三重钢管防屈曲支撑中防屈曲套管设计方法研究

基于套管边缘屈服准则,给出了由三重钢管组成的防屈曲支撑中防屈曲套管的设计方法,并通过有限元模型对设计方法进行了验证。三重钢管防屈曲支撑是由提供轴向刚度和承载力并耗散地震能量的芯材钢管,以及限制芯材整体屈曲和局部屈曲的外套管和内套管组成。当支撑芯材钢管屈服后,防屈曲支撑的弯曲刚度全部由内防屈曲套管和外防屈曲套管提供。考虑芯材钢管二阶弯矩对套管的弯矩作用,依据外套管边缘纤维不发生屈服的原则,确定防屈曲支撑允许的最大弯曲变形,进而确定了防屈曲支撑套管的刚度和截面尺寸。有限元分析结果表明,在不同芯材径厚比、不同管间间隙以及不同芯材环向预应力的情况下,该防屈曲支撑套管的设计公式均适用。     

防屈曲支撑混凝土框架结构抗震性能试验研究

设计制作了三榀侧移刚度相同但防屈曲支撑及框架截面形式不同的混凝土框架,分别为普通梁单斜撑、宽扁梁单斜撑、普通梁人字撑,对其进行拟静力试验,研究了防屈曲支撑混凝土框架的抗震性能,包括混凝土结构的开裂及其发展状况、荷载-侧移滞回曲线、刚度退化、骨架曲线、防屈曲支撑水平荷载-轴向变形曲线等。研究结果表明：设计的防屈曲支撑及混凝土框架具有优异的协同工作性能,水平荷载-侧移滞回曲线饱满,防屈曲支撑可在较小层间位移角时进入屈服消能状态,在大位移下不失效,耗能稳定,能显著增加结构阻尼,有效降低地震反应,改善结构性态。所设计的框架节点、预埋件及连接构造受力可靠。图17表6参13     

谈防屈曲支撑工作机理及稳定设计方法

通过介绍防屈曲支撑的构造及受力特性,准确地揭示了防屈曲支撑的工作机理,比较了现有的整体及局部稳定设计方法,指出了当前方法存在的不足,并根据不足提出了改进建议。     

防屈曲支撑与节点板的有限元分析

与传统支撑相比,防屈曲支撑具有受压不易屈曲,耗能性能稳定,减震效果明显等优点,因此防屈曲支撑正逐渐成为结构消能减震的重要选择.与螺栓连接相比,焊接连接构造简单、施工便利.论文对设置了防屈曲支撑的框架结构进行了SAP2000有限元分析,以此为据,对焊接连接构造所设计的节点板度进行了屈曲分析和静力分析,对优化连接构造提出了建议.     

防屈曲耗能支撑在世博中心工程中的应用研究

世博中心主体结构平面布置复杂,结构抗震要求高,设计采用防屈曲耗能支撑钢框架结构体系。详细介绍了防屈曲耗能支撑设计中必须解决的主要问题,包括防屈曲耗能支撑参数的确定、节点的设计和产品的验收标准。结合防屈曲耗能支撑在世博中心工程的实际应用,对防屈曲耗能支撑芯材材质、刚度计算、屈服承载力、变形要求、节点构造要求、节点承载力计算以及与防屈曲耗能支撑相连接的框架梁柱设计进行探讨,提出可行的计算方法和构造做法。在现行钢结构验收规范的基础上,根据防屈曲耗能支撑的特点提出防屈曲耗能支撑产品的验收标准。     

型钢组合装配式防屈曲支撑性能及设计方法研究

在总结现有防屈曲支撑的截面形式、构成特点以及设计理论的基础上,提出了一种新型的防屈曲耗能支撑,即型钢组合装配式防屈曲支撑。介绍了这种新型防屈曲支撑的截面形式以及连接构造,并对其基本性能和设计方法进行了研究,提出了有效约束比的确定方法、外围约束构件螺栓强度验算方法和间距控制原则、内核与外围之间空隙的控制要求。     

浅谈防屈曲支撑研究新进展

防屈曲支撑是一种性能良好的耗能减震元件。针对近几年来新型防屈曲支撑的研究成果,综述了具有自复位功能的防屈曲支撑、定位屈服功能的防屈曲支撑以及其他新型防屈曲支撑研究新进展,并针对目前存在的不足给出了进一步研究的建议。     

