近斷層波和11條遠(yuǎn)斷層波)作用下的響應(yīng)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計處理。得出了三次強(qiáng)震作用下高性能屈曲約束支撐的性能需求，即最大應(yīng)變比和累積塑性變形分別為30和600。
　　其次，通過S-I系列試驗研

3、究了國產(chǎn)普通鋼屈曲約束支撐在1％、2％、3％、3.5％等四種常幅以及兩種變幅加載制度下的低周疲勞性能。結(jié)果表明試件滯回曲線飽滿穩(wěn)定，累積塑性變形遠(yuǎn)大于AISC的建議值，且滿足高性能屈曲約束支撐的需求。同時試件的失效模式表明焊縫對試件低周疲勞性能有著明顯的影響，且隨著應(yīng)變幅值的增大而降低。此外，與同期在日本開展的同類型屈曲約束支撐試驗的對比表明，國產(chǎn)Q235-B鋼屈曲約束支撐與SM400A鋼屈曲約束支撐性能相當(dāng)。
　　接著，針對S-

4、I系列試驗中部分試件在焊縫處斷裂失效的現(xiàn)象，對試件提出了兩種嘗試性改進(jìn)設(shè)計并進(jìn)行了低周疲勞試驗。其中，S-Ⅱ系列試驗結(jié)果表明試件兩端非焊接自由段長度過長會導(dǎo)致非屈服過渡段出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)屈曲失效，扭轉(zhuǎn)失效與加載制度的幅值相關(guān)，存在相應(yīng)的臨界加載幅值；s-Ⅲ系列試驗結(jié)果表明加工制作時的缺陷和端頭截面平面內(nèi)彎曲引起的應(yīng)力集中會導(dǎo)致核心板變截面處發(fā)生斷裂破壞。在小應(yīng)交幅值加載下，屈曲約束支撐的性能下降更為明顯。
　　最后，介紹了修正雙曲面本構(gòu)模