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碟簧-钢绞线组合自复位防屈曲支撑滞回性能
1
作者
鲁军凯
戴首昆
+4 位作者
许国山
李文鹏
李金平
李毅飞
许兴哲
《湖南大学学报(自然科学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第7期83-94,共12页
为解决传统自复位防屈曲支撑变形能力不足的问题,提出一种碟簧-钢绞线组合自复位防屈曲支撑(Disc Spring-Steel Tendon Self-centering Buckling-restrained Brace,DT-SCB).DT-SCB采用串联的钢绞线及碟簧组成的复位系统提供复位能力,通...
为解决传统自复位防屈曲支撑变形能力不足的问题,提出一种碟簧-钢绞线组合自复位防屈曲支撑(Disc Spring-Steel Tendon Self-centering Buckling-restrained Brace,DT-SCB).DT-SCB采用串联的钢绞线及碟簧组成的复位系统提供复位能力,通过两个并联的一字型内芯耗散地震能量.介绍了DT-SCB构造、各阶段工作机理及恢复力模型.建立有限元模型,研究复位比率αsc、钢绞线与碟簧组刚度比K1、复位元件与耗能系统刚度比K2等参数对支撑滞回性能、自复位效果及耗能能力的影响.研究结果表明:提出的DT-SCB恢复力模型与模拟结果吻合较好,所有DT-SCB支撑在最大加载位移(2.5%轴向应变)内未发生明显破坏,支撑滞回曲线呈旗帜型特征,且具有稳定的耗能能力.相比于传统基于钢绞线的自复位防屈曲支撑,DT-SCB具有更强的变形能力.DT-SCB最大残余变形随复位比率αsc提高显著减小,而刚度比K1的增加会削弱复位比率对支撑残余变形的控制效果.钢绞线与碟簧组刚度比过大(K1≥2.0)会导致碟簧组提前被压平,进而降低支撑的变形能力.DT-SCB耗能能力受刚度比K2影响较大,其等效黏滞阻尼比随刚度比K2的增大而降低.罕遇地震下支撑-框架结构非线性时程分析结果表明,DT-SCB可以有效减少结构的最大层间位移角及残余层间位移角,提高结构抗震性能.
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关键词
自复位防屈曲支撑
碟簧
钢绞线
数值模拟
滞回性能
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职称材料
组合碟簧自复位防屈曲支撑滞回性能试验
2
作者
丁玉坤
郑帅康
《哈尔滨工业大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期1-9,共9页
为控制防屈曲支撑(BRB)的残余变形,采用碟簧自复位系统(DS)和BRB并联形成自复位防屈曲支撑(SBRB)。通过拟静力试验考察组合碟簧刚度、端部连接、复位比率等对SBRB滞回性能的影响。结果表明:与BRB相比,SBRB的残余变形大幅降低;SBRB表现...
为控制防屈曲支撑(BRB)的残余变形,采用碟簧自复位系统(DS)和BRB并联形成自复位防屈曲支撑(SBRB)。通过拟静力试验考察组合碟簧刚度、端部连接、复位比率等对SBRB滞回性能的影响。结果表明:与BRB相比,SBRB的残余变形大幅降低;SBRB表现出旗型的滞回曲线,试验后期钢板支撑受拉断裂,其他部件保持完好;SBRB试件中DS部分和BRB部分分别是承载力和累积耗能的主要来源;由于组合碟簧间的摩擦等作用,DS部分的耗能占整个SBRB耗能的23%~36%;其他构造相同时,采用组合碟簧刚度较大的DS部分启动后承载力增幅较多,且DS部分启动力较大的复位比率也较大,残余变形更小。总体上,端部连接形式对残余变形影响不大,刚接SBRB试件因承受额外的端部弯矩,钢板支撑断裂更早,铰接SBRB试件表现出更好的耗能能力。随复位比率增大,SBRB的残余变形逐渐减小,为有效地控制支撑残余变形,同时避免对DS部分要求过高,复位比率宜取0.7~0.9。
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关键词
自复位防屈曲支撑
组合碟簧
滞回性能
端部连接
复位
比率
残余变形
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职称材料
改进的三线性自复位防屈曲支撑结构非线性位移比
被引量:
7
3
作者
刘璐
刘越
《土木工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2018年第A01期80-84,共5页
自复位防屈曲支撑框架结构(SCBRBF)兼具耗能和自复位能力,日渐受到国内外学者的关注。不同于以往广泛采用的双线性模型,它具有独特的三线性恢复力模型。前期研究提出了考虑三线性恢复力模型的等强度位移比(C_R)计算公式(即C_R-R-T关系)...
