焊接工字形鋼支撐低周疲勞性能及其應用研究.pdf

1、框架-中心支撐體系是常用的雙重抗側力體系之一，但設計不當?shù)目蚣?中心支撐結構在罕遇地震中易遭到嚴重破壞。鋼支撐的滯回性能是影響該體系抗震性能的關鍵因素，由于鋼支撐的滯回行為十分復雜，雖然國內外已做了大量的研究工作，但尚沒找到一種既準確又實用的能考慮其低周疲勞性能的模擬方法，阻礙了對該體系的抗震性能的深入研究。本文對工字形鋼支撐低周疲勞及耗能性能開展了試驗研究，針對現(xiàn)有支撐模擬方法及支撐低周疲勞損傷研究的不足提出了改進辦法，并利用經(jīng)二次開

2、發(fā)的通用有限元軟件 ANSYS，對框架-中心支撐體系研究中存在的若干關鍵性問題展開初步探索。
　　進行了鉸支焊接工字形支撐在不同特征的循環(huán)軸向位移荷載下的低周疲勞試驗研究。研究發(fā)現(xiàn)支撐翼緣直到斷裂的疲勞損傷發(fā)展過程可分為可見裂紋萌生，穿透裂紋形成和穿透裂紋擴展3個階段，并根據(jù)試驗數(shù)據(jù)提出了估算支撐構件疲勞壽命和循環(huán)耗能的經(jīng)驗公式。統(tǒng)計分析表明，裂紋萌生疲勞壽命與彈塑性局部屈曲密切相關，當支撐翼緣的寬厚比越小，支撐的長細比越大時，其

3、裂紋萌生疲勞壽命就越長，其耗能性能也越高。試驗還表明循環(huán)荷載的位移幅值是支撐疲勞損傷及耗能退化的最主要影響因素，過載峰效應及適當?shù)钠骄鶋何灰品悼筛纳其撝蔚椭芷诩昂哪苄阅堋?br>　　采用主應變、最大剪應變及Brown-Miller組合應變3種臨界面疲勞損傷模型預測鋼支撐低周疲勞損傷及裂紋萌生壽命，通過與試驗結果的對比分析表明，3種臨界面模型均可用于研究鋼支撐低周疲勞累積損傷分布，且低周疲勞壽命的預測結果均偏于安全。
　　將3

4、節(jié)點Timoshenke梁元用于鋼支撐循環(huán)軸向加載試驗及3層框架-中心支撐結構振動臺試驗模擬，驗證了該方法的可靠性。分別提出了以鋼支撐軸向位移和塑性應變能為損傷參量的鋼支撐低周疲勞損傷評估經(jīng)驗方法，分析結果表明：兩種方法均具有較好預測精度。通過有限元程序 ANSYS的二次開發(fā)，實現(xiàn)了框架支撐體系中支撐低周疲勞失效評估功能，為框架-中心支撐結構在彈塑性階段的抗震性能研究提供了條件。
　　在比較有關規(guī)范的基礎上，研究了鋼支撐設計承載力

5、驗算方法、支撐桿件長細比和板件寬厚比限值、鋼框架部分抗剪能力調整要求以及V形和人字形支撐不平衡力對框架梁調整要求等四個因素對框架中心支撐體系第一階段抗震性能的影響規(guī)律，并得到了一些有意義的結論。
　　對普通中心支撐框架結構和特殊中心支撐框架結構在彈塑性階段的抗震性能展開初步探索。結果表明，鋼支撐低周疲勞失效對普通中心支撐框架結構抗震性能影響較大；與普通中心支撐框架結構相比，特殊中心支撐框架的抗震性能更為優(yōu)良，是一種值得在我國高層建