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屈曲约束支撑是一种有效的减震耗能装置。在正常使用和经历小震作用下,它对结构提供抗侧刚度,减小结构变形;而在中震和大震作用下,其核心部件将率先进入屈服,利用滞回性能耗散结构吸收的地震能量,从而像保险丝一样保护主体结构不受过大损伤。虽然这种装置在美日得到较为广泛的应用,我国对它的研究尚不够深入。在深入分析屈曲约束支撑受力机理的基础上,本文提出了两种核心部件的截面构造,并采用非线性有限元分析和试验研究相结合的手段,对这两种屈曲约束支撑的受力特性和耗能能力进行了较为详细的研究。
本文主要对两种形式的新型屈曲约束支撑的构造和试验进行研究。首先回顾了现有屈曲约束支撑的构造组成、理论研究、试验研究、耗能性能以及使用状况,分析这些屈曲约束支撑存在的问题。然后,针对现有屈曲约束支撑存在的问题,从概念层次提出新型屈曲约束支撑的构造组成。借助于有限元分析寻找新型屈曲约束支撑构造存在的不足,提出改进方案,进行改进,并结合有限元对其分析,采用循序渐进的过程来完善新型屈曲约束支撑的构造组成。基于以上研究,提出了两种构造更加合理的新型屈曲约束支撑,一种是由开槽的核心受力板、外约束槽钢和约束板条、填充板条和定位螺栓组成,另一种是由开蜂窝孔的核心受力板、外约束槽钢和约束板条组成。针对这两种新型屈曲约束支撑进行了理论研究,探讨了核心受力部件各要素和外约束部件设计的理论依据,提出新型屈曲约束支撑的设计流程,为新型屈曲约束支撑的设计提供理论基础。最后,采用低屈服钢材分别制作了两个试件,开展试验研究,检验这两种形式的新型屈曲约束支撑构造合理性,并考察新型屈曲约束支撑的累积塑性变形。试验研究发现,新型屈曲约束支撑两个试件分别在同一个荷载作用下拉压都达到屈服,说明了约束部件很好地抑制核心受力部件屈曲,使试件受力部件都能够实现全截面屈服,从而有力地证实了这两种形式的屈曲约束支撑构造合理;这两个试件的累积塑性变形远远大于FEMA450规定的140倍屈服位移,直接说明了这两种形式的新型屈曲约束支撑滞回耗能性能稳定优越。