自复位防屈曲支撑框架结构(SCBRBF)兼具耗能和自复位能力,日渐受到国内外学者的关注。不同于以往广泛采用的双线性模型,它具有独特的三线性恢复力模型。前期研究提出了考虑三线性恢复力模型的等强度位移比(C_R)计算公式(即C_R-R-T关系),但在周期为0.3s左右误差较大。针对此,该文将给出三种改进的公式。以回归时采用的数据(精确解)和另一组地震动的C_R平均值作为两组基准,比较了3种改进公式的效果,并分析了不同参数组合对C_R误差值的影响。另外,若采用基于双线性恢复力模型提出的C_R公式评估SCBRBF的反应,需要将SCBRBF的三线性恢复力模型简化为双线性模型(采用等屈服力和屈服位移的等效原则)。此前采用等屈服力和屈服位移的等效原则,发现双线性公式用于计算SCBRBF时误差较大。为排除不同等效原则在双线性模型计算SCBRBF时误差的影响,该文采用另一种也较为合理的双线性等效原则对其进行评估。发现即使采用不同的等效原则,双线性位移比公式用于SCBRBF仍然会造成较大误差。
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关键词
自复位防屈曲支撑
三线性恢复力
双线性恢复力
非线性位移比
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职称材料
含自复位伸臂桁架的超高层结构地震响应研究
4
作者
刘琦璇
杨参天
+2 位作者
安楠
王心宇
刘谦敏
《地震工程与工程振动》
CSCD
北大核心
2022年第5期204-210,共7页
为了研究自复位防屈曲支撑(SCBRB)对超高层结构震时最大变形和震后残余变形的协同控制效果,本研究选取一栋75层、高度为344.85 m、伸臂桁架腹杆为防屈曲支撑(BRB)的超高层建筑作为原型结构,以此为基础设计了伸臂桁架的腹杆为SCBRB的案...
为了研究自复位防屈曲支撑(SCBRB)对超高层结构震时最大变形和震后残余变形的协同控制效果,本研究选取一栋75层、高度为344.85 m、伸臂桁架腹杆为防屈曲支撑(BRB)的超高层建筑作为原型结构,以此为基础设计了伸臂桁架的腹杆为SCBRB的案例结构。建立了2个超高层案例结构的弹塑性分析模型,并开展了非线性时程分析,对比了结构关键地震响应,验证了SCBRB对超高层结构震时最大变形和震后残余变形控制效果。结果表明:将框架-核心筒-伸臂桁架抗侧力体系的超高层结构的伸臂桁架中的BRB腹杆替换为设计参数合理的SCBRB腹杆,结构最大层间位移角可满足规范要求。采用2种腹杆的结构层间位移角分布模式一致,且SCBRB腹杆的最大层间位移角控制效果略优于BRB腹杆。相比于BRB腹杆,SCBRB腹杆在地震作用下残余变形更小,具有更好的自复位能力。SCBRB腹杆可有效提升框架-核心筒-伸臂桁架混合抗侧力体系的超高层结构的自复位能力,控制结构震后残余变形。基于SCBRB可实现超高层结构震时最大变形和震后残余变形的协同控制,本研究的相关成果可为超高层建筑的设计和相关研究提供参考。
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关键词
超高层建筑
自复位防屈曲支撑
防
屈曲
支撑
地震响应
震后残余变形
震时最大变形
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职称材料
题名
碟簧-钢绞线组合自复位防屈曲支撑滞回性能
1
作者
鲁军凯
戴首昆
许国山
李文鹏
李金平
李毅飞
许兴哲
机构
东北林业大学土木与交通学院
哈尔滨工业大学土木工程学院
出处
《湖南大学学报(自然科学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第7期83-94,共12页
基金
国家自然科学基金资助项目(51978213,51908108)
黑龙江省自然科学基金资助项目(LH2022E005)
国家大学生创新创业训练计划项目(20220225273)。
文摘
