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某些大型工业建筑采用列柱式结构体系,如大型电力凝汽器空冷支架、大型交通场站等。这种列柱式结构体系的特点是存在抗侧能力较弱、抗震防线不足以及震后修复性差等问题。传统的抗震设计或加固往往采用增大柱子截面、设置钢支撑和剪力墙等方法,但这些方法均存在值得改进之处,例如增大截面不能改变抗震防线,增加钢支撑难以防止屈曲失稳,增设剪力墙增加空间刚度对减小地震作用不利等,另外,有些工业建筑上设置了大型工业设备且偏置,难以改善整体结构的扭转效应。对此,本文针对上述大型工业建筑柱列式结构体系的特点采用新型消能减震装置进行试验研究和理论分析并提出建议。 本文在以往试验研究基础上,设计一种改进的新型超长防屈曲支撑—分段加长内接约束型防屈曲支撑。该支撑将核心单元与约束单元分段加工制作,根据工程需求实施多段拼接方式。加工制作1∶8比例的分段加长内接约束型防屈曲支撑并进行低周往复加载试验,得到试件的滞回耗能特性、承载力特性、累积塑性变形能力等结果,并与课题组前期的分段加长外接约束型防屈曲支撑试验结果进行对比分析。以某大型电力空冷凝汽器支架实际工程为背景,设计内接约束防屈曲支撑方案并利用SAP2000有限元软件建立原结构、L-BRB结构及优化主体结构的L-BRB结构模型,通过静力弹塑性及动力时程分析研究内接约束防屈曲支撑及使用该装置的整体结构的抗震效果。 研究结果表明:内接约束防屈曲支撑可满足耗能型防屈曲支撑钢芯耗能、低周疲劳性能合格等要求。与外接约束防屈曲支撑相比,内接约束防屈曲支撑耗能稳定,滞回曲线饱满,累计塑性变形为屈服位移的769倍,远超规程要求。有限元分析所得数据与试验数据吻合较好,体现出防屈曲支撑内核钢芯材料随动强化的特点。内核钢芯在大位移条件下受钢芯硬化及与约束钢管之间摩擦力的影响,受压试验荷载峰值较有限元所得结果偏大16.5%。 加入内接约束尺寸防屈曲支撑后,空冷平台抗扭、抗侧刚度得到提高且分布更加合理,平扭耦合现象得到改善。静力弹塑性和动力时程分析结果显示布置L-BRB结构柱端出铰数量显著降低,内接约束防屈曲支撑在大震烈度下的最大轴向位移较小震时约增大4~6倍,达到自身屈服位移的3~6倍,在布置L-BRB的同时减小柱截面面积的方案具备可行性。