鎂合金消能支撐的應(yīng)用研究.pdf

1、近年來，消能支撐體系在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計和已有結(jié)構(gòu)加固中應(yīng)用日益廣泛，屈曲約束支撐是其中最常見的形式，它是一種能在拉壓兩種狀態(tài)都達到全截面屈服的軸向受力構(gòu)件，其芯材多采用低強度鋼材，通過芯材進入塑性階段而進行耗能，但是塑性的發(fā)展會使結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生非常大的殘余變形。鎂合金是一種重量輕、強度高、變形能力強的高性能材料，目前在軍工、航空、汽車等領(lǐng)域作為新興材料開始應(yīng)用，但在土木工程領(lǐng)域，鎂合金材料的應(yīng)用還未起步。論文嘗試用鎂合金全部或部分代替屈曲約束

2、支撐中的低強度鋼材作為芯材，通過理論分析和數(shù)值模擬探討了鎂合金材料作為屈曲約束支撐芯材的可行性和優(yōu)勢，為今后開發(fā)、制備鎂合金屈曲約束支撐構(gòu)件提供了必要的理論基礎(chǔ)。論文的主要工作和結(jié)論包括：
　?。?）分析了屈曲約束支撐的基本構(gòu)成，推導(dǎo)了其等效剛度、等效截面積、承載力等指標的計算方式；根據(jù)穩(wěn)定性條件，推導(dǎo)了保證屈曲約束支撐有效工作的前提條件及滿足該條件所需的約束單元的剛度閾值；
　?。?）以混凝土框架結(jié)構(gòu)為例，采用等截面原則和

3、等剛度原則兩種方案，在分別設(shè)置鋼屈曲約束支撐和鎂合金屈曲約束支撐的情況下，對比分析了結(jié)構(gòu)在多遇和罕遇地震作用下的位移、層間位移、剪力、構(gòu)件軸力等指標的差異，結(jié)果表明：在減小結(jié)構(gòu)位移反應(yīng)、減小結(jié)構(gòu)的殘余變形等方面，鎂合金屈曲約束支撐的性能均優(yōu)于鋼屈曲支撐性能；但鎂合金要發(fā)揮上述作用需要其截面面積較大；
　　（3）以一座未達到“大震不倒”抗震設(shè)防目標的鋼結(jié)構(gòu)火電主廠房為例，通過設(shè)置屈曲約束支撐以改善其抗震性能。除采用鋼和鎂合金形式的屈

4、曲約束支撐外，還以等強代換、剛度相近、充分發(fā)揮材料的變形能力和材料強度為原則設(shè)計了鋼-鎂合金混合型的屈曲約束支撐。對比分析三種屈曲約束支撐對鋼結(jié)構(gòu)火力發(fā)電主廠房影響的結(jié)果后發(fā)現(xiàn)：鎂合金屈曲約束支撐比鋼屈曲約束支撐具有更好的復(fù)位功能；混合型屈曲約束支撐的滯回耗能能力與鋼屈曲約束支撐無明顯差異；混合型屈曲約束支撐結(jié)合了鋼和鎂合金兩種材料的主要優(yōu)點，在承載力、變形能力和支撐復(fù)位能力等方面均有顯著提高。
　　論文借助理論分析和數(shù)值模擬驗證

5、了鎂合金的優(yōu)良抗震性能，并從經(jīng)濟性的角度說明了鋼鎂合金混合型屈曲約束支撐的可行性和潛在優(yōu)勢，進一步拓寬了鎂合金材料的應(yīng)用范圍，為開發(fā)新型消能支撐奠定了基礎(chǔ)。
　　論文的創(chuàng)新點可歸納為：
　?。?）考慮到鎂合金材料的優(yōu)良特性，提出用鎂合金材料作為屈曲約束支撐芯材的設(shè)想；
　?。?）提出了鎂合金屈曲約束支撐和鋼-鎂合金混合型屈曲約束支撐兩種新型支撐設(shè)計方案；
　　（3）提出了鋼-鎂合金混合型屈曲約束支撐的一般設(shè)計方法