新型H型钢防屈曲支撑的抗震性能

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钢管混凝土式防屈曲支撑稳定性强,但是由于要在内芯和混凝土之间做无粘结处理,同时还需留置适当的轴向相对变形空间,因此这类支撑的制作难度较大,施工质量较难控制且加工周期较长。全钢形式的防屈曲支撑虽然加工方便,但约束构件相对较弱,容易出现支撑局部失稳破坏的问题。基于以上缺点,本文提出一种新型H型钢防屈曲支撑,此类支撑不仅继承了全钢形式防屈曲支撑的优点,同时由于H型钢内芯各板件之间(翼缘与腹板)可以起到一定的相互嵌固作用,因此与一字形内芯和十字形内芯相比,H型钢内芯能更好地改善板件自身的局部失稳问题,从而可进一步延缓支撑局部屈曲破坏的发生。在外观尺寸相同的情况下,H型钢防屈曲支撑能够提供更大的屈服力和轴向刚度,因此具有广泛的应用前景。在构造上,该支撑内芯采用H型钢,约束构件主要由配套的U型槽钢和钢板通过高强螺栓拼装而成。  本文采用试验与有限元模拟相结合的研究方式,首先通过拟静力试验研究新型H型钢防屈曲支撑的抗震性能并验证其合理构造;然后通过有限元模拟研究此类支撑的滞回性能及其稳定性的影响因素。具体研究内容及成果如下:  1、提出了两种不同构造形式的新型H型钢防屈曲支撑HBRB1和HBRB2,然后以防屈曲支撑既有的理论研究成果结合新型H型钢防屈曲支撑自身的特殊性,对试验所用试件进行了支撑整体稳定、支撑局部稳定和内芯H型钢板件局部稳定的设计和验算。验算结果表明,由于内芯截面发散式分布且各板件之间存在相互约束作用,因此支撑的局部稳定性能和内芯的局部稳定性能相对较好。  2、分别对试件HBRB1和试件HBRB2进行了拟静力试验研究,并分析其抗震性能及稳定性。通过试验分析结果和构件破坏形式的对比提出了新型H型钢防屈曲支撑加劲肋的布置原则。  3、利用ABAQUS有限元软件对新型H型钢防屈曲支撑进行了数值模拟和参数分析。分析结果表明,在所有变量中,螺栓间距的改变对支撑性能的影响最为明显。随着螺栓间距的增大,支撑失效模式由H型钢内芯板件高阶屈曲所引起的支撑局部失稳破坏转变为 H型钢内芯高阶屈曲所引起的支撑局部失稳破坏。
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