为解决传统自复位防屈曲支撑变形能力不足的问题,提出一种碟簧-钢绞线组合自复位防屈曲支撑(Disc Spring-Steel Tendon Self-centering Buckling-restrained Brace,DT-SCB).DT-SCB采用串联的钢绞线及碟簧组成的复位系统提供复位能力,通过两个并联的一字型内芯耗散地震能量.介绍了DT-SCB构造、各阶段工作机理及恢复力模型.建立有限元模型,研究复位比率αsc、钢绞线与碟簧组刚度比K1、复位元件与耗能系统刚度比K2等参数对支撑滞回性能、自复位效果及耗能能力的影响.研究结果表明:提出的DT-SCB恢复力模型与模拟结果吻合较好,所有DT-SCB支撑在最大加载位移(2.5%轴向应变)内未发生明显破坏,支撑滞回曲线呈旗帜型特征,且具有稳定的耗能能力.相比于传统基于钢绞线的自复位防屈曲支撑,DT-SCB具有更强的变形能力.DT-SCB最大残余变形随复位比率αsc提高显著减小,而刚度比K1的增加会削弱复位比率对支撑残余变形的控制效果.钢绞线与碟簧组刚度比过大(K1≥2.0)会导致碟簧组提前被压平,进而降低支撑的变形能力.DT-SCB耗能能力受刚度比K2影响较大,其等效黏滞阻尼比随刚度比K2的增大而降低.罕遇地震下支撑-框架结构非线性时程分析结果表明,DT-SCB可以有效减少结构的最大层间位移角及残余层间位移角,提高结构抗震性能.
关键词
自复位防屈曲支撑
碟簧
钢绞线
数值模拟
滞回性能
Keywords
self-centering buckling-restrained brace
disc spring
steel tendon
numerical simulation
hyster⁃etic behavior
分类号
TU391 [建筑科学—结构工程]
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职称材料
题名
组合碟簧自复位防屈曲支撑滞回性能试验
2
作者
丁玉坤
郑帅康
机构
结构工程灾变与控制教育部重点实验室(哈尔滨工业大学)
土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室(哈尔滨工业大学)
哈尔滨工业大学土木工程学院
出处
《哈尔滨工业大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期1-9,共9页
基金
国家自然科学基金(51878217,52378149)。
文摘
为控制防屈曲支撑(BRB)的残余变形,采用碟簧自复位系统(DS)和BRB并联形成自复位防屈曲支撑(SBRB)。通过拟静力试验考察组合碟簧刚度、端部连接、复位比率等对SBRB滞回性能的影响。结果表明:与BRB相比,SBRB的残余变形大幅降低;SBRB表现出旗型的滞回曲线,试验后期钢板支撑受拉断裂,其他部件保持完好;SBRB试件中DS部分和BRB部分分别是承载力和累积耗能的主要来源;由于组合碟簧间的摩擦等作用,DS部分的耗能占整个SBRB耗能的23%~36%;其他构造相同时,采用组合碟簧刚度较大的DS部分启动后承载力增幅较多,且DS部分启动力较大的复位比率也较大,残余变形更小。总体上,端部连接形式对残余变形影响不大,刚接SBRB试件因承受额外的端部弯矩,钢板支撑断裂更早,铰接SBRB试件表现出更好的耗能能力。随复位比率增大,SBRB的残余变形逐渐减小,为有效地控制支撑残余变形,同时避免对DS部分要求过高,复位比率宜取0.7~0.9。
关键词
自复位防屈曲支撑
组合碟簧
滞回性能
端部连接
复位
比率
残余变形
Keywords
self-centering buckling-restrained brace
stacked disc springs
hysteretic behavior
end connection
self-centering ratio
residual deformation
分类号
TU393 [建筑科学—结构工程]
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职称材料
题名
改进的三线性自复位防屈曲支撑结构非线性位移比
被引量:
7
3
作者
刘璐
刘越
机构
哈尔滨工业大学(威海)
出处
《土木工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2018年第A01期80-84,共5页
基金
山东省自然科学基金(ZR2018QEE007)
国家自然科学基金(51308169
+1 种基金
51678208)
横向课题(ITJAHMZ001701)
文摘
自复位防屈曲支撑框架结构(SCBRBF)兼具耗能和自复位能力,日渐受到国内外学者的关注。不同于以往广泛采用的双线性模型,它具有独特的三线性恢复力模型。前期研究提出了考虑三线性恢复力模型的等强度位移比(C_R)计算公式(即C_R-R-T关系),但在周期为0.3s左右误差较大。针对此,该文将给出三种改进的公式。以回归时采用的数据(精确解)和另一组地震动的C_R平均值作为两组基准,比较了3种改进公式的效果,并分析了不同参数组合对C_R误差值的影响。另外,若采用基于双线性恢复力模型提出的C_R公式评估SCBRBF的反应,需要将SCBRBF的三线性恢复力模型简化为双线性模型(采用等屈服力和屈服位移的等效原则)。此前采用等屈服力和屈服位移的等效原则,发现双线性公式用于计算SCBRBF时误差较大。为排除不同等效原则在双线性模型计算SCBRBF时误差的影响,该文采用另一种也较为合理的双线性等效原则对其进行评估。发现即使采用不同的等效原则,双线性位移比公式用于SCBRBF仍然会造成较大误差。
