《基於體系可靠度的屈曲約束支撐鋼框架抗震設計理論》是依託同濟大學，由劉玉姝擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於體系可靠度的屈曲約束支撐鋼框架抗震設計理論
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉玉姝
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
屈曲約束支撐（Buckling Restrained Brace, BRB）又稱防屈曲支撐，是一種新型鋼結構支撐，也是一種在受拉和受壓情況下都能達到屈服的消能支撐構件，它克服了傳統支撐在受壓時發生屈曲的缺點，使用BRB的框架體系，不僅具有良好的抗側性能，而且提高了整體結構的延性和抗震性能。近二十年來，尤其是在美國北嶺地震和日本神戶地震後，BRB的套用與發展越來越廣泛，國內外專家學者對BRB及BRB框架體系的研究也日趨深入並取得了一定的成果。從BRB框架的抗震設計方法來看，主要是傳統的基於構件可靠度的設計方法，這種方法無法保證結構的體系可靠度水平。本項目擬對BRB鋼框架體系進行地震作用下的體系可靠度研究，並在此基礎上建立基於體系可靠度的實用抗震設計方法，在保障結構體系可靠度水平的前提下，綜合提高屈曲約束支撐鋼框架結構抗震設計的可靠性及經濟效益。
結題摘要
屈曲約束支撐（BRB）是一種有效的耗能減震構件，在小震下提供剛度，大震下可作為耗能元件，並與鋼框架結構共同工作形成了屈曲約束支撐鋼框架（BRBF）這一新型的耗能減震結構體系。在罕遇地震下，耗能減震結構將出現較大的結構變形，同時伴隨著耗能構件的屈服耗能。同時，地震作用伴隨著較大的不確定性，傳統的確定性分析具有明顯的局限性。因此，研究罕遇地震作用下BRBF的性能和可靠度，需要從BRB構件性能和整體結構的性能兩方面進行著手。本項目從力學性能試驗、理論分析、數值模擬三個方面對BRB及BRBF體系進行了系統的研究，主要研究成果如下： (1) 提出了一種BRB混凝土錨固節點形式，通過節點試驗，考察了該錨固節點的受拉、受剪以及拉剪複合受力狀態下的靜力與滯回性能。通過有限元軟體對試驗結果進行模擬，並進行大量參數分析與理論分析，提出了該錨固節點的抗拉、抗剪剛度計算方法。另外，本項目對BRB鋼支撐-混凝土框架發生開裂時的層間位移角進行研究，並進而提出該結構的彈性層間位移角限值以及BRB用於混凝土框架結構時的設計建議。 (2) 提出了一些適合預製裝配式生產的樑柱節點和柱柱節點的連線方式，通過試驗、有限元計算及理論分析研究了這幾種新型拼接節點的強度、破壞方式及抗震性能，得到節點剛度、屈服承載力、極限承載力公式和滯回性能。 (3) 從能量角度研究了BRBF的性能。對比了框架支撐體系中普通支撐與BRB的耗能能力，分別從地震動參數和結構自身參數兩個方面探討了BRB在結構中耗能的影響因素，統計了影響支撐性能的關鍵參數；研究得到了BRB在框架結構中層間耗能的分布規律。 (4) 從損傷角度研究了國產Q235鋼BRB構件的低周疲勞性能。分別從等幅和變幅疲勞考察疲勞壽命與總應變幅、累積塑性變形CPD之間的規律，得到了等幅荷載下具有不同保證率的容許疲勞壽命曲線，提出了具有95%保證率的容許損傷因子，並提出一套隨機地震荷載下累積損傷的經驗評估流程。 (5) 對結構和地震波進行抽樣，進行了數百次彈塑性時程分析，將BRBF體系彈塑性位移簡化算法與彈塑性時程分析所得該結構體系的彈塑性位移統計規律相結合，採用機率論的相關理論，建立了一套便於工程實際套用的結構可靠度評估與設計方法。
