屈曲約束支撐的動(dòng)力性能研究及其在鋼拱結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用.pdf

1、屈曲約束支撐在軸壓荷載作用下屈服而不屈曲，具有良好的滯回性能和耗能特性，已在不少工程中應(yīng)用，是一種很具有發(fā)展?jié)摿Φ暮哪軠p震元件，具有良好的發(fā)展應(yīng)用前景。但屈曲約束支撐的核心技術(shù)屬私人所有，且國外核心構(gòu)件一般采用極低屈服點(diǎn)鋼材，這種鋼材在我國尚未大量生產(chǎn)。本文基于屈曲約束支撐的基本原理，結(jié)合我國國情，采用國產(chǎn)鋼材作為支撐構(gòu)件，基于經(jīng)典理論對(duì)屈曲約束支撐構(gòu)件研究了其靜力和動(dòng)力性能，進(jìn)行了6個(gè)構(gòu)件的模型試驗(yàn)，驗(yàn)證了相應(yīng)的理論，同時(shí)采用ANSY

2、S軟件進(jìn)行數(shù)值模擬，探討了相關(guān)參數(shù)的影響，最后提出在大跨度鋼拱和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中采用，分析了此類結(jié)構(gòu)的減震效果。研究結(jié)果表明，本文提出的新型屈曲約束支撐具有良好的力學(xué)性能，可直接用于實(shí)際工程，同時(shí)帶有屈曲約束支撐的大跨度鋼拱和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)較常規(guī)的同類結(jié)構(gòu)具有明顯的減震效果，提高了大跨度結(jié)構(gòu)的安全度。 本文主要進(jìn)行了以下工作： （1）基于屈曲約束支撐的基本原理，提出新型的純鋼型支撐型式，推導(dǎo)了多點(diǎn)支承型和連續(xù)支承型屈曲約束支撐整體穩(wěn)

3、定承載力計(jì)算公式，得到了對(duì)側(cè)向支承的數(shù)量及剛度限值；利用MATLAB軟件分析了加強(qiáng)區(qū)的剛度和長度對(duì)內(nèi)核構(gòu)件臨界荷載的影響，給出了初始幾何缺陷、寬厚比、長細(xì)比、支座條件對(duì)其穩(wěn)定性的影響公式。 （2）首次進(jìn)行了屈曲約束支撐的動(dòng)力穩(wěn)定性研究，分析了不同類型屈曲約束支撐的動(dòng)力穩(wěn)定性、耗能能力和縱向振動(dòng)性能，得到側(cè)向支承的剛度及動(dòng)力穩(wěn)定性相關(guān)的結(jié)論。 （3）進(jìn)行不同類型的構(gòu)件的試驗(yàn)研究，提出帶圓弧翼緣十字板式和雙管式純鋼型屈曲約束

4、支撐型式，進(jìn)行模型試驗(yàn)。研究了構(gòu)件的滯回性能與單向加載時(shí)的力學(xué)性能，試驗(yàn)結(jié)果表明，連續(xù)支承型屈曲約束支撐具有較好的耗能能力。同時(shí)，在本試驗(yàn)中，也對(duì)混凝土屈曲約束支撐進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)分析，結(jié)果表明，連續(xù)支承能夠增強(qiáng)構(gòu)件的耗能能力。 （4）利用ANSYS有限元軟件，對(duì)帶圓弧翼緣十字式和雙管式純鋼型屈曲約束支撐進(jìn)行數(shù)值模擬，驗(yàn)證該元件的力學(xué)性能，表明理論分析與試驗(yàn)研究結(jié)果規(guī)律相同。此外，通過ANSYS進(jìn)行大量參數(shù)分析，探討了側(cè)向支承的數(shù)

5、量、外包構(gòu)件的剛度、加強(qiáng)區(qū)的剛度、寬厚比、長細(xì)比等參數(shù)的影響。計(jì)算結(jié)果表明，側(cè)向支承的數(shù)量及外包構(gòu)件與內(nèi)核構(gòu)件的剛度比是影響屈曲約束支撐臨界承載力的關(guān)鍵因素。 （5）提出在大跨度鋼拱結(jié)構(gòu)中采用屈曲約束支撐的減震體系，計(jì)算了大跨度鋼拱結(jié)構(gòu)在三維地震激勵(lì)下，在不同布置方式時(shí)結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)，分析了不同的抗震設(shè)防烈度、不同的地震波輸入、矢跨比變化對(duì)減震效果的影響；考察了結(jié)構(gòu)在不同長寬比、不同支承條件、是否有無下部結(jié)構(gòu)等參數(shù)變化對(duì)減震效果