销钉式防屈曲支撑性能试验研究

防屈曲耗能支撵(BRB)作为一种新型的支撑构件,具有良好的耗能减震作用,目前已广泛应用于一些实际工程.本文提出了一种新型防屈曲支撑——销钉式防屈曲支撑,该支撑耗能部分由全钢一字型内核和销钉组成,其特点在于构造简单、初始刚度高,小变形时起普通支撑作用,大变形时起耗能作用,比较适用于层间变形较小的混凝土等结构.制作了全钢、摩擦、钢铅组合和销钉式防屈曲支撑,通过拟静力试验,对比研究了4种防屈曲支撑的性能.结果表明:销钉式防屈曲支撑荷载-位移滞回曲线饱满,初始刚度较全钢防屈曲支撑提高将近80％,在较小变形时提供较大的初始刚度,在大变形时销钉断裂使防屈曲支撑进入屈服耗能状态.     

防屈曲耗能钢支撑设计方法的研究

介绍了防屈曲耗能钢支撑的研究和应用现状,结合现有文献和本文作者的防屈曲耗能钢支撑试验研究,分析了其受力性能及其影响参数。依据FEMA450的有关规定和我国规范,建议了防屈曲耗能钢支撑设计计算方法,包括:(1)防屈曲耗能钢支撑的布置设计要求;(2)防屈曲耗能钢支撑保证核心钢支撑强度充分发挥的整体稳定性设计条件;(3)外包约束的抗弯及抗裂设计要求,及其外包约束钢筋混凝土和外包约束钢管混凝土的计算方法;(4)根据试验研究结果,建议了无粘结层、端部间隙和节点连接构造的设计要求及构造措施。最后给出了防屈曲耗能钢支撑的设计流程。     

国标Q235热轧钢材防屈曲支撑抗震性能试验研究

采用国产Q235热轧钢材设计并制作防屈曲支撑,测试了钢材的力学性能,研究了3个钢材品种、3种截面、2种组合方式的6个防屈曲支撑试件。通过低周反复荷载加载试验,研究了防屈曲支撑的力-位移滞回曲线、割线刚度及其退化过程、等效粘滞阻尼比等抗震性能。结果表明,试件构造合理、工作可靠、抗震性能优异,Q235低碳钢热轧钢材适合于制作防屈曲支撑,其力学表现有利于今后工业产品的标准化和规格化。     

钢筋混凝土框架结构防屈曲支撑加固振动台试验研究

为验证某多层钢筋混凝土框架结构采用防屈曲支撑加固后在地震作用下的抗震性能,以实际工程为背景,对未加固结构及采用防屈曲支撑加固结构进行了1/5比例缩尺模型振动台试验,主要研究了模型结构的动力特性、阻尼比、地震反应、防屈曲支撑的耗能能力及震后防屈曲支撑的性能变化。试验结果表明：未加固模型结构在地震输入下未能实现规范的“三水准”抗震目标,采用防屈曲支撑加固后的模型结构改柱铰机制为梁铰机制,地震反应得到有效控制,最大位移降低率达97%;防屈曲支撑在多遇地震作用下仅增加结构抗侧刚度,分担地震剪力约占地震总剪力的34%~49%,设防及罕遇地震作用下防屈曲支撑屈服变形明显,有效提高结构阻尼,耗散的能量占地震输入总能量的25%~51%;不同型号防屈曲支撑震后性能变化有较大差异,防屈曲支撑结构体系的破坏形态为防屈曲支撑首先断裂失效,进而梁柱破坏。     

