一种新型屈曲约束支撑的研制与试验研究结构稳定性分析课程论文.doc

SHANGHAI UNIVERSITY结构稳定性分析课程论文UNDERGRADUATE PROJECT (THESIS)题 目:一种新型屈曲约束支撑的研制与试验研究 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日 结构稳定性分析 姓名：芮正青 学号：15722950 .教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日上海大学2015 2016学年冬季学期研究生课程考试小论文课程名称： 结构稳定性分析 课程编号： 论文题目: 一种新型屈曲约束支撑的研制与试验研究 研究生姓名: 芮正青 学 号: 15722950 论文评语:成 绩: 任课教师: 评阅日期: 目录一、前言5二、新型屈曲约束的研制 7三、 试验设计9四、试验过程与现象11五、试验滞回曲线14六、试验结果与分析15七、结论23八、建议24参考文献24一种新型屈曲约束支撑的研制与试验研究摘要 屈曲约束支撑是一种利用金属屈服滞回耗能的装置，具有性能稳定、制作方便、成本低廉等优点。常规屈曲约束支撑的芯材和无粘结材料往往采用特殊材料制成, 加工制作成本较高, 不利于工程推广使用。为了避免常规屈曲约束支撑存在的上述缺陷, 自主研制开发了一种带有缝隙和防滑凸起的新型屈曲约束支撑。对这种新型屈曲约束支撑试件进行了包括标准加载和循环加载在内的静力往复试验，试验表明:该屈曲约束支撑在标准加载试验中得到的弹性刚度、塑性刚度、屈服位移以及屈服荷载等力学指标与理论值吻合较好；在循环加载试验中得到的等效刚度、耗能面积以及零位移最大力和零位移最小力等耗能指标非常稳定,满足工程技术的要求。结果表明, 此种屈曲约束支撑具有很好的滞回特征和耗能性能, 是一种十分有效的耗能构件, 可以大大提高建筑结构的抗震性能。关键词屈曲约束支撑;低周反复试验;滞回性能Invention and experimental study on a new type of buckling-restrained braceAbstractA buckling-restrained brace ( BRB) is an energy dissipation device making use of metal yielding and its advantages include the stable energy dispersion capacity，easy construction and low-cost fabrication，etcThe steel core and unbonded agent material of the existing BRB are usually made of special material .It makes the promotion of the BRB become hard.In order to avoid the disadvantages of the existing BRB, a new type of BRB with gap and protuberance was invented .Six BRB specimens were tested with cyclic loading history including standard loading history and low一cycle fatigue loading history.The test results indicate that the measured mechanics properties indexes of BRB including elastic stiffness,secondary stiffness agree well with theoretical results and the energy dissipation behavior of BRB is stable.This new type of BRB can meet the requirement of existing norms and reach the standard of application.The experimental result shows that the buckling-restrained