销钉位置对双管式防屈曲支撑的性能影响分析.docVIP

PAGE  PAGE 5 销钉位置对双管式防屈曲支撑的性能影响分析 　　摘要：采用ANSYS有限元软件，对双管式防屈曲支撑的性能进行模拟分析。通过模态分析和拟静力加载分析对比这两个方案的优劣性。结果表明：双管式防屈曲支撑是一种优良的耗能构件，该构件在实际应用中将销钉安装于内管中间位置效果良好，起到了固定外管位置的作用而且不影响支撑的应力分布，保持了良好的滞回耗能能力。 　　Abstract： The performance of double-tube buckling-restrained brace is studied in the thesis by using ANSYS finite element software.Through the modal analysis and the quasi static load analysis， comparative analysis on the advantages and disadvantages of two models is made.The results indicate that： double-tube buckling-restrained brace is a kind of excellent brace with good energy dissipation capacity. It is better to install the pin bolt in the middle of double-tube buckling-restrained brace in the actual application than installing them on two side of brace. The pin bolt plays an important role in fixed outside tube position and does not affect the supportstress distribution， and keeps good hysteretic energy dissipation capacity. 　　关键词：双管式防屈曲支撑；销钉位置；模态分析；拟静力加载 　　Key words： double-tube buckling-restrained brace；location of pin bolt；modal analysis；quasi static load 　　中图分类号：TU399 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）34-0125-03 　　0 引言 　　防屈曲支撑是一种新型的耗能减震支撑构件，其通常是由低屈服强度支撑内芯，以及外围约束构件组成。在大震作用下外套管的起约束作用，支撑内芯的全截面能够全面屈服，从而达到耗能减震的目的。目前对于防屈曲支撑的研究和工程应用主要集中在钢管混凝土约束的约束形式，相对而言纯钢管约束的支撑形式研究较少[1，2]，特别是针对双管式防屈曲支撑的研究主要以实验研究[3]为主，未给出可行性的方案。本论文就销钉位置对双管式防屈曲支撑（如图1）的影响进行了有限元模拟分析。 　　1 结构模型的建立 　　①单元的定义。本文采用ANSYS有限元软件，选取八节点实体单元SOLID45模型的模拟结果较为接近理论值。接触问题选用面面接触来模拟本次研究，模拟中外管上的接触面使用Targe170单元定义，Conta174单元定义内管上的约束单元。②材料属性。本次模拟试验中采用20号钢作为防屈曲支撑的内外管，屈服强度为245MPa，泊松比为0.3，弹性模量为2.06×105MPa。③模型建立。构建a、b两个尺寸完全相同模型，内管长为1360，外管1340，外管外直径60，管厚4.5，内管外直径45，管厚3.5。内外管的间保持均匀缝隙。在外管的两侧钢板尺寸为100×80×12。销钉位置不同，模型a在管件最中间设置一根3×3×52的细长杆件作为简化的销钉；模型b在外管Z方向两端管口处分别设置一根同样尺寸的销钉；模型a、b销钉均贯穿内外管固定在外管。④约束。两端约束条件为：左端约束X、Y、Z方向的三个平动自由度，释放三个转动自由度；右端约束X、Y方向的两个平动自由度，释放X、Y、Z方向的三个转动自由度以及Z方向的横向自由度[4]。 　　2 模态分析 　　分块法作为此次模态分析中模态提取方法，将模态提取数量设置为10。零频率只出现了一个，因此由第二阶模态开始分析比较。 　　由图2、图3比较可以看出，由于模型a销钉位置设置在内管中间，使得变形量最大位置发生了变化，变形量大的位置在销钉两侧而销钉位置的变形量较小。在模型b中由于外管口处