基于约束屈曲支撑性能分析及在钢框架中的应用研究

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1、兰州理工大学硕士学位论文约束屈曲支撑性能分析及在钢框架中的应用研究姓名：苏成江申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：王秀丽20070601硕}学位论文摘要在1994年的Nofthridge地震和1995年的Hyogo．ken地震中，中心支撑框架体系的房屋出现了大量的破坏，研究表明，产生这种破坏的原因是由于支撑过早屈曲使得承载力下降引起的。为了改善支撑的屈曲性能，使得在地震作用时，支撑不发生侧向屈曲，相对于传统中心支撑框架提出了一种新的可以避免支撑屈曲的体系，称为约束屈曲支撑框架体系。这种体系在美国和日本已经

2、大量被采用，而且表现出了良好的抗震性能。本文首先应用ANSYS对支撑内核为“一”字矩形截面约束屈曲支撑在静力往复荷载作用下的受力性能进行模拟，通过计算得到支撑滞回曲线及其内部应力分布状况，追踪到了支撑内核高阶模态屈曲的过程，结果表明这种约束屈曲支撑具有良好的耗能特性。支撑内核与约束机构之间的缝隙和摩擦力是约束屈曲支撑的两个关键参数，通过对14个不同缝隙和5个不同摩擦系数的约束屈曲支撑的计算得出缝隙和摩擦力对约束屈曲支撑内力的影响，说明应确定合理的缝隙尽量减小摩擦力。其次对另一种质量较轻的双套管式约束屈曲支撑进行

3、了有限元分析。结果表明这种支撑同样具有良好的滞回性能；结合各种非线性因素，考察了约束刚度比、初始缺陷对支撑极限承载力的影响，考察了约束刚度比对滞回性能的影响，提出保证支撑能正常工作而且经济的刚度比。最后将约束屈曲支撑应用于框架结构中，对普通支撑框架和约束屈曲支撑框架的滞回性能进行了对比，分析了二者的差异。采用弹塑性时程分析方法对约束屈曲支撑框架的抗震性能作了进一步的研究，通过对一个算例的分析验证了相对于普通中心支撑框架约束屈曲支撑框架具有更好的抗震性能。最后，通过改变约束屈曲支撑的布置方式，研究了约束届曲支撑不

4、同的布置方式对结构抗震性能的影响。关键词：约束屈曲支撑；静力往复荷载；滞回性能，抗震性能AbstractInNorthridgeearthquake(1994)andHyogo-kenearthquake(1995)，alargeamountofdestructionappearedinthebuildingofthiskindofsystem．Studieshavesuggested，becauseofbracebucklingearly,thestrengthofsturucturewasdropped．I

5、nordertoimprovethebucklingperformanceofbrace，makeinearthquakeoccurrence，nobucklingofbracewilltakeplace，astotraditionalconcentricallybracedframeputforwardanewsystemcanavoidbracebuckling，calledbucklingrestrainedbracedframe．Thissystemisalargeamountofadoptalread

6、yinJapenandU．S．A．，demonstratesgoodanti·seismicperformance．First，thebearingperformanceunderhorizontallowcycleloadingofBucklingRestrainedBracewithrectanglesectioncorewasanalyzedusedcommercialsoftwareANSYS．ThedistributionofinternalforcesofBRBwerestudiedandhigh-

7、ordermodebucklingprocessWaStrackeddown．Theresultsdemonstrateastablehystereticbehaviorofbrace．Theinfluenceoninternalforcesofgapbetweencoresteel-plateandexteriorconcreteaswellasfrictionforceofBRBwereobtainedthroughanalysis．Fourteenmodelswithdifferentgapsandfiv

8、emodelswithdifferentfrictioncoefficienthavebeencalculated．Theresultsimperativethatreasonablegapsshouldbeconfirmedandminishfriction．Second，anewtypedoubetubeBRBwasanalyzed．Theanalysisresultsalsoin