双矩管全钢防屈曲支撑的抗震受力性能研究

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防屈曲支撑是通过外围约束构件包裹内核构件形成轴心受力约束构件,在受力时屈服而不屈曲,因此在往复拉压荷载下具有饱满的滞回曲线,较传统支撑克服了受压较快失稳屈曲的缺点,提供了稳定的侧向刚度和较高的承载能力,防屈曲支撑作为耗能支撑[1],在地震过程中先于主体结构进入屈服状态从而耗散地震能量,但综合国内目前使用的防屈曲支撑多半为自重较大的钢板混凝土支撑且制作成本较高,文中提出一种全钢防屈曲支撑,该类防屈曲支撑采用方钢管作为管套管结构(简称TinT),由较大直径的方钢管作为约束套管和较小直径的受力内核方钢管组成,且内管在伸出外围约束钢管端头前后均通过肋板形成加强部位,支撑整体的外围约束刚度和内管两端的强度均得到改善,受力性能显著提高。通过采用通用有限元软件ABAQUS细致分析防屈曲支撑的受力性能。主要内容如下:针对双矩管全钢防屈曲支撑的失稳破坏形态,对双矩管防屈曲支撑外管的强度做了细致推导,以此推导出双矩管截面形式的外套管强度计算公式,进一步研究了双距管防屈曲支撑的局部失稳状态下,外管与内管间的挤压力和支撑外管的承载力公式,推导出满足双矩管防屈曲支撑局部稳定条件下的外管厚度计算公式,研究表明支撑内管截面的宽厚比和间宽比是影响防屈曲支撑局部稳定性的重要因素,并以此为依据合理的给出双矩管防屈曲支撑截面的宽厚比限制为8。采用通用有限元软件ABAQUS对防屈曲支撑的在非线性情况下的受力性能做出了细致研究,影响支撑受力性能的一个重要因素,就是支撑内外管间所作用的摩擦力大小,摩擦力的存在导致支撑固定端反力大于支撑加载端反力。双矩管防屈曲支撑内管与外管间的挤压力大小与内管截面的宽厚比、初始缺陷息息相关,随其增大而逐步增大,但防屈曲支撑外管的承载力随支撑截面的约束比和厚度比的增大逐渐减小,研究表明当防屈曲支撑截面内外管间间隙大小取为2mm时支撑受力性能最佳,并将三种不同截面形式的全钢防屈曲支撑进行了比较受力性能的比较,研究表明,双矩管截面形式的防屈曲支撑具有最高的单轴受压承载力,相较其他两种截面形式提高约8%,截面形式为方管套圆管的防屈曲支撑具有最好的滞回受力性能,相对其他截面形式的防屈曲支撑提高约15%。
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