双管式防屈曲支撑的性能研究及其应用

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防屈曲支撑(buckling-restrained brace,简称BRB)是一种受拉和受压都能够保证达到屈服强度的轴心受力构件,可有效的吸收注入结构的地震能量,降低了结构的地震反应。针对传统防屈曲支撑构件形式及材料种类繁杂,导致在设计中需要考虑过多影响因素,在支撑加工制造及组装时容易出现质量及精度不易控制等问题,本论文对双管式防屈曲支撑进行了试验分析以及有限元模拟分析。本文首先对防屈曲支撑进行综述,分析了防屈曲耗能支撑的研究的背景和国内外研究现状,研究了防屈曲支撑的横纵向构成及工作原理。其次针对双管式防屈曲支撑的缩尺模型通过试验的方法对其力学性能进行了研究,在此基础上本文提出了两种可在实际工程中应用的双管防屈曲支撑的设计方案,根据有限元理论,在有限元软件ANSYS中对这两种双管防屈曲支撑进行建模,并进行了模态分析和拟静力加载分析,对比分析了两种设计的优劣。通过分析得出双管式防屈曲支撑是一种优良的耗能构件,双管防屈曲支撑在实际应用中将销钉安装于内管中部效果良好,起到了固定外管位置的作用而且不影响支撑的应力分布,保持了良好的滞回耗能能力。最后利用有限元分析软件分别对普通支撑钢框架与防屈曲支撑钢框架进行了单点响应谱分析,分析了防屈曲支撑对提高钢框架抗震性能的作用,以及其作为抗侧力构件和抗震构件相对于普通钢支撑的优势。防屈曲支撑的钢框架结构体系相对于普通支撑钢框架结构体系,可大大降低其结构位移响应,为结构提供一定的抗侧刚度和耗能能力,同时率先进入变形阶段保护主体结构不受损害。
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