Q195低屈服点全钢装配式屈曲约束支撑抗震性能研究

摘要

传统的屈曲约束支撑采用Q235B钢作为其芯板，却对Q195钢研究较少，Q195钢相比Q235B钢具有屈服点低、延伸率高等特点；相比起传统以钢管混凝土作为约束的屈曲约束支撑，全钢装配式屈曲约束支撑加工过程简便、加工速度快，而且质量容易控制等特点。本文提出了一种基于Q195钢为芯材的全钢装配式屈曲约束支撑，采用试验加载和有限元的方法对该全钢装配式屈曲约束支撑进行了滞回耗能分析；总结了该屈曲约束支撑的初步设计方法；对屈曲约束支撑在框架结构中的作用进行了抗震性能分析。本文的主要研究内容如下：
　　(1)通过6个Q195低屈服点全钢装配式屈曲约束支撑试件的低周反复荷载试验，研究了在不同芯材和在其他参数控制下的全钢装配式屈曲约束支撑的抗震性能，分析了该屈曲约束支撑的失效模式及其影响因素，试验结果表明，该支撑的滞回曲线饱满稳定，整体稳定性和局部稳定性较好；其拉压不均匀系数满足要求；恢复力模型可采用双线性模型；芯材中心的螺栓孔对累积塑性变形能力影响较大，为了减小螺栓孔对屈曲约束支撑性能的影响，建议取消中心螺栓孔，采用其他方式对芯材进行限位和固定。
　　(2)使用有限元分析软件ABAQUS，采用金属双线性随动硬化模型，对全钢装配式屈曲约束支撑进行了数值模拟，通过与试验结果的对比分析验证了数值模拟的有效性。通过改变全钢装配式屈曲约束支撑的间厚比、宽厚比、材性以及长细比，研究这些参数对全钢装配式屈曲约束支撑耗能性能的影响。分析结果表明：随着芯材间厚比的增加，试件荷载位移曲线震荡加剧；随着芯材宽厚比的增大，试件进入塑性后的荷载位移曲线越平缓；以Q195钢为芯材的屈曲约束支撑滞回性能比Q235B钢好；随着芯材弱轴方向的长细比增大，试件的刚度在弹性段和塑性段均减小。这些结果为以后的实际应用提供了参考。
　　(3)对Q195全钢装配式屈曲约束支撑的基本设计方法进行了总结，讨论了Q195全钢装配式屈曲约束支撑屈服承载力、极限承载力、整体稳定性、局部稳定性、连接段稳定性的计算或验算方法，由屈曲约束支撑的恢复力模型确定了屈曲约束支撑的等效刚度，推导了屈曲约束支撑在框架中的屈服位移等参数，给出了一个屈曲约束支撑在一品框架中的设计算例。
　　(4)对钢筋混凝土框架结构进行原结构和两种不同布置方式的屈曲约束支撑框架结构进行多遇地震下的弹性时程分析和罕遇地震下的弹塑性时程分析以及Push-Over推覆分析，分析结果表明：在多遇地震作用下，屈曲约束支撑-框架结构的抗侧刚度增大明显；在罕遇地震作用下，对于原结构，地震输入的能量几乎全被结构自身所耗散掉，对于屈曲约束支撑结构，屈曲约束支撑消耗了很大一部分的地震输入能量；单斜向布置的抗侧刚度更大，但延性也随之降低；屈曲约束支撑框架的出铰数量及塑性铰发展程度远低于普通混凝土框架结构。

目录

声明

1 绪论

1.1概述

1.2屈曲约束支撑简介

1.3 国内外研究现状

1.4 屈曲约束支撑研究存在的问题

1.5本文的研究内容

2 Q195低屈服点全钢装配式屈曲约束支撑抗震性能试验

2.1试验概况

2.2试验现象与破坏形式

2.3试验结果及分析

2.4屈曲约束支撑力学性能分析

2.5本章小结

3 全钢装配式屈曲约束支撑抗震性能数值模拟

3.1有限元模型建立

3.2 Q195全钢装配式屈曲约束支撑芯材屈曲分析

3.3有限元结果与试验对比分析

3.4各参数对屈曲约束支撑性能的影响

3.5本章小结

4 Q195低屈服点全钢装配式屈曲约束支撑的设计方法和恢复李模型

4.1 Q195全钢装配式屈曲约束支撑承载力分析

4.2 全钢装配式屈曲约束支撑稳定性分析

4.3 全钢装配式屈曲约束支撑等效刚度及屈服位移

4.4 基于Q195全钢装配式屈曲约束支撑的设计算例

4.5 本章小结

5 屈曲约束支撑-RC框架结构抗震性能研究

5.1屈曲约束支撑-RC框架体系的减震消能分析方法

5.2 屈曲约束支撑-RC框架结构协同工作原理

5.3 屈曲约束支撑-RC框架结构分析模型

5.4 地震波选择

5.5多遇地震作用下的时程分析

5.6罕遇地震作用下的弹塑性时程分析

5.7 静力弹塑性分析

5.8 本章小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 存在的问题

6.3 展望

参考文献

致谢

附录