关键词
自复位防屈曲支撑
三线性恢复力
双线性恢复力
非线性位移比
Keywords
self-centering buckling-restrained brace
trilinear hysteresis
bilinear hysteresis
nonlinear displacement ratio
分类号
TU311.3 [建筑科学—结构工程]
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职称材料
题名
含自复位伸臂桁架的超高层结构地震响应研究
4
作者
刘琦璇
杨参天
安楠
王心宇
刘谦敏
机构
北京建筑大学土木与交通工程学院
北京建筑大学大型多功能振动台阵实验室
北京市建筑设计研究院有限公司
出处
《地震工程与工程振动》
CSCD
北大核心
2022年第5期204-210,共7页
基金
国家自然科学基金项目(51808029)
北京建筑大学建大英才项目(JDYC20200306)
北京建筑大学市属高校基本科研业务费专项资金项目(X20173)。
文摘
为了研究自复位防屈曲支撑(SCBRB)对超高层结构震时最大变形和震后残余变形的协同控制效果,本研究选取一栋75层、高度为344.85 m、伸臂桁架腹杆为防屈曲支撑(BRB)的超高层建筑作为原型结构,以此为基础设计了伸臂桁架的腹杆为SCBRB的案例结构。建立了2个超高层案例结构的弹塑性分析模型,并开展了非线性时程分析,对比了结构关键地震响应,验证了SCBRB对超高层结构震时最大变形和震后残余变形控制效果。结果表明:将框架-核心筒-伸臂桁架抗侧力体系的超高层结构的伸臂桁架中的BRB腹杆替换为设计参数合理的SCBRB腹杆,结构最大层间位移角可满足规范要求。采用2种腹杆的结构层间位移角分布模式一致,且SCBRB腹杆的最大层间位移角控制效果略优于BRB腹杆。相比于BRB腹杆,SCBRB腹杆在地震作用下残余变形更小,具有更好的自复位能力。SCBRB腹杆可有效提升框架-核心筒-伸臂桁架混合抗侧力体系的超高层结构的自复位能力,控制结构震后残余变形。基于SCBRB可实现超高层结构震时最大变形和震后残余变形的协同控制,本研究的相关成果可为超高层建筑的设计和相关研究提供参考。
关键词
超高层建筑
自复位防屈曲支撑
防
屈曲
支撑
地震响应
震后残余变形
震时最大变形
Keywords
supertall building
self-centering buckling restrained brace
buckling restrained brace
seismic response
residual deformation after earthquake
maximum deformation during earthquake
分类号
TU973 [建筑科学—结构工程]
TU352 [建筑科学—结构工程]
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职称材料
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作者
出处
发文年
被引量
操作
1
碟簧-钢绞线组合自复位防屈曲支撑滞回性能
鲁军凯
戴首昆
许国山
李文鹏
李金平
李毅飞
许兴哲
《湖南大学学报(自然科学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
2
组合碟簧自复位防屈曲支撑滞回性能试验
丁玉坤
郑帅康
《哈尔滨工业大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
3
改进的三线性自复位防屈曲支撑结构非线性位移比
刘璐
刘越
《土木工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2018
7
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职称材料
4
含自复位伸臂桁架的超高层结构地震响应研究
刘琦璇
杨参天
安楠
王心宇
刘谦敏
《地震工程与工程振动》
CSCD
北大核心
2022
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