brace has better hysteretic characteristic and ability of seismic resistance, which is an effective member for energy dissipation.As a result , the ability for seismic resistance of structure improves greatly.Keywordsbuckling-restrained brace (BRB);low-reversed cyclic loading test;hysteretic behavior1、 前言 屈曲约束支撑(buckling一restrained brace简称BRB)是一种在受压时不会发生屈曲失稳的支撑,与传统中心支撑相比,具有更稳定的力学性能1经过适当的设计,含有BRB的框架不但可以增加整体刚度，提高结构延性,而且由于其受压时不会屈曲的特性可以充分发挥钢材的滞回消能能力,在工程抗震领域具有重要的应用价值。图1 BRB的构成BRB最早起源于美国2,20世纪70一90年代发展成熟于日本,之后推广使用于日本，美国及我国台湾地区34。屈曲约束支撑一般由以下三个基本部分组成:轴力构件单元(支撑), 屈曲约束单元, 连接单元和隔离单元。轴力构件单元用来承受轴向荷载;屈曲约束单元环包在它的周围以防止轴力单元的屈曲;连接单元在轴力构件单元的二端并且伸出屈曲约束单元, 用来连接屈曲约束支撑和框架结构;隔离单元用以分离轴力构件和屈曲约束单元, 一般是用脱粘接的材料。在某些类型的屈曲约束支撑中, 则在轴力构件和屈曲约束单元之间应该保留一定的空隙, 以避免二者之间的相互作用。屈曲约束支撑一般由三部分构成:承受轴力的核心耗能部分；有侧向约束作用的钢管；减小摩擦力的无黏结脱层材料。BRB的内芯按照其力学性能, 沿长度方向可以分为屈服段(yielding portion)、过渡段(transition portion)和连接段(connection portion)5 。屈服段包裹在约束材料中, 在轴向荷载作用下发挥出滞回性能；过渡段位于屈服段和连接段的中间, 用于过渡两者间的刚度；连接段位于BRB内芯的最端头, 用于与框架相连。现记三段的长度分别为Lyi , Ltr 和Lcon , 其内芯的横截面面积分别为Ayi , Atr和Acon , 屈服段、过渡段和连接段的相对关系如图2 所示。图2 核心单元划分示意图图3 采用防屈曲支撑体系的钢结构 常规BRB(图3)的芯材多采用特殊钢材制成, 这往往增加了支撑成本与加工制造难度；且BRB的无粘结材料既要消除芯材与填充材料之间的摩擦力, 又要提供足够的空间容许芯材受压膨胀, 这往往造成了BRB对无粘结材料的过度依赖。针对上述缺陷, 自主研制开发了一种新型BRB, 并通过低周反复试验来检验该BRB的力学性能。2、 新型屈曲约束支撑的研制 常规BRB自身存在着某些缺陷在很大程度上也限制了BRB在我国的推广，这些缺陷主要有:(l)核心钢支撑需要由特定强度钢板构成,材料选择范围受限制,加工制造的难度大,成本高,不利于在工程中推广使用；(2)脱粘结材料既要保证核心钢支撑的轴向自由滑动,又要使核心钢支撑横向膨胀不受约束。因此,需采用特殊的化学材料,并严格控制其厚度，这往往增加构件的制造难度和成本,同时造成了BRB对脱粘结材料的过度依赖。在前期对BRB相关研究的基础上6,7,研制出了一种具有自主知识产权的新BRB8,如图4所示。BRB芯材的屈服段、过渡段、连接段尺寸如图4(a)所示,其截面尺寸如图4(b)及表1所示, 其中bcore ,tcore ,Acore分别为核心单元的长度、厚度及截面面积。（a）正视图（b）截面图图4 BRB 试件示意图表1 BRB 试件尺寸 这种基于普通钢材加工而成的BRB , 除了包括核心单元、约束单元和无粘结材料之外, 在核心单元和约束单元之间还设有缝隙间隔单元。BRB的核心单元为主要受力单元, 采用普通的Q235B钢板构成, 为一字形截面；为了防止竖向放置BRB时,在自重荷载作用下约束单元与核心单元发生相对滑动, 在屈服段的中部每边设置一个防滑凸起；BRB的约束单元由方钢管和填充材料构成,方钢管采用Q235B钢材制成, 填充材料为普通混凝土材料；在核心单元表面上包裹有无粘结材料用来减小核心单元与约束单元之间的摩擦；缝隙间隔单元填有可压缩材料, 该单元位于核心单元表面的无粘结材料与混凝土填充材料之间, 其作用是使核心单元与约束单元隔离, 减小或消除核心单元与约束单元之间的摩擦, 同时满足核心单元受压时横向膨胀的需求。