新型FRP-鋼組合內(nèi)芯防屈曲耗能支撐性能研究.pdf

1、防屈曲耗能支撐（BRB）是高層建筑耗能減震的常用構(gòu)件，全鋼型BRB由于其制作簡單、組裝方便，目前應(yīng)用非常廣泛，其中一字型截面是最常用的截面形式之一。但試驗(yàn)研究表明，一字型截面形式的全鋼型BRB目前還存在以下問題:承載性能不足，特別是外約束剛度較小時(shí)，內(nèi)芯易發(fā)生多波整體屈曲，導(dǎo)致受壓性能較差;耗能性能不足，內(nèi)芯截面在拉壓過程中易形成薄弱點(diǎn)，內(nèi)芯端部區(qū)域易過早發(fā)生低周疲勞破壞，進(jìn)而影響其耗能性能。為彌補(bǔ)上述不足，作者首次提出了采用碳纖維增強(qiáng)

2、復(fù)合材料(CFRP)-鋼組合板作為內(nèi)芯的新型BRB，CFRP-鋼組合板是由鋼板和粘貼于其表面的CFRP布組成。本文對新型CFRP-鋼組合內(nèi)芯BRB進(jìn)行了性能研究。
　　首先對新型CFRP-鋼組合內(nèi)芯BRB進(jìn)行了擬靜力滯回性能試驗(yàn)研究。試驗(yàn)分為兩組，分別為外約束剛度較強(qiáng)的組裝式防屈曲耗能支撐(ABRB)和外約束剛度較弱的鋼管式防屈曲耗能支撐（SBRB），每種構(gòu)件均設(shè)計(jì)了相應(yīng)的普通全鋼型BRB作為對比構(gòu)件。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，分別對兩種不同

3、形式的BRB從破壞模式、滯回性能、承載力性能、塑性變形性能和剛度等方面進(jìn)行了比較分析。試驗(yàn)分析結(jié)果表明，對于外約束剛度較強(qiáng)的ABRB，采用CFRP-鋼組合板作為內(nèi)芯能夠使其屈曲變形沿縱向分布更均勻，截面受力也更均勻，對于其滯回耗能性能、承載力性能、塑性變形性能及剛度等方面均有較高的提升，并且這些性能的提升主要集中在內(nèi)芯進(jìn)入塑性變形階段，而CFRP布未完全剝離或被拉斷;對于外約束剛度較弱的SBRB，采用CFRP-鋼組合板作為內(nèi)芯也能夠?qū)ζ?/p>

4、滯回性能、承載力性能、塑性變形性能及剛度有一定程度的提升，但不能解決鋼管式BRB的本質(zhì)缺陷問題。
　　其次利用通用有限元軟件ABAQUS建立了兩種新型CFRP-鋼組合內(nèi)芯BRB及對應(yīng)的全鋼型BRB的有限元模型。對內(nèi)聚力單元做了詳細(xì)的介紹，建立了鋼板-膠層-CFRP布的有限元模型，并對有可能影響有限元數(shù)值模擬結(jié)果的各種因素進(jìn)行了討論。將有限元數(shù)值模擬得到的構(gòu)件試驗(yàn)過程和實(shí)際試驗(yàn)現(xiàn)象、滯回曲線進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)本文建立的有限元模型對兩