新型双重圆钢管防屈曲消能器力学性能试验与设计方法研究

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1、学校代码：10286分类号：TU352.1密级：公开UDC：624学号：151046工程硕士学位论文新型双重圆钢管防屈曲消能器力学性能试验与设计方法研究（学位论文形式：其他）研究生姓名：陶轩洁导师姓名：李爱群教授鲁风勇高级工程师申请学位类别工程硕士学位授予单位东南大学工程领域名称建筑与土木工程论文答辩日期2018年6月6日研究方向防灾减灾工程及防护工程学位授予日期20年月日答辩委员会主席左晓宝教授评阅人S005115-1S005115-22018年6月7日工程硕士学位论文新型双重圆钢管防屈曲消能器力学性能试验与设计方法研究专业

2、名称：防灾减灾工程及防护工程研究生姓名：陶轩洁导师姓名：李爱群教授鲁风勇高工IEXPERIMENTALANDDESIGNSTUDYONANOVELDOUBLECIRCULARSTEELPIPEBUCKLING-RESTRAINEDENERGYDISSIPATORADissertation（Thesis）SubmittedtoSoutheastUniversityFortheProfessionalDegreeofMasterofEngineeringBYTAOXuanjieSupervisedbyProf.AiqunLiSch

3、oolofCivilEngineeringSoutheastUniversityApril，2018II摘要摘要屈曲约束支撑作为结构减震的重要构件之一，在结构中的作用主要表现在两个方面：（1）正常风荷载以及小震作用下处于弹性阶段，此时其作用与普通支撑相同，可以为结构提供很大的抗侧刚度；（2）在大震作用下进入弹塑性阶段，利用变形耗能，保护主体结构在大震作用下不发生严重破坏。本文提出了一种新型的双重圆钢管防屈曲消能器，这是一种全钢的消能器，具有减轻构件自重、均衡耗能截面性能及实现纯机器加工预制装配等方面的综合优势。为了研究新型双重

4、圆钢管防屈曲消能器的减震性能，本文进行了一系列研究。主要研究内容和成果包括：（1）对新型双重圆钢管防屈曲消能器耗能性能进行了数值模拟。利用ABAQUS中的三维实体单元C3D8R对构件进行了模拟，分别就本构的选取、网格划分、接触及边界条件的设置进行了讨论，通过对构件进行循环加载考察了长细比及约束强度两个因素对于构件滞回耗能性能的影响，结果显示长细比对于构件的耗能性能有一定影响，而在不考虑构件的累积变形的情况下，约束强度对耗能性能的影响不明显。（2）对新型双重圆钢管防屈曲消能器耗能性能进行了试验研究。利用国产Q235钢材分别针对长

5、细比与约束强度两个不同的变量设计了两组构件，根据加载制度依次进行了低周往复试验。试验结果显示试验构件滞回曲线饱满，破坏均发生在受拉阶段的螺栓打孔处，说明此处为构件受力最危险截面。在核心管管径和壁厚相同的情况下，长细比对于构件的影响表现在当长细比较小时，构件的屈服位移随着长细比的增大而增大，但当长细比超过一定限值时，屈服位移反而会变小。另外，长细比越小的构件可以经历的不同阶段的循环次数越多，可以承受的累积塑性变形就越大。约束强度对于构件的影响表现在随着约束强度的增大，屈服位移趋于变小，而屈服力趋于变大。（3）对新型双重圆钢管防屈

6、曲消能器的工作原理与设计方法进行了讨论。给出了脱黏结层厚度及截面尺寸等参数的确定方法，针对新型双重圆钢管防屈曲消能器不同部位可能出现的失稳问题进行了理论分析，并得到了失稳条件，进而提出了能够避免这些失稳出现的构造措施，最后，分别给出了构件在弹性和弹塑性阶段的刚度计算公式。关键词：防屈曲消能器；长细比；约束强度；滞回曲线；低周静力往复试验；设计方法IAbstractAbstractAsoneofimportantenergydissipationmembers,thebuckling-restrainedbraceplaysan

7、importantroleinthestructure.Theserolesare:(1)providinglargeflexuralstiffnessforthestructurewhichissimilartocommonbraceunderwind-inducedvibrationandweakearthquake.(2)dissipatingenergywithplasticdeformationtoprotectthemainstructurefromdamagewhenlargeearthquakecomes.An

8、ewtypeofdoublecircularsteelpipebuckling-restrainedenergydissipatorisdesignedinthispaper.Ithasgreatadvantagesinreducingselfweight,balancing