低屈服点钢内芯防屈曲支撑性能及其耗能减振结构设计方法

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
51108063
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
25.0万
负责人：
马宁
依托单位：
大连理工大学
学科分类：
E0806.工程建造与服役
结题年份：
2014
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2014-12-31

项目参与者：
李金海；欧晓英；张喆；杨超；李世兵；
关键词：
疲劳设计理论滞回模型低屈服点钢防屈曲支撑能量设计方法

项目摘要

低屈服点钢内芯全钢防屈曲支撑（外套管仍用普通钢材）兼具抗风抗震双重功能, 既适用于钢结构、也适用于钢筋混凝土结构。本项目通过低屈服点钢及其焊接试件在不同加载速率下的单向拉伸及疲劳性能试验，建立低屈服点钢静、动态本构模型和疲劳模型；采用细观力学分析方法，考虑泊松效应和界面摩擦，建立低屈服点钢内芯全钢防屈曲支撑的滞回模型，以及考虑内芯弯曲应变的防屈曲支撑的疲劳寿命准则；分析全钢防屈曲支撑的工作机理，根据其整体失稳、局部失稳、内芯局部失稳三种失效模式，建立低屈服点钢防屈曲支撑的设计理论；研制不同形式内芯的新型低屈服点钢防屈曲支撑，进行足尺试验，验证低屈服点钢内芯防屈曲支撑的滞回模型、疲劳准则和设计方法；最后，从地震能量输入与结构能量耗散相互关系的角度，提出防屈曲支撑与结构构件之间能量耗散的分配准则，建立基于能量的防屈曲支撑结构的抗震设计方法。

结项摘要

低屈服点钢内芯全钢防屈曲支撑（BRB）兼具抗风抗震双重功能, 既适用于钢结构、也适用于钢筋混凝土结构。本项目首先测试国产低屈服点钢及其焊接试件在不同工况下的拉伸和疲劳性能，结果表明国产低屈服点钢具有良好疲劳性能；继而建立Manson-Coffin模型并引入内芯的弯曲，推导出低屈点钢BRB的疲劳寿命表达式，理论结果与实验结果吻合；再而分析低屈服点钢BRB的工作机理，根据其整体失稳、局部失稳、内芯局部失稳三种失效模式，推导出外套管承载力公式、外套管厚度计算公式及保证内芯局部稳定性的宽厚比限值；然后制作内芯为一字形和十字形的两种低屈服点钢BRB，对其进行性能试验，结果表明构造合理的低屈服点钢内芯BRB的滞回环饱满，延性及耗能能力良好，其骨架曲线可以简化为双线性形式，应变硬化系数较高；随着内芯屈服强度的增大，在相同应变下，BRB的屈强比降低，第二刚度显著降低；最后从地震能量输入与结构能量耗散相互关系的角度，提出防屈曲支撑与结构构件之间能量耗散的分配准则，建立基于能量的防屈曲支撑结构的抗震设计方法，根据多条地震波的时程分析结果，采用此设计方法设计的低屈服点钢BRB框架的层间位移角与给定的性能目标较为一致，设计的结构安全可靠。