这种BRB与常规BRB相比,其主要的特点有:(l)核心单元采用普通Q235钢材,取材简便,避免了采用特定强度标号钢板所造成材料选择的限制；（2）在核心单元和填充材料之间设置有缝隙,缝隙处用脱粘结材料填充,可有效地解决核心单元受压时横向膨胀受限的问题,即保证了支撑构件具有传统BRB的力学性能特征,又解决了常规BRB对脱粘结材料过度依赖的缺陷；(3)在核心单元的中部位置设置有防滑凸起,可以有效保证在浇筑填充材料时外约束筒与核心单元之间不产生偏移。3、 试验设计3.1 试验设备 BRB静力往复试验是在中国建筑科学研究院结构试验室进行的,加载设备为该试验室的电液伺服结构试验作动器,图4为新型BRB力学性能试验试件安装照片,BRB两端通过夹头与作动器相连。试验中,沿BRB轴向方向布置了位移传感器来直接测量试验中BRB轴向变形,图4(b)为位移传感器的布置示意图。图5 试验加载设备及测量仪器布置图3.2 加载制度 BRB静力往复试验包括标准加载试验和疲劳加载试验,考虑我国建筑抗震设计规范(GB50011一2001)9关于消能减震设备的试验要求,同时,参照SEAOC一AISC合作小组的 关于屈曲约束支撑框架的规定5,确定了相应的加载制度(图5及表2)。本次试验共进行了6个试件的轴向拉压试验,各试件的编号及相应的试验工况见表3。表2 BRB力学性能试验试件明细表图6 试验加载制度表3 标准加载制度 注:1)层间位移角的计算假定BRB在框架中呈45布置；2)Dy为BRB屈服位移；3)Dm 为BRB设计层间位移。4、 试验过程与现象4.1 标准加载试验 标准加载试验各试件的试验情况见表4。试验中,试件零和一采用平行的加载方式, 即芯材屈服段一字形截面与作动器夹头所在平面位于同一平面内。试验中发现采用平行加载方式的试件平面外刚度较小,抵抗平面外变形能力较差, 其中试件0KN在2kN左右荷载下就发生了平面外失稳破坏, 破坏形式见图6（a）（b）；试件1虽然在标准加载时未发生严重破坏,但是在循环加载14圈时发生平面外失稳破坏见图6(c)。故试件25改为采用垂直的加载方式, 即芯材屈服段一字形截面与作动器夹头所在平面垂直。试验证明,采用这种加载方式的试件均未发生平面外破坏,试验中芯材发生相对位移见图6(d)。表4 标准加载试验概况 图7 标准加载的试验现象4.2 循环加载试验 根据建筑抗震设计规范(GB500ll一2001)9第12.3.6条第3款的规定,“在最大应允许位移幅值下,按应允许的往复周期循环60圈后,消能器的主要性能衰减量不应超过10%、且不应有明显的低周疲劳现象”9。因此,为了进一步考察BRB作为阻尼器使用时其性能的稳定性,在标准加载试验之后,分别对试件一和试件四进行了循环加载试验(表5),位移幅值Dm设定为14mm。 试件一和试件四均未达到60圈循环的加载要求,都提前出现了破坏。试件一在经历最大变形达21mm的标准加载历程后,在14mm位移幅值下经往复周期循环15圈后,发生类似试件零的端部受压失稳破坏(图7a)。试件四在经历最大变形达14mm的标准加载历程后,在14mm位移幅值下经往复周期循环40圈后,核心单元受拉破坏(图7b)。 设计和制作完全相同的两个试件之所以会出现两种不同的破坏状态,根据对试验过程和BRB力学机理的分析,认为是如下原因造成的:(l)加载方式对破坏状态的影响明显。试件一采用平行加载方式进行加载,核心单元处于交替的偏心拉压受力状态,随着作动器位移的不断加大,构件二阶效应不断增加,核心单元进入大偏心受力状态,此时,在往复荷载的不断作用下,在试件的薄弱部位便会出现损伤积累,使试件很快就达到破坏状态；试件四采用垂直加载方式,轴向荷载的作用点始终位于核心单元主平面内，而且基本上在一字形钢板的有效宽度范围内,核心单元基本上处于小偏心受力状态,因此,相较于试件一而言,试件四的疲劳寿命要长的多,而且最终的破坏状态也不一样；(2)加载历史对构件的疲劳寿命影响较大。试件一与试件四相比,在进行循环加载试验之前,多进行了2圈位移幅值达1.5Dm(即21mm)的标准加载试验,因此,试件一的疲劳寿命明显小于试件四,除了加载方式的影响外,既往加载历史也是其中的一个重要原因；(3)加载速率对构件疲劳寿命有影响,但影响有限。由表5可以看出,试件四的加载速率要远大于试件一,考虑到试件采用的钢材基本上属于加载速率无关材料,因此,加载速率对试验结果的影响十分有限。 