椭圆形钢管混凝土屈曲约束支撑抗震性能研究

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建筑消能减震技术在过去的几十年中发展迅速,并在世界范围内取得了较为广泛的应用。屈曲约束支撑作为其中一种使用最热门的阻尼器,自诞生以后产生了许多新构造,以满足各式各样的结构和建筑需求。本论文提出一种新型屈曲约束支撑——椭圆形钢管混凝土屈曲约束支撑(Buckling-restrained brace with concrete-filled elliptical steel tube,CEST-BRB)。这种屈曲约束支撑构造也拥有减小风阻的特殊性能,在风荷载大的区域和位置有一定的使用前景。通过理论分析、实验研究和有限元模拟,对CEST-BRB构造合理性、滞回性能、耗能性能和整体稳定性能及其他重要力学性能参数进行分析研究,验证了该阻尼器构造的使用可行性,并提出了CEST-BRB的整体稳定性控制方法。主要工作内容与结论如下:(1)对国内外屈曲约束支撑的相关文献、书籍等资料进行系统的收集分类,详细综述了近30年来屈曲约束支撑的诞生和发展,为国内外学者和工程人员提供参考。(2)设计了四种CEST-BRB缩尺试件一共10根,采用拟静力低周往复实验,研究了CEST-BRB的滞回性能以及耗能能力,考察了CEST-BRB的构造合理性及可行性:1、CEST-BRB未发生整体屈曲,表现出良好的整体稳定性。2、CEST-BRB表现出稳定的滞回性能,良好的耗能能力。3、采用普通狗骨式核心单元的CEST-BRB在大位移疲劳加载过程中出现了外约束钢管局部鼓包,而使用开孔式核心单元的CEST-BRB局部稳定性良好。(3)通过有限元模拟分析,研究了4种CEST-BRB实验试件的力学性能。借助有限元模拟结果,分析了试验中出现现象的原因,并提出改进方案。(4)通过理论分析和有限元模拟,研究了CEST-BRB整体稳定性能。使用挠曲微分方程计算核心单元和外约束单元的变形和受力,确定了CEST-BRB整体稳定性的控制参数。借助有限元模拟,对理论分析进行验证和进一步研究。
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