约束比对钢管混凝土防屈曲支撑滞回性能的影响研究

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1、硕士学位论文约束比对钢管混凝土防屈曲支撑滞回性能的影响研究EFFECTSOFRESTRAININGRATIOONHYSTERETICPERFORMANCEOFCONCRETE-FILLEDSTEELTUBEBUCKLING-RESTRAINEDBRACES吴昊哈尔滨工业大学2015年6月中国图书分类号：TU352.1学校代码：10213国际图书分类号：624.07密级：公开工学硕士学位论文约束比对钢管混凝土防屈曲支撑滞回性能的影响研究硕士研究生：吴昊导师：张素梅教授副导师：王玉银教授申请学位：工学

2、硕士学科：结构工程所在单位：土木工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TU352.1U.D.C.：624.07DissertationfortheDegreeofMasterinEngineeringEFFECTSOFRESTRAININGRATIOONHYSTERETICPERFORMANCEOFCONCRETE-FILLEDSTEELTUBEBUCKLING-RESTRAINEDBRACESCandidate：WuHaoSupervisor

3、：Prof.ZhangSumeiAssociateSupervisor：Prof.WangYuyinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：StructuralEngineeringAffiliation：SchoolofCivilEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology：摘要摘要防屈曲支撑

4、作为一种抗侧力构件，在支撑受压时不发生屈曲，能够达到和支撑受拉时相同的承载力。防屈曲支撑相对于普通支撑有优越的耗能性能，在工程界抗震和加固改造领域有广泛的应用。钢管混凝土防屈曲支撑作为一种整体式防屈曲支撑形式，制作简单，经济性好，性能稳定。本文共设计制作了12个长型和12个短型外包钢管混凝土防屈曲支撑试件，分析约束比对十字形和一字形两种内核截面形式防屈曲支撑滞回性能的影响。使用MTS电液伺服加载系统对短型钢管混凝土防屈曲支撑试件进行了轴向拉压滞回试验，短型试件包括十字形内核试件和不同钢管厚度的一字

5、形内核试件。对试件拉压承载能力和刚度进行了分析，并基于滞回曲线的面积、耗能比和等效粘滞阻尼系数研究了防屈曲支撑的耗能能力。除个别试件于端部焊缝开裂失效外，大多数试件在循环加载过程中未出现刚度退化与强度退化，展现出支撑良好的延性和耗能能力。利用反力架及液压千斤顶进行了长型防屈曲支撑试件的滞回试验。长型试件包括两种长度的一字形和十字形内核试件。由于内核单元与混凝土接触面积增加带来的摩擦力提高，长型试件比短型试件具有更高的拉压承载能力。由于加载装置和加载速率不同，长型试件滞回曲线更为饱满。对外包钢管的应

6、变监测结果显示，随约束比的减小外包钢管应变水平不断增加，受压位移1/70支撑长度时最长支撑钢管中部已经达到屈服。同时采用ABAQUS有限元软件对试验中钢管混凝土防屈曲支撑试件建立了有限元模型。有限元分析与试验研究得到的防屈曲支撑的滞回曲线拉压承载力相近，一字形内核试件有限元分析滞回曲线形状吻合程度好于十字形内核试件。应力云图显示防屈曲支撑约束单元最大应力集中与防屈曲支撑变截面处以及支撑中部。短型试件模拟结果表明大约束比范围内变化外包单元钢管厚度对试件性能的影响很小。关键词：防屈曲支撑；钢管混凝土；

7、约束比；滞回性能；有限元模拟I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractAsstructuralmemberswhichresistlateralforces,buckling-restrainedbraces(BRB)donotbucklewhensubjectedtolargecompressiveforces,achievingthesamestrengthinbothtensionandcompression.BRBshaveexcellentenergy-absorptioncapa

8、citycomparingtonormalsteelbraces,thushavebeenwidelyusedinseismicengineeringandstructurerestoration.Concrete-filledsteeltubebuckling-restrainedbraceisatraditionaltypeofBRBs,whichiseasy-making,economicalandperformance-stable.Thispaperdesigns12sh