此外,根据此次试验的情况,认为对于类似于BRB这样的主要依靠材料弹塑性变形进行耗能的构件,是否有必要完全按照现行建筑抗震设计规范的“60圈”要求进行检验,值得商榷。表5 循环加载概况图8 循环加载的破坏形态5、 试验滞回曲线 图8为BRB试件14标准加载试验的滞回曲线,图9为试件1,4的循环加载试验的滞回曲线。从图中可见, 无论是在标准加载还是循环加载下,BRB的滞回曲线饱满,具有稳定的耗能能力。（a）试件1 （b）试件2（c）试件3 （d）试件4图9 BRB试件标准加载试验滞回曲线（a） 试件1 （b）试件2图10 BRB试件循环加载试验滞回曲线6、 试验结果与分析 BRB的恢复力模型符合双线型模型的特征,因此,其主要的力学性能指标包括弹性刚度、塑性刚度从以及屈服荷载。6.1 弹性刚度 BRB的内芯按照其力学性能沿长度方向可以分为屈服段、过渡段和连接段,屈服段包裹在约束材料中,在轴向荷载作用下发挥出滞回性能；过渡段位于屈服段和连接段的中间,起到两者间刚度过渡的作用；连接段位于BRB内芯的最端头,用来将BRB于框架相连。现分别记三段的长度为Lyi、Ltr和Lcon,其内芯的截面面积为Ayi、Atr和Acon。 BRB整体刚度来源于屈服段、过渡段和连接段三部分共同的刚度贡献,将BRB等效成刚度串联模型10，可以把BRB整体弹性刚度用以下形式来表示: （1）式中:K1c为BRB的整体弹性刚度的理论计算值；Kyi为屈服段的弹性刚度, Kyi=EAyi/Lyi；Ktr为过渡段的弹性刚度, Ktr=EAtr/Ltr；Kcon 为连接段的弹性刚度,Kcon=EAcon/Lcon。将各部分刚度的表达式带入式(1)中可以得到: （2）再将BRB各部分的数值带入式(2), 可计算出BRB整体弹性刚度的理论值Kc1=76.3kN/mm。根据试验中位移计和作动器记录的数据, 利用下式可得到弹性刚度的试验值K1e: (3)式中:D1为BRB 试件的轴向变形;F1为作用在BRB两端的轴力。将试验数据导入式(3),采用最小二乘法可得到弹性刚度试验值(图10), 并与理论计算结果汇总于表6中。可以看出,试件1弹性刚度试验值出现异常, 判断其原因是由于试件1采用平行加载方式, 安装的初始误差使得BRB试件受压时除了核心单元的微幅高阶屈曲外,试件本身的二阶效应也非常显著,从而给试验结果造成了很大影响。表6 弹性刚度理论值和试验值的比较 注:计算平均值时, 剔除了数据异常的试件1的计算结果。BRB试件弹性刚度理论值与试验值的汇总比较,从中可以看出:(l)各试件弹性刚度的试验值,不论是受压状态下、受拉状态下,还是综合考虑拉压状态的结果,与理论值相比基本上都偏小。这主要是因为计算弹性刚度理论值时Lu的取值,与各试件试验时位移传感器的实际测量区域Lu测,在数值上存在一定误差,基本上偏小,而且各试件相互之间的Lu,也并不相等,因此,沿位移测量范围计算的弹性刚度理论值稍大于试验值,而且各构件弹性刚度试验值也存在一定离散性；(2) 各试件受压状态的弹性刚度试验值均小于受拉状态的试验值,这主要是因为研制的BRB试件,在核心单元和填充材料之间设有一定宽度的缝隙,其目的是为了使核心单元与约束单元隔离,消除核心单元与约束单元的摩擦或握裹,同时使核心单元受压时可自由膨胀;然而,正是由于缝隙的存在,使得BRB试件受压时,核心单元会发生微幅高阶屈曲。因此,试验时位移传感器记录的轴向“压缩”变形值,除了核心单元轴向受压产生的变形外,还包括核心单元微幅高阶屈曲产生的轴向变位,所以,各BRB试件的受压刚度要稍微偏小。6.2 塑性刚度 BRB塑性刚度是指BRB进入塑性以后的刚度。根据双线性模型的本构关系: （4）式中:K2c为BRB塑性刚度的理论值;为塑性刚度与弹性刚度之比, 根据BRB内芯的材料性质, 取=0.02 。将K1c 和带入式(4), 得到BRB塑性刚度理论值为Kc2 =1.53kN/mm。 BRB 塑性刚度的试验值K2e可根据下式, 采用最小二乘法得到: （5）式中:F2为作动器的出力数据;D2为位移计测到的变形数据。试件1试件5塑性刚度拟合结果如图10所示,塑性刚度的理论计算值和试验值的比较如表7所示。针对本次试验的具体情况, 取在标准加载试验中的14mm一级滞回曲线受拉段的一段数据, 即轴向变形范围在313mm(图11)的一段数据进行拟合。