LP钢板一字内芯防屈曲支撑设计方法与抗震性能研究

摘要

防屈曲支撑自提出以来便受到了国内外大量研究学者的广泛关注。传统的一字内芯防屈曲支撑，其耗能内芯通常由加强段、过渡段和屈曲段三部分组成。为了保证内芯屈曲段能够进入全截面屈服，通常在内芯加强段和过渡段焊接加劲肋以此来保证对内芯端部的约束。但是，焊接加劲肋不可避免的对内芯的疲劳性能产生不利影响，使得防屈曲支撑在焊缝处发生断裂。同时焊接的加劲肋也会引起耗能内芯的刚度突变，导致在此处产生应力集中，使得耗能内芯在此处出现局部的破坏。
　　本文提出一种基于LP钢板(纵向变厚度钢板)的新型一字内芯防屈曲支撑。该支撑采用LP钢板作为其内芯构件。此种LP钢板一字内芯防屈曲支撑与普通支撑相比其主要优点在于它避免了在内芯屈曲段及其附近甚至在整个内芯上进行焊接，从而减小甚至消除了残余焊接应力对防屈曲支撑疲劳性能的不利影响。同时，此类新型防屈曲支撑还可以简化防屈曲支撑的制作加工工艺，且并不明显提高造价。
　　针对此种LP钢板一字内芯防屈曲支撑，本文研究内容及相关成果如下：
　　(1)提出了LP钢板防屈曲支撑内芯的构造设计方法，确定出其设计时应考虑的重要的控制参数。通过ABAQUS有限元软件分析了多组防屈曲支撑的力学性能，并通过仿真分析结果确定关键参数的取值范围；
　　(2)对新型LP钢板内芯防屈曲支撑的局部稳定性能进行了分析，通过数值模拟确定了LP钢板防屈曲支撑内芯最小屈曲波长选取系数与宽厚比之间的函数关系，并发现当耗能内芯的宽厚比小于7时，研究了需要考虑耗能内芯两个方向屈曲的内芯宽厚比限值。基于以上结果，研究了LP钢板内芯局部稳定性设计方法。
　　(3)设计了两种不同构造形式的足尺LP钢板一字内芯防屈曲支撑，并首次对这种新型防屈曲支撑进行拟静力试验研究。拟静力试验研究结果表明，两种防屈曲支撑弹性阶段的力学性能与设计值十分接近，弹塑性阶段的滞回曲线饱满、稳定，有较好的耗能能力。试验结果验证了本文所提的基于LP钢板一字内芯防屈曲支撑用于实际工程是可行性。基于以上试验研究结果，本文还并给出了端部加劲肋和内芯构件变宽度部位的设计建议。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 LP钢板研究现状

1.3 防屈曲支撑国内外研究进展

1.4 研究内容及研究方法

第2章 LP钢板一字内芯构造设计

2.1 引言

2.2 LP钢板一字内芯的关键参数设计

2.3 厚度变化段设计方法

2.4 LP钢板一字内芯设计实例

2.5 本章小结

第3章 LP钢板一字内芯防屈曲支撑局部稳定性设计

3.1 前言

3.2 LP钢板一字内芯屈曲过程的数值模拟

3.3 LP钢板一字内芯屈曲时屈曲波长以及其接触力计算

3.4 LP钢板一字内芯屈曲时最小屈曲半波长数值分析

3.5 LP钢板一字内芯防屈曲支撑局部稳定性设计

3.6 本章小结

第4章 LP钢板一字内芯防屈曲支撑的试验研究

4.1 引言

4.2 LP钢板一字内芯防屈曲支撑构件设计

4.3拟静力试验

4.4试验结果以及分析

4.5本章小结

结论与展望

参考文献

声明

致谢