屈曲约束支撑(buckling restrained brace,BRB)作为消能减震技术中的一种耗能构件,具有普通支撑和金属耗能阻尼器的双重功能。经历了几十年的发展,越来越多的新型防屈曲支撑相继涌现,目前正向新型材料、新结构形式、便于生产施工以及具有更加优越的耗能和减震复位能力等方向发展。镁合金是一种重量轻、强度高、变形能力强的材料,已经在军工、航空、汽车等领域应用广泛。在土木工程领域,镁合金材料的应用还需拓展,在前期镁合金应用于防屈曲支撑可行性研究的基础上,论文研究了镁合金屈曲约束支撑的有限元建模和简化建模方法,探讨了此类支撑耗能减震特性及其影响因素,对比了支撑对结构地震反应的影响及规律。主要工作和结论主包括:(1)介绍了防屈曲支撑的组成及工作原理,以及支撑芯材的混合强化本构模型。采用Abaqus有限元模型精细化模拟了两种不同截面类型的钢芯材防屈曲支撑,并对比了力—位移滞回曲线、骨架曲线等分析结果与实验结果吻合程度,验证了论文建模方法的正确性,同时也表明支撑芯材采用混合强化模型的本构关系可对支撑实现较好模拟。(2)根据GW83镁合金的低周疲劳试验所得到的应力-应变本构关系曲线,用混合强化本构参数对其进行标定,通过采用标定参数的有限元模型对实验曲线进行模拟验证了标定结果的准确性。提出了防屈曲支撑性能评价的相关指标以及计算方法,设计了镁合金防屈曲支撑以及镁合金—钢组合内芯防屈曲支撑,并且针对镁合金—钢组合内芯防屈曲支撑进行了镁合金芯材长度和面积的参数化分析,并与纯钢芯材支撑的性能进行了对比。结果表明:镁合金材料比钢材具有更强的塑性变形能力以及更明显的塑性强化特征,每级加载下镁合金支撑的阻尼比均远远小于纯钢支撑,耗能能力远不及纯钢支撑;但是镁合金支撑在每级加载下刚度衰减缓慢,具有比纯钢支撑更稳定的刚度特征;在综合考虑支撑的耗能以及复位能力两个重要因素下,对于串联建议镁合金长度与支撑约束屈服段的长度比例取小于0.3,对于并联支撑建议镁合金芯材的横截面积与纯钢芯材的面积比取大于0.5。(3)提出了针对串联支撑模拟的本构参数修正方法和针对并联支撑两端添加弹簧单元的建模方法,将串联以及并联支撑同时简化为杆单元和“三段式”的梁单元并与精细化模拟结果进行对比,结果表明:两种方法均与精细化结果吻合得很好,均能满足工程精度要求;采用杆单元模拟串联支撑需要依据支撑构件试验或者精细化模拟的结果对支撑本构参数进行修正,而采用三段式模拟两种支撑时无需进行本构参数的修正,但其建模过程较为复杂。综合考虑精度以及便于工程应用,本文采用将支撑简化为杆单元的方法。(4)以一个建于高烈度区的实际碎煤机室建筑结构为例,在第一层以及第五层角柱位置,沿结构两个主轴方向采用初始刚度相等的原则分别布置纯钢支撑,串联支撑(长度比0.3),以及并联支撑(面积比1.0)。通过弹塑性时程分析,对比分析了各种支撑性能差异及其对结构抗震性能的影响规律。分析结果表明:并联支撑在减小结构位移响应、减小结构残余变形、保护主体结构等方面均优于串联以及纯钢支撑,从而验证了此类支撑兼具耗能及复位的双重功能。论文的创新点可归纳为:(1)确定了镁合金材料的混合强化本构参数,为镁合金运用到防屈曲支撑以及其他工程结构上提供数据参考。(2)基于Abaqus精细化有限元分析结果,提出了串联以及并联镁合金—钢组合内芯防屈曲支撑的长度比以及面积比设计取值建议,为后续的实验研究提供理论指导;(3)提出了串联以及并联镁合金-钢组合内芯防屈曲支撑,在保证精度的前提下便于工程运用的简化建模方法;(4)对一个实际工程结构进行串联以及并联支撑罕遇地震反应分析,验证了加入镁合金的支撑比普通纯钢支撑有更强的耗能及减震复位能力。