塑性刚度理论值与计算值的比较,从中可以看出试验值基本与理论值吻合,两者相差不大,但是整体来讲,试验值要略小于理论值,这是因为塑性刚度的理论计算中采用双线型模型的假定,即假定BRB达到屈服后便由弹性阶段直接过渡到塑性阶段,然而BRB在试验中这一过渡是渐变的过程。也就是说,BRB进入塑性阶段后滞回曲线并非是一条直线,而是一条近似于直线的曲线,则对于不同的数据取值范围,拟合出的塑性刚度值会略有差别。文中取的是3 13mm这一段的数据, 主要考虑的是滞回曲线在这一段走向趋于水平的特征。尝试将数据范围的下限由3mm分别降低到-5mm,-3mm和0mm ,发现拟合出的塑性刚度值均有不同程度的细微变化, 数据范围的下限越低, 整条数据段曲线越陡峭, 拟合出的塑性刚度值越大。（a）试件1 （a）试件1（b）试件2 （b）试件2（c）试件3 （c）试件3（d）试件4 （d）试件4（e）试件5 （e）试件5 图11BRB试件弹性刚度的拟合 图12BRB 试件塑性刚度的拟合 图13BRB 试件塑性刚度取值示意图表7 塑性刚度理论值和试验值的比较 6.3 屈服荷载与屈服位移 根据材性试验结果, 核心单元钢材(Q235B)的屈服应变y为0.15 %, 弹性模量E =2.06105N/mm2,则BRB试件屈服荷载的理论值Pcy为: (6)则BRB试件屈服位移的理论值Dcy为: （7） 按双线性恢复力模型假定, 根据BRB试件的试验滞回曲线, 可以计算出各BRB试件屈服位移和屈服荷载的试验值。以试件2为例给出屈服点的确定方法,以7mm一级位移控制下的受拉段曲线为样本, 按耗能能力不变, 即双线性模型包围面积与相应试验曲线包围面积相等的原则确定。其中弹性刚度、塑性刚度分别采用5.1,5.2节中拟合结果。按照图13所示步骤,双折线的交点即为BRB屈服点, 相应的横纵坐标就是试件的屈服位移和屈服荷载。 其他试件确定方法与试件2相同,将BRB屈服荷载和屈服位移的试验值与理论值汇总于表8中。从表中可以看出，误差比较一栏的BRB屈服荷载与屈服位移的试验值与理论计算值吻合较好,说明理论计算所采用的双线型模型较好的反映了BRB在屈服点前后的力学性质变化。图14BRB 屈服点确定示意图 表8 BRB试件屈服荷载、屈服位移理论值与试验值比较 注:计算平均值时, 剔除了数据异常的试件1 的计算结果。6.4 耗能指标 利用试件1和试件4在循环加载试验中的滞回曲线,可以对这两个试件在非弹性变形阶段耗能进行研究分析。根据FEMA356中9.3.3.1 款和9.3.8.4 款中关于耗能器试验的规定11,在循环加载试验中耗能器各主要耗能指标衰减量不应超过15 %。其中主要耗能指标包括等效刚度Keff ,滞回环耗能面积WD , 以及零位移最大荷载F0max 、零位移最小荷载F0min。以上4 个耗能指标的确定方法如图14 所示。其中, 等效刚度Keff按下式确定: （8）式中:D+和D-分别为循环加载中BRB的正向最大位移和负向最大位移;F+和F-是对应的正向最大荷载和负向最大荷载。图15 滞回曲线中的Keff,F0max,F0min示意图经计算, 试件1,4的相关耗能指标的计算结果见表8,由于篇幅限制只列出第一圈和最后一圈的计算结果。从表中可以看到,试件1 ,4的各项耗能指标非常稳定, 相对偏差均在3%以内, 远远小于FEMA356中15 %的规定。此外, 试件1和试件4相比较, 其耗能指标数值也相差不大, 这表明不仅单个BRB试件在循环加载中性能稳定, 同一批制作的BRB试件其力学性能也非常统一。 表9 试件1 ,4 的耗能指标的计算结果 注:由于第一圈加载滞回曲线尚未稳定, 最后一圈未加载完试件已经破坏, 没有把这两圈的数据计算在内。七、结论通过低周反复加载试验对一种自主研发的BRB进行了研究, 主要得到以下几点结论:(1)新型屈曲约束支撑具有良好的滞回性能与耗能能力。(2)新型屈曲约束支撑具有良好低周疲劳性能(3)基于常见的普通材料,研制出一种新型BRB。与常规BRB相比, 新型BRB具 有取材广泛、加工制造简单及成本低廉等优势。 (4)这一新型装配式屈曲约束支撑的滞回曲线饱满，支撑在进行30圈设计位移加载后并未发生整体或局部的稳定性破坏且其主要设计指标误差和衰减量均小于15%，完全符合建筑抗震设计规范对位移相关型消能器的性能指标要求。 (5)试验破坏现象表明, 试件安装方式对试验结果影响较大。在实际工程应用过程中, 应注意安装误差对构件作用效果的影响。八、建议(1) )试件1薄弱部位过早出现破坏由于采用了平行加载方式，同样有可能是因为变截面的存在削弱核心板的消能减震的作用，可以使芯板不削