超长尺度多段连接防屈曲支撑的抗震性能研究

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1、中文图书分类号：TU375密级：公开UDC：624学校代码：10005硕士学位论文MASTERALDISSERTATION论文题目：超长尺度多段连接防屈曲支撑的抗震性能研究论文作者：吴爽学科：土木工程指导教师：高向宇教授论文提交日期:2015年6月UDC：624学校代码：10005中文图书分类号：TU375学号：S201204110等级：公开北京工业大学工学硕士学位论文题目:超长尺度多段连接防屈曲支撑的抗震性能研究：英文题目:RESERCH：ONSEISMICPERFORMANCEOFOVERLENGTHENEDBUCKLING-RESTRAINEDBRACEINSEGM

2、ENTWELD论文作者：吴爽学科：土木工程研究方向：结构抗震及减震控制申请学位：工学硕士学位指导教师：高向宇教授所在单位：建筑工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：吴爽日期：2015.06.11关于论文使用授权的说明本人完全了解北

3、京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：吴爽日期：2015年6月11日导师签名：高向宇日期：2015年6月11日摘要摘要我国大型排架式工业建筑多位于高烈度地区，抗震防线较为单一。采用防屈曲支撑进行消能减震是高效、可靠的措施之一。本文主要探讨研究这类建筑中可能使用的超长尺度多段连接防屈曲支撑的构造和抗震性能。防屈曲支撑是一种新型消能减震构件，在受拉、受压状态下均发生屈服，消除了传统钢支撑受压易屈曲的问题，

4、强震下有更强和更稳定的能量耗散能力，从而保护主体结构。对于某些属于生命线工程的大型工业厂房、空冷岛、大型机库、铁路站场等工业建筑，结构跨度可达20米以上，架空可达30~50米甚至更高，与民用建筑在空间尺度上有较大差异。这些特殊结构所需支撑的长度可达30~50米。目前，耗能型防屈曲支撑的长度尺寸范围主要集中在3~10米左右，长细比一般在25以内，难以用于上述工业建筑。主要是过长的支撑自重较大，初始挠度大，很难满足现有规范要求，严重影响支撑的工作性能。针对上述问题，本文以空冷岛结构为工程背景，提出一种新型的超长尺度多段连接防屈曲支撑，该新型防屈曲支撑可以将核心单元和约束单元分

5、段独立制作，在工程现场进行多段连接。通过有限元分析和试验研究相结合的方式对超长尺度多段连接防屈曲支撑的抗震性能进行研究。利用ABAQUS软件对超长尺度多段连接防屈曲支撑进行模拟分析研究多种构造因素对支撑性能的影响以及滞回耗能性能，得出支撑设计影响因素参考限值。设计、制作并测试了一个比例为1:8的超长尺度、两段连接的防屈曲支撑试件，进行了低周反复荷载试验测试，对试件的刚度及其退化规律、滞回特性、耗能性性能等进行分析。研究了试验现象的原因、规律，提出了构造和制作改进措施。最后对原结构和加入防屈曲支撑的空冷岛结构进行性能分析对比。研究表明：该种新型防屈曲支撑采用分段制作、现场对

6、接组装、现场吊装连接，自重较小，可有效减小初始挠度，可制作出并顺利安装中等尺度、超长尺度（15~50米）的防屈曲支撑构件。通过有限元分析可知，超长尺度多段连接防屈曲支撑的稳定性设计控制参数限值要求应高于一般防屈曲支撑，约束系数ζ以及钢芯钢板宽厚比是影响支撑稳定工作性能的主要因素。通过试验所获得的支撑滞回曲线，具有一定的耗能性能，与普通防屈曲支撑相比P-效应明显。又分析了试验中试件的钢芯出现高阶屈曲失稳、滞回曲线不够饱满、受压作用下波动现象严重等问题的原因，确认了该试验结果系钢芯与外围约束构件之间间隙过大所致，在构造和制作工艺上提出了改进建议。试验所获得的成功经验是，所设

7、计的I北京工业大学硕士学位论文超长防屈曲支撑，制作方便，自重小，竖向垂度变形可控，各子段之间变形协调性能良好，可以共同工作，连接部位性能良好，整体稳定性可以保证，试件加工中应严格控制钢芯和约束构件之间的间隙。结构分析对比结果表明加入防屈曲支撑后结构扭转现象得到抑制，地震作用下结构响应减小，结构抗震性能显著提升。本文在超长尺度防屈曲支撑构造及多段对接技术上有一定创新，在改进构造设计上通过理论和试验分析问题并提出了建议。可供下一步研究和工程设计参考。关键词：工业建筑；防屈曲支撑；空冷平台；消能减震；抗震性能IIAbstactAbs