十字型内芯全钢防屈曲支撑的有限元分析.pdf

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1、低温建筑技术2010年第lO期(总第148期)十字型内芯全钢防屈曲支撑的有限元分析石峰，吴斌(眙尔滨工业大学土木工程学院，哈尔滨150090)【摘要】全钢防屈曲钢支撑是一种在大震下能够屈服而不易屈曲的耗能支撑形式，具有良好的抗震性能。本文通过对十字型内芯全钢防屈曲钢支撑的有限元分析，给出该支撑在不同破坏模式下约束比，内芯宽厚比以及初始缺陷的影响，为实际工程应用提供参考。【关键词】全钢防屈曲支撑；宽厚比；初始缺陷【中图分类号】TU311．41【文献标识码】B【文章编号】1001—6s64(2olo)lo-0020—03FⅡITEELE【ENTA

2、NALYSISoNALL-STEELBUCKLING-RESTRAⅡEDBRACESW删CRUCⅡroIUCoRESHIFeng．WUBin(DepartmentofCivilEngineering，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150090，China)Abstract：Theal1．steelbuckling．restrainedbracescanactasseismicresponse—controlledmembersbecauseoftheirexcellentenergydissipation

3、capacitywithoutbucklingatdesigndeformation．Inthispa·per，throughtheanalysisoffiniteelementmodelswithcruciformcore，weinvestigatetheefectsofre—strainingratio，widthtothicknessratioofcoreandinitialdefects．Theseprovideamorereasonablebasisfordeterminingdesignperformanceparameters．

4、Keywords：all—steelbuckling—restrainedbraces；restrainingratio；initialdefects防屈曲支撑‘l是一种新型的耗能减震支撑形式，其通在轴向加载模式中存在位移加载和力加载模式，由于常是由低屈服强度支撑内芯，以及外围约束构件组成。在位移加载模式便于控制以及能够有效的得到在构件失稳之大震作用下由于外套管的约束，支撑内芯的全截面能够充后的变化趋势而广泛在试验中被采用。本文有限元程序中分屈服，从而达到耗能减震的目的。目前对于防屈曲支撑即采用位移轴向压缩加载模式对防屈曲支撑进行加载，加的研

5、究和工程应用主要集中在钢管混凝土约束的约束形载范围为满足工程要求时构件长度的2％，构件两端采用刚式2]，相对而言纯钢管约束的支撑形式研究较少]，特别接的边界条件，并对失稳后的下降曲线进行记录。是对于十字型内芯钢支撑的相关研究主要是以试验研究为2局部届曲破坏模式下内芯宽厚比界限合理取值确定主，未明确给出便于工程实践的设计重要参数取值。另外，当约束比满足要求时，防屈曲支撑的失稳模式为局在已有关于防屈曲钢支撑初始缺陷的研究中，仅对个别初部屈曲，内芯宽厚比是影响支撑稳定的重要因素。在承受始缺陷下支撑性能进行了分析I9J，而对初始缺陷与设计参压力荷载作

6、用下，支撑内芯很容易就发生屈曲破坏，进而影数之间相对关系的研究很少有涉及。响了整个支撑的耗能效果。1有限元模型及加载方式本文进行十字型内芯防屈曲钢支撑的轴向压缩模拟分1．1有限元模型的建立析，研究支撑的约束比足够大，使得整体不发生破坏，只会本文采用ANSYS有限元程序中的SOLID45单元进行有发生局部的高阶模态屈曲。建立八个内芯宽厚比不同的有限元建模，由于内芯与外围钢套管的相互作用，在加载过程限元模型，模型几何尺寸如表1所示。中会产生接触，利用定义在外围套管上TARGE170单元和从图2可以看出，十字型内芯支撑与一字型局部失稳后在内芯接触面

7、上CONTA173单元来实现接触分析。有限元的曲线失效变化模式有所不同。在轴向变形达到2％的模型中材料采用经典双线性随动强化模型(BKIN)，具体参条件下，当宽厚比为7，9和11时，荷载位移曲线基本上符合数如下=235MPa，泊松比u=0．3，弹性模量E。=2．06×双线性的特征，位移反力曲线未出现较为明显的偏离，随着10MPa，切线模量E=6180MPa。宽厚比的进一步增大至6=14时，构件进入塑性后其位移反1．2加载模式力曲线进入塑性后斜率有所降低，并出现明显的偏离，此时[基金项目】国家重点基础研究发展计划项目(973计划)(2007CB

8、714204)石峰等：十字型内芯全钢防屈曲支撑的有限元分析21认为构件已经达到破坏，其破坏模式如图1所示。随着宽厚比的进一步增大，进入塑性后曲线斜率继续降低，当宽厚