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资料简介
毕业论文-内填混凝土钢管防屈曲耗能支撑的理论与设计方法研究,共106页,26545字
中文摘要
普通钢支撑在受压时存在屈曲问题,防屈曲耗能支撑通过约束单元的作
用提高了支撑的整体稳定性,使受力单元在达到全截面屈服后不会出现整体
失稳,具有很强的滞回耗能能力,因此在钢框架支撑体系和结构抗震加固中
得到了广泛的应用。
钢管防屈曲耗能支撑是清华大学聂建国教授提出的一种新型的防屈曲
耗能支撑。其一改传统外包约束的做法,将钢管作为受力单元,内填混凝土
作为约束单元,具有连接构造简单、施工方便、节省钢材等优点。
钢管防屈曲耗能支撑作为一种新型发明专利,国内外还没有人对其做过
相应的研究工作,本文主要从以下几方面对钢管防屈曲耗能支撑开展了一些
探索性的工作:
(1)根据防屈曲耗能支撑的一般分析方法,对钢管防屈曲耗能支撑进
行了理论分析,把握了防屈曲耗能支撑的工作原理,并提出了一般的设计流
程。
(2)对 9 个内填混凝土钢管和 3 个空钢管进行了试验研究,得到了内
填混凝土钢管的轴压全过程曲线。分析了径厚比、β值等参数对构件受力性
能的影响。
(3)用通用有限元软件 MSC Mentat/Marc 对试验结果进行了有限元计
算,并对钢管屈服后的局部屈曲行为进行了参数分析。
关键词:钢管防屈曲耗能支撑;径厚比;内填混凝土钢管;局部屈曲

ABSTRACT
Traditional steel braces will buckle when subjected to axial compression.
The buckling-restrained brace has a restraining part besides the core steel unit,
which can prevent the core steel unit from buckling. The buckling-restrained
brace has stable hysteresis characteristics even under high strains, so it is widely
used in the steel braced frames and Seismic Strengthening of structures.
The steel tube buckling-restrained brace with internal filled concrete is
proposed by Professor Nie Jianguo in Tsinghua University. This kind of
buckling-restrained braces use the steel tube as the core steel unit that transmits
axial force, and the filled concrete as the restraining part that prevents the steel
tube from buckling. It has many advantages, such as simple formation of the
connection, easy construction technology and low usage of steel.
As a new patent of invention, no one has ever conducted any research work
on the steel tube buckling-restrained braces. The work of this thesis mainly
includes following contents:
(1) The behavior of the steel tube buckling-restrained brace is studied by
theoretical method, based on the theory of the traditional buckling-restrained
brace. A general design procedure of the steel tube buckling-restrained brace is
proposed.
(2) 9 circular steel tubes filled with concrete and 3 circular hollow steel
tubes were tested. The P-εm curves are obtained in the tests. The influence of the
diameter-to-thickness D/t and βis analysed.
(3) A numerical model has been developed using the commercial software
MSC Mentat/Marc. The predicted results are in good agreement with the test
results. Parameter analysis of the diameter-to-thickness D/t to the local buckling
of the steel tube is carried out based on the numerical model.
III
Keywords: the steel tube buckling-restrained brace; diameter-to-thickness; the
steel tubes filled with concrete; local buckling

第 1 章 引言
目录
1.1 防屈曲耗能支撑的概念和发展历程 .......... 1
1.1.1 防屈曲耗能支撑的一般构造和作用原理........ 1
1.1.2 防屈曲耗能支撑的发展历程...... 3
1.1.3 防屈曲耗能支撑的应用... 5
1.2 本文的研究对象......... 5
1.3 有待研究的问题和主要研究工作... 7
1.3.1 有待研究的问题 ... 7
1.3.2 主要研究工作 ....... 7
1.4 本文研究工作的意义. 7
第 2 章 内填混凝土钢管防屈曲耗能支撑的理论分析 ... 9
2.1 内填混凝土钢管的局部屈曲性能... 9
2.1.1 圆钢管 ........ 9
2.1.2 方钢管 ...... 11
2.2 耗能支撑的一般分析方法.. 12
2.2.1 耗能支撑的整体稳定承载力推导....... 12
2.2.2 耗能支撑的稳定设计..... 13
2.2.3 耗能支撑的抗弯设计..... 14
2.2.4 耗能支撑的轴向变形要求........ 14
2.3 内填混凝土钢管耗能支撑的设计方法 .... 16
2.3.1 内填混凝土钢管耗能支撑的设计要求.......... 16
2.3.2 圆钢管耗能支撑的参数分析.... 16
2.3.3 方钢管耗能支撑的参数分析.... 18
2.3.4 内填混凝土钢管耗能支撑的构造设计.......... 20
2.3.5 内填混凝土钢管耗能支撑的设计流程.......... 22
2.4 本章小结 ....... 25
第 3 章 内填混凝土钢管防屈曲耗能支撑的试验研究 ..27
3.1 试验设计 ....... 27
3.1.1 试验目的 .. 27
3.1.2 试件设计 .. 27
3.1.3 材料性能 .. 29
3.1.4 加载和量测方案 . 30
3.2 试验结果 ....... 31
3.2.1 试验过程及破坏特征 .... 31
3.2.2 荷载-轴向变形关系曲线 .......... 41
3.2.3 荷载-截面应变关系曲线 .......... 43
3.2.4 构件轴向变形能力 ........ 44
3.2.5 内填混凝土对构件受力性能的影响 .. 46
3.2.6 β值的影响 ......... 47
3.3 本章小结 ....... 49
第 4 章 内填混凝土钢管局部屈曲的有限元分析 ..........51
4.1 有限元模型 ... 51
4.2 试验结果与计算结果比较 . 53
4.3 圆钢管局部屈曲的参数分析 ........ 56
4.4 本章小结 ....... 59
第 5 章 结论与展望 ...61
5.1 完成的主要工作及结论 ..... 61
5.2 关于开展进一步研究工作的建议 62
插图索引 ..........63
表格索引 ..........67
参考文献 ..........69
致谢 ..........73
声明
附录 A 外文资料书面翻译.. 77
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