论文部分内容阅读
自1930年以来,高层和超高层建筑的数量在世界范围内逐渐增加。1966年,美国纽约开始建造的世界贸易中心,高度为411米。1974年,美国芝加哥建成的威利斯大厦,高度为412米,共110层。1978年,建于日本池袋的阳光60大厦,高度为226米,共60层。1934年,中国上海建成的上海国际饭店,共22层。1998年,中国上海建成的上海金茂大厦,高度为420.5米,地下3层,主楼88层。2010年,位于中国广州的广州国际金融中心竣工,主塔高度为440.75米,地上和地下共107层。同一年,中国南京的南京紫峰大厦投入使用,高度为450米,地上89层,裙房7层。2016年,中国深圳的平安国际金融中心竣工,塔顶高度为599.1米,屋面高度为592.5米,地上118层,地下5层。人类在不断打破建筑高度的记录,这是人类科技不断进步的证明,是值得肯定的。但是建筑高度的增加也使其所受到的地震作用显著增强了。如何保证高层和超高层建筑在罕遇地震作用下不倒塌,从而给人们的生命安全提供可靠保障,逐渐成为各国工程师和学者关注的焦点。消能减震的思想便是在这种背景下产生的。普通钢结构支撑在周期性往复荷载作用下,一般会因为受压屈曲而丧失承载力。防屈曲支撑的出现,则正是为了限制或防止普通钢支撑发生屈曲,以充分利用钢材受拉承载力高的优点去耗散地震能量,国内外大量试验已经证明防屈曲支撑具有良好的抗震性能。正是基于这一点,越来越多的建筑或构筑物开始采用这种新型支撑代替传统支撑,2015年封顶的天津117大厦,高度为596.5米,大厦使用了目前中国最大的防屈曲支撑,单根重量达210吨。新型可调控全钢防屈曲支撑属于防屈曲支撑的一种,所用材料为钢材,突出的特点为“可调控”。所谓“可调控”,即通过调整T形钢腹板高度达到调控防屈曲支撑抗震性能的目的。本文以“可调控”为主线展开对其的分析与研究,主要内容有:（1）以实际试验构件的设计参数为基础,在ABAQUS有限元软件中建立了两个普通圆管支撑,编号为PYGA1和PYGA2,四个新型全钢防屈曲支撑,编号为FQQA1、FQQA2、FQQA3和FQQA4。其中,PYGA1和FQQA1的参数与试验构件的设计参数一致,其余支撑的设计参数均通过调整原设计参数后得到。介绍了应用于土木工程领域的有限元分析软件,并简要说明了使用ABAQUS有限元软件的原因。介绍了使用ABAQUS有限元软件进行计算与分析的过程,如建模与分析流程、单位系统与模型单元、几何模型与网格划分、材料与分析步等。（2）给出了普通圆管支撑的实际试验结果,并对实际试验结果,PYGA1和PYGA2有限元计算结果进行分析与研究。分析与研究的内容为:破坏过程与破坏部位,滞回曲线与骨架曲线,刚度退化特征与拉压不平衡性,耗能能力。通过分析得出的结论为:1)破坏部位一般位于支撑计算长度的1/2处;2)滞回曲线呈明显不对称形,受拉阶段曲线所围的面积远大于受压阶段;3)骨架曲线为不对称的双折线形;4)加载初期,受拉承载力和受压承载力基本相同,加载中期和后期,受压承载力明显小于受拉承载力;5)加载位移与弹性屈服位移比相同时,长细比越大,支撑的耗能能力相对越强。（3）给出了新型可调控全钢防屈曲支撑的实际试验结果,并对实际试验结果,FQQA1、FQQA2、FQQA3和FQQA4有限元计算结果进行分析与研究。相对于普通圆管支撑,新型可调控全钢防屈曲支撑增加的研究内容为:T形钢腹板高度对支撑抗震性能的影响。通过分析得出的结论为:1)破坏部位可能发生支撑加载端附近,也可能发生在支撑计算长度的1/2处;2)滞回曲线以坐标原点为中心,呈对称形,且形状较为饱满,受拉阶段曲线所围的面积和受压阶段面积仍不相等,但差值已经不大;3)骨架曲线为对称的双折线形;4)在整个加载过程中,受拉承载力和受压承载力基本相同;5)加载位移与弹性屈服位移比相同时,长细比越大,支撑的耗能能力相对越强;6)T形钢腹板高度对支撑的耗能能力有影响,随着腹板高度的减小,支撑的耗能能力呈减小趋势。图[55]表[26]参[59]