[發(fā)明專利]一種自復(fù)位屈曲約束支撐的滯回性能分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310391960.0
• 申請(qǐng)日: 2013-09-02
• 公開（公告）號(hào): CN103440383A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周臻;王維影;何賢亭;吳京;王春林;孟少平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50;G06F19/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開了一種自復(fù)位屈曲約束支撐基于流變模型的滯回性能分析方法，屬抗震結(jié)構(gòu)的數(shù)值分析與設(shè)計(jì)領(lǐng)域，涉及程序編制和軟件開發(fā)。

背景技術(shù)

屈曲約束支撐是利用核心鋼材往復(fù)拉壓屈服耗能的減震元件，一般主要由承受軸向荷載的核心耗能部分與防止核心部分產(chǎn)生整體或局部屈曲的側(cè)向約束機(jī)構(gòu)組成。由于其具有穩(wěn)定的滯回性能與良好的耗能能力，近年來在抗震結(jié)構(gòu)中得到了越來越多的應(yīng)用。然而，由于支撐屈服后的剛度較低，屈曲約束支撐結(jié)構(gòu)在強(qiáng)地震后易于產(chǎn)生較大的殘余變形，從而可能導(dǎo)致建筑維修成本與修復(fù)難度的大幅增加。因此，如何減小BRB的殘余變形是促使其在實(shí)際工程中進(jìn)一步推廣應(yīng)用的關(guān)鍵問題。

自復(fù)位屈曲約束支撐在傳統(tǒng)屈曲約束支撐中引入自復(fù)位部分，使支撐在地震過程中始終具有自復(fù)位功能，即在震后能夠恢復(fù)到初始位置，從而大幅減小甚至消除支撐的殘余變形。該自復(fù)位部分一般由預(yù)應(yīng)力筋、內(nèi)外套管和端板構(gòu)成。內(nèi)套管右端與核心板焊接，另一端則保持自由狀態(tài)；外套管左端與核心板焊接，另一端自由。兩側(cè)端板上均開設(shè)孔槽以使核心板穿過，并且使端板能夠沿核心板自由滑動(dòng)。圖1給出了自復(fù)位屈曲約束支撐的剖面示意及其工作機(jī)理。初始狀態(tài)時(shí)(圖1(a))，預(yù)先張拉的預(yù)應(yīng)力筋將兩側(cè)端板緊緊頂在內(nèi)外管兩端，并通過錨具錨固與端板上。當(dāng)支撐受拉時(shí)(圖1(b))，內(nèi)外套管隨著核心板伸長向兩側(cè)運(yùn)動(dòng)，并且在焊接端頂推端板克服初始預(yù)張力，從而帶動(dòng)纖維筋被拉伸；當(dāng)支撐受壓時(shí)(圖1(b))，內(nèi)外套管自由端(非焊接端)反向推動(dòng)另一側(cè)端板，同樣在克服預(yù)張力后帶動(dòng)纖維筋被拉伸。因此，無論支撐受拉還是受壓，兩側(cè)端板在內(nèi)外套管的作用下始終產(chǎn)生相反運(yùn)動(dòng)，保證預(yù)應(yīng)力筋在支撐往復(fù)受力過程中始終被拉伸，從而能夠提供支撐自復(fù)位所需要的恢復(fù)力，確保支撐在地震作用后能夠回到初始位置。

雖然自復(fù)位屈曲約束支撐具有良好的滯回性能(耗能能力與自復(fù)位能力)，但由于其構(gòu)造較為復(fù)雜，因此影響自復(fù)位屈曲約束支撐性能的參數(shù)較多，如：初始預(yù)張力大小、核心板截面尺寸、預(yù)應(yīng)力筋截面積、內(nèi)外套管截面尺寸等。在將自復(fù)位屈曲約束支撐應(yīng)用于抗震結(jié)構(gòu)時(shí)，需要掌握不同參數(shù)下自復(fù)位屈曲約束支撐的滯回性能，為確定其關(guān)鍵部件尺寸和進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)。與傳統(tǒng)屈曲約束支撐相比，自復(fù)位部分的引入使支撐的滯回性能更為復(fù)雜，傳統(tǒng)的屈曲約束支撐滯回性能分析方法不再適用。因此，針對(duì)這一新型的抗震耗能支撐，目前尚沒有簡(jiǎn)便有效的方法能夠快速分析其滯回性能，僅能依靠擬靜力試驗(yàn)與非線性有限元軟件進(jìn)行。擬靜力試驗(yàn)雖然能夠最真實(shí)地反映自復(fù)位屈曲約束支撐的滯回性能，但試件加工與試驗(yàn)測(cè)試等費(fèi)用高、代價(jià)大，且一根試件只能評(píng)估一種參數(shù)組合影響下的滯回性能。非線性有限元軟件雖然能夠建立自復(fù)位屈曲約束支撐的仿真模型并進(jìn)行參數(shù)化分析，但自復(fù)位約束支撐的構(gòu)造復(fù)雜，建模難度大，且其中包含材料非線性、接觸非線性與幾何非線性的綜合影響，計(jì)算收斂困難，難以在工程應(yīng)用中推廣。因此，需要建立一種力學(xué)概念明確且簡(jiǎn)便有效的自復(fù)位屈曲約束支撐滯回性能的快速分析方法。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明提供一種能快速、準(zhǔn)確描述支撐在往復(fù)受力過程中核心板的彈塑性變形、等向強(qiáng)化作用、拉壓響應(yīng)不對(duì)稱和自復(fù)位體系的自復(fù)位恢復(fù)等特征的自復(fù)位屈曲約束支撐的滯回性能分析方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明的自復(fù)位屈曲約束支撐滯回性能分析方法，包括如下步驟：

1）建立自復(fù)位屈曲約束支撐概念模型：

首先將自復(fù)位屈曲約束支撐的滯回特征分解為如下兩部分：通過循環(huán)往復(fù)變形耗能的屈曲約束支撐部分和提供彈性恢復(fù)力的自復(fù)位部分；

將一個(gè)第一彈簧與流變?cè)⒙?lián)后再與一個(gè)第二彈簧串聯(lián)，來模擬自復(fù)位屈曲約束支撐的耗能部分，用所述第一彈簧的剛度來模擬核心板的屈服后剛度，用所述第二彈簧的剛度來模擬核心板的初始彈性剛度，用所述流變?cè)奈灰苼砟M核心板屈服后的塑性位移；用一個(gè)第三彈簧來模擬自復(fù)位屈曲約束支撐的自復(fù)位部分，用所述第三彈簧的剛度來模擬自復(fù)位部分啟動(dòng)前的初始剛度和啟動(dòng)后的剛度；