钢板装配式屈曲约束支撑RC框架平面#br# 外力学性能试验研究

框架平面外方向的层间侧移在一定程度上影响框架中屈曲约束支撑抗震性能的发挥。为了研究框架平面外的层间侧移作用下,节点板加边肋和屈曲约束支撑端部加强对带屈曲约束支撑钢筋混凝土框架平面外方向力学性能的影响,对3榀安装了钢板装配式屈曲约束支撑的钢筋混凝土框架试件在平面外方向进行拟静力试验。研究了带钢板装配式屈曲约束支撑的钢筋混凝土框架平面外力学性能,节点板加边肋和BRB端部加强对其自身在平面外方向的受力与变形特征。结果表明：钢板装配式屈曲约束支撑对钢筋混凝土框架平面外方向的承载能力影响很小;框架平面外变形引起屈曲约束支撑轴向变形非常微小;在框架平面外层间位侧移作用下,带节点板的BRB呈“C”形的变形模式,节点板加边肋与屈曲约束支撑端部加强的设计能减小BRB轴力对其在平面外方向变形的影响。     

防压曲支撑构造技术及应用展望

防压曲支撑作为一种新型的耗能减震构件,抑制了普通的支撑的压曲现象,能更多地吸收和耗散地震输入给结构的能量,提高了框架的抗震性能和能力.框架-防压曲支撑体系目前在美国、日本和中国台湾地区应用比较广泛,在中国大陆的工程应用较少.讨论了防压曲支撑的构造技术,介绍了防压曲支撑的研究与应用现状,展望了应用前景并提出了若干意见.     

屈曲约束支撑与钢框架节点板连接的抗震性能#br# 试验与分析研究

屈曲约束支撑作为耗能减震构件,其与钢框架连接形成屈曲约束支撑钢框架结构体系。然而目前对于屈曲约束支撑与节点板不同连接形式的抗震性能和破坏模式尚缺乏研究。为了获悉不同连接形式对屈曲约束支撑钢框架结构抗震性能和破坏机理的影响,进行5榀屈曲约束支撑与钢框架节点板连接试件的水平低周往复荷载试验,观察试验现象和破坏特征,考察屈曲约束支撑与节点板两端采用销轴连接、螺栓连接、焊接连接和混合连接对钢结构抗震性能的影响,研究屈曲约束支撑与钢框架节点板连接试件的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标,探讨屈曲约束支撑与钢框架节点板转动变形和关键部位的应变规律,分析结构的破坏模式和各构件屈服顺序。结果表明：屈曲约束支撑的芯板先于梁、柱和节点板屈服,试件滞回曲线饱满,表现出良好的抗震性能和延性。文章研究成果以期为屈曲约束支撑钢框架结构设计和应用提供科学依据。     

耦合框架平面外变形钢板装配式屈曲约束支撑#br# 钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

为了研究双向地震作用下屈曲约束支撑（Buckling-restrained brace,BRB）钢筋混凝土框架平面内抗震性能以及BRB与钢筋混凝土框架在平面外方向的相互作用,考虑框架平面外变形、节点板平面外刚度和屈曲约束支撑外伸段平面外刚度的影响,对4个钢板装配式屈曲约束支撑钢筋混凝土框架及1个钢筋混凝土空框架进行了平面内拟静力试验研究。研究结果表明：①耦合框架平面外变形的BRB钢筋混凝土框架和无框架平面外变形的BRB钢筋混凝土框架平面内层间剪力与层间位移滞回曲线饱满稳定,具有良好的抗震性能;②框架平面外变形在一定程度上减小了钢板装配式BRB钢筋混凝土框架平面内初始水平刚度和承载力,增大了钢板装配式BRB和节点板平面外变形量;③节点板面外刚度的提高增加了框架节点平面外作用力;④钢板装配式BRB面外刚度的增加能减小自身平面外变形,减小其对钢筋混凝土框架平面外作用力。     

某大型会议中心防屈曲耗能支撑结构设计

某大型会议中心为2010年上海世博会较大的一个场馆,主体结构为框架-支撑结构,针对结构平面布置复杂、结构抗震要求高等特点,结构采用防屈曲耗能支撑钢框架结构体系。提出防屈曲耗能支撑的布置原则和分析方法,采用Pushover分析法追踪不同地震水平下本工程结构的抗震性能,包括水平力与变形的关系、结构塑性变形发展过程、结构的延性评价。分析结果表明:采用防屈曲耗能支撑能有效减小作用在结构上的地震力,耗散地震能量,结构整体具有较好的延性,地震作用下的破坏部位可以预见;对防屈曲耗能支撑安装前的施工阶段进行验算以说明施工阶段主体结构的安全性;通过与普通支撑结构的技术经济性比较,评价防屈曲耗能支撑结构的合理性和可行性。采用防屈曲耗能支撑既能提高结构的安全性和可修复性,又可以有效降低主体钢结构用量。     

