新型约束屈曲支撑屈曲荷载分析.pdf

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1、48江苏建筑2014年第2期(总第161期)新型约束屈曲支撑屈曲荷载分析杨菊，郑延银2陈兰英，耿兴军(·江苏常州建设高等职业技术学校。江苏常州213016；南京工业大学，江苏南京210009)【摘要】建立ANSYS有限元计算模型，对约束屈曲支撑的特征值屈曲进行了分析与论证，计算了结构的前2阶屈曲模态及相应的特征值屈曲荷载。结果表明，应用ANSYS软件所建立的模型和采用的计算方法准确合理，所论证的新型约束屈曲支撑是一种稳定、可靠的结构耗能构件。【关键词】约束屈曲支撑；屈曲；有限元[中图分类号]TU313[文献标识码】A[文章编号]1005—6270{2014}02—0048—03Buck

2、lingLoadAnalysisofNewBuckling-restrainedBraceYANGJuZHENGTing—yinCHENLan—yingGENGXing-jun(1．JiangsuChangzhouHigherVocationalSchoolofConstruction，ChangzhouJiangsu213016China；2．NanjingUniversityofTechnology。NanjingJiangsu210009China)Abstract：AfiniteelementmodelwasestablishedbyusingANSYS．Theeigenval

3、uebucklinganalysisofnewbuckling—restrainedbracewascarriedout．Thecalculationresultsincludethefirst2-ordereigenvaluebucklingmodesandthebucklingloads．TheresultsshowthattheanalysiswithANSYSiSprecise．themodelandcalculatingmethodisrational，newbuckling-restrainedbraceisareliableandstablestructureenergy

4、—dissipationsystem．Keywords：buckling-restrainedbrace；buckling；finiteelement0引言国内外学者近年来对约束屈曲支撑已经进行了广泛的研究及其在工程上应用的探索[IH2]。其工作原理是：约束屈曲支撑的轴向拉压力全部由内核受力单元承受．侧撑单元约束了内核受力单元的横向变形．提供给内核受力单元弯曲限制。同时也防止了内核受力单元受压时的整体屈曲。其变形历程一般如图1所示f为表达清楚起见．间隙作放大处理)。图2一字形约束屈曲支撑构造—旦一占．三三三三三三三二==；一—P_—￡===============二—_占一E三茎三一一

5、E茎一图1新型约束屈曲支撑的变形历程本文采用了台湾逢甲大学蔡崇兴教授研制的一字形截图3新型约束屈曲支撑的构造面约束屈曲支撑为参照对象。构造如图2。在此基础上结合台湾大学蔡克铨教授研制的双管式约束屈曲支撑瑚．构建了【收稿日~12014．O1．21新型约束屈曲支撑即双T形外包方钢管约束屈曲支撑．如【作者简介】杨菊，~(1981一)，江苏常州建设高等职业技术学院，讲图3师，主要从事钢结构的教学与研究工作。江苏建筑2014年第2期(总第161期)1屈曲荷载介绍新型约束屈曲支撑在水平往复荷载的作用下．其核心截面可能会发生构件的整体失稳和内核受力单元的自身失稳。消除这两种失稳破坏的准则是使对应的失

6、稳荷载高于内核受力单元的屈服荷载。内核受力单元高阶模态的屈曲荷载为：(a)第一阶弯曲模态式中n为屈曲时的半波数因此，控制构件不发生内核单元的失稳，要满足：n2w2El≥—广—2特征值屈曲分析本文所设计的支撑钢材全部采用ANSYS软件提供的Solid45三维空间八节点实体单元进行有限元分析在计算模型中，钢材采用VonMises屈服准则与随动强化准则。内核受力单元采用Q235钢，侧撑单元采用Q345钢。钢(b)第二阶弯曲模态材的弹性模量取E=206xl03MPa．泊松比t，=0-3．切线模量图4一字形约束屈曲支撑的特征值屈曲模态E：0．03E。对约束屈曲支撑构件进行特征值屈曲分析有2个目+

7、第一阶特征值理论解—矗一第一阶特征值有限元解+第二阶特征值理论解——D一第二阶特征值有限元囊翠的：一是提取屈曲特征值，验证理论公式的正确性：二是提300o{：；取屈曲模态，研究一字形支撑的受压变形发展历程．并与新j乐}2500：{_'——=型约束屈曲支撑的力学原理进行比对．进一步验证模型工蚤⋯一～一⋯一‘——⋯⋯‘⋯⋯～⋯!!!!L’⋯⋯⋯～2000作原理的正确性馨2．1一字形约束屈曲支撵l50D鲁翟：i：一字形约束屈曲支撑的核心段长度变化范围