开孔十字型屈曲约束支撑的有限元分析

-i = W
⑵
式中:* —十字型内芯非开孔段截面面积； !—————十字型内芯截面开孔｝度'0(#
!"! - * +.,/
屈曲约束支撑涉及的承载力包括屈服承载力和
极限承载力，屈服承载力主要用于结构的弹塑性分 析，是支撑第一次进入屈服耗能时所受到的轴向力+ 极承载力主要用于屈曲约束支撑的节点及连接设
计，
十字型支撑 开孔十字型屈曲约束支撑
开孔十字型屈曲约束支撑 开 十字型屈曲约束支撑
开孔
> >
4 ?
R=3 ]t---------------------
*
=
图(内芯开孔BC图
6 ) 01D&'(>6
开孔
: 所 ，;<=3
内芯的
二等 点处开孔，为单排开孔(
的
向
孔 为 (；;<=4
内芯的 7 点 开孔，
为双排开孔'
强 的 承载力# 计算公式 ：
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1!2
!'()*! &"&!"
342
式中:$%——内 &—内 !———
"———— !"$ 0 *21 3
选 !的 构
截面面积；
所选钢材屈强度+
， j 151；
强
， j #5#6#
｝的
行计算， d
式， 计算 9构 的 度为
4350mm,设计承载力为6&8,设计出与之相适应的
用 性时 , 部2
和 的 用， 由
材料，
可以
忽略，所以切向行为为“无摩擦”，
和外围单元
间接触面的法向行为为“硬接触”，允许接触后分
+ !%& /012345678
本次数值模拟采用的约束类型为“耦合的”，是
在核心单元最左端截面处和穿过截面形心的 :
8" 约束”，; C@DE12FG!"
PQ:;ORSTU"VWX-YZ./#
!"# !* +",#$%!"&'()
为了支撑能够满足设计承载力的要求 !对已知
-.GVWX (!2d$@ef.Ggh%$%%'ij<
字型内芯钢号，按公式1进行开孔截面的横截面尺
r/s#
(*) +&,
'1(
式中：Ac——十字型内芯开孔截面面积+ f———十字型内芯钢材强度设计值# 非开孔的截面尺寸用式#确定：
从到， ?的
，
更的
的
的不
，其
的和
，
结构
J' 屈曲约束支
撑作为一种新型的耗能减震构件，其工程中的
用
，
是
I 的， 部 分
屈曲 约 束 支撑
端部
的
其 工程结构 的 对 屈曲 约 束支撑 端 部
+,-' ， 核心部
位屈
的
，
学 进行
的
新，
，
+.-
.$,$ H I
开
屈曲支撑 ， 对其进行 !
有 限元模拟；.$,. 周 "+/- # HI 开
s /2 t s . u .$.$ , v
,-wx ?=>@A *BCD>BD =>E FDBG>787HI
6789/2 :7;. <=>9 .5.5
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2 3!./01"234567891:;<=>?#@ABCDEFG!HIJKLMNOPQMRSTUVWXY （该构件是对支撑结构的核心部位进行开孔，使其核心单元的薄弱部位从端部转移到开孔处）,利用ABAQUS有限元软件 对四组不同的屈曲约束支撑构件分别进行单向加载和低周反复加载模拟，对比分析其结果表明：在四组不同的屈曲约 束支撑构件中双排开孔十字型屈曲约束支撑屈服荷载最低，可以在地震发生时，比主体结构更早进入屈服阶段而进 行屈服耗能工作，以达到保护主体结构的目的,相对于其他支撑形式，双排开孔十字型屈曲约束支撑是抗震结构更优的约束 VWXY' 关键6 ：开孔十字型；屈曲约束支撑;有限元分析；力学性能 7809:!!"#$%&#
向看孔洞为两排)#
图 $ 789:;4图
图7 BK-3、BK-4支撑开孔示意图
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Q
111
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孔开
屈曲支撑的 $%&'
（；同 ， ）*+0-HI 新型+ 屈曲耗 支撑；
.$,1
， ,-.+1- 对 + 开孔 屈曲支
撑进行了滞回 分析；2017年李丽平+旬提出一种
新型开孔一字 屈曲支撑，并对其进行了理论
分析和
， 56一 果'
./结7相89:， 提出 一种开孔十字型屈曲
约束支撑， 利用有限元软件ABAQUS对普通十 字型支撑，不开孔十字型屈曲约束支撑，单 开孔 十字型屈曲约束支撑， 开<十字型屈曲约束支
撑进行了仿真模拟，分析比较它们的力学 差
异，选出 H'
构件，后续的相关
提供理论基
, 屈曲约束支撑构I
屈曲约束支撑的横向是由内核单元、约束单元
及滑动约束机制单元+3-三部分组成，如图1所示；它
的纵向组
包括:屈 耗能段，过渡段和连接
段， 图 2 所示'
屈曲约束支撑形式多种多样，但其原理都是大
同小异的。如一字型截面、十字型截面、工字型截面
!"! %&'（）* 本文屈曲约束支撑采用的材料本构关系为弹-
bcdefg&'!C） 9 DE%hi'XYZ[
支撑的屈服耗能段和过渡段使用Q235钢材，弹性 模量为E,=2.06!105Mpa,泊松比!为0>3,密度p= 7.85! 10-9ton/mm3,弹性阶段时!"!#,在进入塑性阶 段时，刚度为0.02E%连接段和外 钢使用Q375钢 材, 弹性模量为 E,"=2566!1F5MAa, 泊松比 ! 为 F53$ 在ABAQUS中内芯屈服耗能段Q235钢弹塑性
等+4-，都是轴向张和压的作用时，利用芯材屈 服耗能的原理，再加上外部套筒对内部核心单元的
约束，实现全截面屈服，减少屈曲失稳的发生，更好
地耗散
的能量，减少或防止 结
构的损坏，从而提升结构的
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相互作用定义为“表面与表面接触（standard）”"1，此
接触由 面构成，选择内芯屈耗能部的 I
面为主表面，外壳的内壁面为次表面，滑移公式选
（
”， 接触
为）
8W *% 在 B
屈曲约束支撑构 ，
4所 #
| 370 ||70|
5270 6 ' 45<=(>6
|l70| 370 1
3
$%& 4523
第
的
设计了 4
，
号
用 9#36 钢，
1，所
构 内芯
十字型支撑 ，
用9346 钢；构 中内芯 开孔尺寸
6所 ，
内芯横截面尺寸图如图"所示#
? & 78@A
号
支撑 型
;<=1 ;<=# ;<=3 ;<=4