耗能减震支撑体系研究及其在世博中心工程中的应用

结合世博中心工程,对防屈曲耗能支撑（BRB）体系的设计关键问题进行研究,包括结构抗震性能目标、BRB布置、BRB的节点设计、BRB产品验收标准等。对世博中心工程中采用的BRB进行足尺试验,试验结果表明：BRB具有较好的滞回性能,满足产品验收标准。BRB的承载力因应变强化和受压而提高,而且不同厂家的产品性能有一定差别,制订统一的产品验收标准是必要的。对耗能减震支撑结构进行静力弹塑性分析和弹塑性动力时程分析,追踪地震作用下结构的受力和变形发展过程,验证中震和大震作用下结构的抗震性能,满足结构抗震性能目标的要求。两种弹塑性分析结果均表明,合理布置BRB,在罕遇地震作用下可使BRB同步屈曲,整体结构具有较好的抗震性能。     

山东省科技馆新馆结构设计与分析

山东省科技馆新馆为特大型科技展馆,属于特别不规则的超限高层建筑。通过方案比选,采用了"钢筋混凝土框架-屈曲约束支撑(BRB)"结构体系。通过设置BRB,既满足控制扭转需要,又使结构成为消能减震建筑,提高结构抗震性能。除基础、地下室和上部结构设计外,重点分析了BRB设置的原则、位置以及型号,并对其进行了优化设计。通过详细的抗震性能分析和构造设计,确保结构达到预定的抗震性能目标;并针对夹层的影响、BRB实际减震效果,做了专题研究论证。     

开孔钢板装配式屈曲约束支撑钢框架抗震性能试验研究

为研究开孔钢板装配式屈曲约束支撑（buckling-restrained brace,BRB）钢框架的抗震性能及框架平面外变形对其抗震性能的影响,对两个相同设计的单层单跨单斜式开孔钢板装配式BRB钢框架分别就是否考虑框架平面外变形情况下进行了拟静力试验,并对相同设计的开孔钢板装配式BRB构件进行了拟静力试验。结果表明：不考虑框架平面外变形和考虑框架平面外变形10mm的开孔钢板装配式BRB钢框架均表现出良好的滞回耗能性能,滞回曲线饱满且基本对称,满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》最大弹塑性层间位移角1/50的限值要求;框架平面外变形10mm对开孔钢板装配式BRB钢框架平面内抗震性能影响很小,其弹性水平刚度、层间屈服剪力和层间最大剪力受框架平面外变形的影响略为降低,变化范围均在5%以内;框架平面外变形10mm对BRB轴向变形的影响很小,框架中开孔钢板装配式BRB和开孔钢板装配式BRB构件均具有良好的滞回性能,约在1/720层间位移角时先于钢框架进入屈服状态,发挥耗能作用,其滞回曲线饱满,延性良好,累积塑性变形能力系数均大于600,完全满足ANSI /AISC 341-10中要求的大于200的要求。     

带支撑胶合木框架抗震性能试验研究

针对胶合木框架侧向位移不易满足抗震要求这一问题,研究了增设人字形胶合木支撑和铝合金屈曲约束支撑的带支撑胶合木框架的抗震性能。对纯胶合木梁柱框架和3个增设支撑胶合木框架进行了低周反复加载试验,分析了4个胶合木框架试件的水平承载力、耗能能力、刚度退化、转角变形和木支撑应变。结果表明：增设人字形木支撑和铝合金屈曲约束支撑均可以显著提高胶合木框架的承载力、耗能能力和刚度;支撑端部连接形式对胶合木框架的抗震性能有一定影响;增设支撑的3个胶合木框架试件均在支撑或支撑连接处发生破坏,胶合木框架主体并未发生明显损伤,两类支撑均很好地起到了第一道抗震防线的作用,保证了主体框架的安全。胶合木框架数值模拟和木支撑截面尺寸参数分析结果表明,经柱截面尺寸修正后的有限元模型针对框架抗侧刚度和承载力具有较好的预测精度。