抑制屈曲支撐(BRB)及采用BRB的鋼框架抗震性能分析與設(shè)計(jì).pdf

1、本文采用我國Q235B鋼和兩種無粘結(jié)材料設(shè)計(jì)制作了四組八個(gè)抑制屈曲支撐試件，并進(jìn)行了擬靜力試驗(yàn)研究，同時(shí)基于ANSYS對抑制屈曲支撐構(gòu)件進(jìn)行了有限元分析，分析了其構(gòu)造形式對構(gòu)件性能的影響。采用靜力和動(dòng)力彈塑性分析的方法，對抑制屈曲支撐鋼框架抗震性能進(jìn)行了分析，并與普通支撐鋼框架的抗震性能進(jìn)行了對比。針對抑制屈曲支撐構(gòu)件及其鋼框架的延性性能目標(biāo)，對抑制屈曲支撐鋼框架進(jìn)行了抗震性能設(shè)計(jì)?？偨Y(jié)全文研究成果，提出了抑制屈曲支撐及其鋼框架結(jié)構(gòu)的設(shè)

2、計(jì)建議。具體完成了如下工作：
　　（1）進(jìn)行了八個(gè)采用我國Q235B鋼制作的抑制屈曲支撐試件的擬靜力試驗(yàn)，主要研究我國生產(chǎn)的Q235B鋼和兩種無粘結(jié)材料是否適合抑制屈曲支撐的加工制作和性能要求。提出了選擇無粘結(jié)材料和確定無粘結(jié)材料厚度的方法，以保證內(nèi)核單元的多模態(tài)穩(wěn)定性能，并降低拉壓承載力的不平衡。詳細(xì)闡述了抑制屈曲支撐的加工制作過程，分析了如何采用合理的構(gòu)造形式保證支撐的穩(wěn)定性能，提高支撐的滯回耗能性能。著重分析了采用不同節(jié)點(diǎn)連

3、接形式時(shí)試件的失效模式和破壞機(jī)理，研究了同類試驗(yàn)沒有涉及的鉸接節(jié)點(diǎn)形式，觀察連接部位是否先于支撐構(gòu)件破壞，了解支撐整體性能的薄弱環(huán)節(jié)。并基于我國規(guī)范給出了外伸段鋼板寬厚比的限值；
　　（2）研究了抑制屈曲支撐在擬靜力荷載作用下的性能，包括：滯回性能、恢復(fù)力模型、最大延性、累積延性、初始剛度和剛度退化等重要參數(shù)。通過試驗(yàn)所得的滯回曲線求得構(gòu)件的耗能量、耗能比及等效阻尼比，衡量構(gòu)件的耗能能力。分析了內(nèi)核單元與外包鋼管混凝土的共同工作性

4、能。推導(dǎo)了考慮到抑制屈曲支撐試件存在初始缺陷，焊接殘余應(yīng)力影響時(shí)，不同節(jié)點(diǎn)連接形式支撐構(gòu)件的穩(wěn)定承載力，研究了端部節(jié)點(diǎn)連接形式對支撐整體穩(wěn)定和滯回性能的影響。分析了支撐屈服后剛度、拉壓強(qiáng)度調(diào)整系數(shù)、耗能量、耗能比和等效粘滯阻尼系數(shù)與支撐延性系數(shù)的關(guān)系。系統(tǒng)比較了十字形截面和一字形截面內(nèi)核單元抑制屈曲支撐加工制作的難易和滯回耗能性能的差異；
　　（3）給出了抑制屈曲支撐整體穩(wěn)定和內(nèi)核單元多模態(tài)穩(wěn)定承載力驗(yàn)算公式。采用理論推導(dǎo)和有限元

5、分析的手段研究了約束系數(shù)和初始缺陷對抑制屈曲支撐整體穩(wěn)定性能的影響。討論了內(nèi)核單元多模態(tài)屈曲產(chǎn)生的原因及其導(dǎo)致的支撐受力過程中性能的改變，著重分析了支撐內(nèi)核單元與外包鋼管混凝土之間間隙的大小對支撐構(gòu)件受力性能的影響。對支撐外包約束單元抗剪承載力和外伸連接段扭轉(zhuǎn)和彎曲穩(wěn)定承載力進(jìn)行驗(yàn)算。分析了影響支撐延性性能的因素，將試驗(yàn)結(jié)果與理論分析的結(jié)果進(jìn)行了對比；
　　（4）給出了抑制屈曲支撐提高鋼框架結(jié)構(gòu)抗震性能作用的量化指標(biāo)。將能力譜法引

6、入抑制屈曲支撐鋼框架的分析中，討論了采用考慮高階振型影響的Pushover分析側(cè)向力加載模式和結(jié)構(gòu)位移形狀向量對提高能力譜法分析精度的作用。討論了支撐選取方式對結(jié)構(gòu)體系地震響應(yīng)的影響，分析了分別基于支撐與框架剛度比、結(jié)構(gòu)層間位移角的分布和結(jié)構(gòu)層間剪力的分布選取支撐時(shí)，結(jié)構(gòu)體系抗震性能的差異，并研究了支撐內(nèi)核單元采用不同屈服強(qiáng)度的鋼材（極低屈服點(diǎn)鋼和我國的Q235B鋼）對結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)產(chǎn)生的影響。本文對抑制屈曲支撐和普通鋼支撐的穩(wěn)定性能、延

7、性和耗能能力及其鋼框架結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力和抗震性能作了系統(tǒng)的對比分析，針對哈爾濱地區(qū)一棟20層的實(shí)際工程，對分別布置普通鋼支撐與抑制屈曲支撐時(shí)鋼框架結(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行了對比分析。
　?。?）分析了結(jié)構(gòu)體系及抑制屈曲支撐構(gòu)件的延性與結(jié)構(gòu)總的有效阻尼比的關(guān)系。給出了基于我國規(guī)范要求的抑制屈曲支撐鋼框架中支撐延性需求的估算方法以及結(jié)構(gòu)最大樓層延性與最大整體延性的關(guān)系。基于抑制屈曲支撐鋼框架的延性性能目標(biāo)，給出了基于與延性相關(guān)的變形和能量的抗震