屈曲約束支撐的動力性能研究及其在鋼拱結構中的應用.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)展應用前景。但屈曲約束支撐的核心技術屬私人所有，且國外核心構件一般采用極低屈服點鋼材，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，結合我國國情，采用國產(chǎn)鋼材作為支撐構件，基于經(jīng)典理論對屈曲約束支撐構件研究了其靜力和動力性能，進行了6個構件的模型試驗，驗證了相應的理論，同時采用ANSY

2、S軟件進行數(shù)值模擬，探討了相關參數(shù)的影響，最后提出在大跨度鋼拱和網(wǎng)殼結構中采用，分析了此類結構的減震效果。研究結果表明，本文提出的新型屈曲約束支撐具有良好的力學性能，可直接用于實際工程，同時帶有屈曲約束支撐的大跨度鋼拱和網(wǎng)殼結構較常規(guī)的同類結構具有明顯的減震效果，提高了大跨度結構的安全度。 本文主要進行了以下工作： （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，推導了多點支承型和連續(xù)支承型屈曲約束支撐整體穩(wěn)

3、定承載力計算公式，得到了對側向支承的數(shù)量及剛度限值；利用MATLAB軟件分析了加強區(qū)的剛度和長度對內核構件臨界荷載的影響，給出了初始幾何缺陷、寬厚比、長細比、支座條件對其穩(wěn)定性的影響公式。 （2）首次進行了屈曲約束支撐的動力穩(wěn)定性研究，分析了不同類型屈曲約束支撐的動力穩(wěn)定性、耗能能力和縱向振動性能，得到側向支承的剛度及動力穩(wěn)定性相關的結論。 （3）進行不同類型的構件的試驗研究，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，進行模型試驗。研究了構件的滯回性能與單向加載時的力學性能，試驗結果表明，連續(xù)支承型屈曲約束支撐具有較好的耗能能力。同時，在本試驗中，也對混凝土屈曲約束支撐進行了對比試驗分析，結果表明，連續(xù)支承能夠增強構件的耗能能力。 （4）利用ANSYS有限元軟件，對帶圓弧翼緣十字式和雙管式純鋼型屈曲約束支撐進行數(shù)值模擬，驗證該元件的力學性能，表明理論分析與試驗研究結果規(guī)律相同。此外，通過ANSYS進行大量參數(shù)分析，探討了側向支承的數(shù)

5、量、外包構件的剛度、加強區(qū)的剛度、寬厚比、長細比等參數(shù)的影響。計算結果表明，側向支承的數(shù)量及外包構件與內核構件的剛度比是影響屈曲約束支撐臨界承載力的關鍵因素。 （5）提出在大跨度鋼拱結構中采用屈曲約束支撐的減震體系，計算了大跨度鋼拱結構在三維地震激勵下，在不同布置方式時結構的地震響應，分析了不同的抗震設防烈度、不同的地震波輸入、矢跨比變化對減震效果的影響；考察了結構在不同長寬比、不同支承條件、是否有無下部結構等參數(shù)變化對減震效果