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首页防屈曲支撑节点板平面外稳定性研究——螺栓布置影响分析
"防屈曲支撑节点板平面外稳定承载力数值分析 (2010年) - 华侨大学学报(自然科学版),张继承,刘飞,江韬,彭兴黔" 这篇2010年的学术论文主要探讨了防屈曲支撑节点板在平面外稳定承载力方面的数值分析。研究人员设计了8种不同类型的节点板模型,并考虑了几何非线性和材料非线性的因素,通过偏心加载的方式进行了有限元分析。研究的重点在于理解不同构造形式对节点连接部位承载能力的影响。 研究发现,螺栓的布置对节点的平面外刚度和承载能力至关重要。理想的螺栓布置应使节点板的塑性铰线沿着板内最长路径扩展,这样可以最大化节点板的承载潜力。同时,论文建议节点板的平面尺寸不宜过大,因为过大的尺寸可能会降低平面外的承载力。此外,加劲肋的设置会影响节点板的应力分布和塑性变形的扩散,从而影响整体的稳定性。 防屈曲支撑框架体系(BRBF)是本文研究的背景,它是一种新型抗震框架结构,相较于传统的中心支撑和偏心支撑框架,BRBF在拉压状态下都能屈服而不屈曲,增强了能量耗散能力。与抗弯框架相比,BRBF在小震时具有更高的线弹性刚度,满足规范变形要求,在强震时则展现出更强的能量耗散性能。 论文详细介绍了建立有限元分析模型的过程,包括分析模型的结构方案,考虑了多种设计参数如节点板形状、支撑角度、连接板长度、加劲肋和螺栓位置等。这些研究结果对于实际工程设计和应用提供了理论依据,有助于优化防屈曲支撑节点板的设计,提高其在地震或其他荷载下的稳定性和安全性。
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第 31 卷 第 2 期 华 侨 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) Vol .31 No .2
2010 年 3 月 Journal of Huaqiao University (Natural Science) Mar .2010
文章编号 : 1000‐5013(2010)02‐0210‐05
防 屈 曲 支 撑 节 点 板 平 面 外 稳 定 承 载 力 数 值 分 析
张继承
1
,刘飞
2
,江韬
2
,彭兴黔
3
(1 .长江大学 城市建设学院 ,湖北 荆州 434023 ;
2 .同济大学 土木工程学院 ,上海 200092 ;
3 .华侨大学 土木工程学院 ,福建 泉州 362021)
摘要 : 设计 8 种不同种类节点板的模型 ,考虑几何非线性和材料非线性 ,对模型的偏心加载平面外稳定承载
力进行有限元分析 ,研究不同构造形式对于节点连接部位承载能力的影响因素 .研究结果表明 ,影响节点平面
外刚度和承载能力的因素中 ,螺栓的布置是最重要的关键因素之一 畅 螺栓布置要尽可能使节点板的塑性铰线
沿着面内最长的路径扩展开 ,才能充分发挥节点板的承载能力 畅 此外 ,节点板平面尺寸宜设计小些 ,尺寸大的
板反而会减小面外承载力 ;节点板的加劲肋会影响节点板的应力分布和塑性扩散畅
关键词 : 防屈曲支撑 ;数值模拟 ;平面外刚度 ;非线性有限元
中图分类号 : TU 391 文献标识码 : A
传统的带支撑框架有中心支撑框架和偏心支撑框架 ,中震和强震时 ,支撑会受压屈曲和受拉屈服 ,
支撑的屈曲不利于能量耗散 .屈曲约束支撑框架体系 (BRBF)是新近出现并逐渐得到应用的一种抗震
框架体系 ,在受拉和受压时都可屈服而不屈曲 ,克服了传统支撑体系的特点 ,在国内外得到广泛的研
究
[1桘4]
.与抗弯钢框架和普通支撑框架相比 ,BRBF 有以下 2 个优点
[1]
畅 (1 ) 与抗弯框架相比 ,小震时
BRBF 线弹性刚度高 ,可以很容易地满足规范的变形要求畅 (2) 由于可以受拉 、受压屈服 ,BRBF 消除了
传统中心支撑框架的支撑屈曲问题 ,在强震时有更强和更稳定的能量耗散能力 .本文主要研究屈曲支撑
和框架连接部位节点板的平面外受力性能 ,为实际工程设计和应用提供参考 .
1 有限元分析模型的建立
1 .1 分析模型的结构方案
根据防屈曲支撑已有的研究成果和工程经验 ,设计 8 种节点板的分析模型 畅 在设计中 ,充分考虑了
节点板形式 、支撑角度 、连接板长度 、加劲肋设置 、螺栓分布位置等因素的影响 畅 表 1 为 8 种模型的主要
参数 ,图 1 为设计模型的示意图 .表 1 中 :
α
为角度 ;e 为偏心距 ;d
S
,d
N
,d 分别为支撑板厚 、节点板后和
表 1 分析模型的主要参数
Tab .1 Main parameters of analysis model
模型
A
S
/mm × mm d
S
/mm A
N
/mm × mm d
N
/mm
d/mm 螺栓直径
α
/(°) e/mm
1 |180 × 120 z9 254 × 254 种9 c8 鬃M24 殚45 眄10
2 |180 × 120 z9 282 × 282 种9 c8 鬃M24 殚45 眄10
3 |180 × 120 z9 282 × 282 种9 c8 鬃M24 殚45 眄10
4 |120 × 120 z9 204 × 204 种9 c6 鬃M24 殚45 眄10
5 |120 × 120 z9 204 × 204 种9 c6 鬃M24 殚45 眄10
6 |120 × 120 z9 204 × 204 种9 c6 鬃M24 殚45 眄10
7 |160 × 120 z9 290 × 204 种9 c4 鬃M20 殚55 眄8
8 |160 × 120 z9 290 × 204 种9 c4 鬃M20 殚55 眄8
收稿日期 : 2009‐03‐27
通信作者 : 张继承 (1976‐) ,男 ,讲师 ,主要从事结构工程的研究 .E‐mail :zhangjc1976@ hotmail .com .
基金项目 : 湖北省自然科学基金资助项目(2008CDZ082)
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