新型开孔十字芯钢管混凝土防屈曲耗能支撑性能分析研究

庄紫绚; 周云; 曹邕生; 林一煌

doi:10.13197/j.eeed.2025.0315

地震工程与工程振动 ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (03) : 168 -179. DOI: 10.13197/j.eeed.2025.0315

新型开孔十字芯钢管混凝土防屈曲耗能支撑性能分析研究

庄紫绚, 周云, 曹邕生, 林一煌

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摘要

针对传统十字芯钢管混凝土防屈曲耗能支撑(cross-core concrete-filled steel tube buckling-restrained brace, CSBRB)破坏位置随机、钢材切割量大以及焊接长度过大的问题。该文提出一种新型开孔十字芯钢管混凝土防屈曲耗能支撑(perforated cross-core concrete-filled steel tube buckling-restrained brace, PCSBRB)。介绍了PCSBRB的构造方式及特点、给出基本力学参数的计算公式。设计6组不同开孔参数的PCSBRB及1组CSBRB模型，采用ABAQUS软件对其进行拟静力有限元分析，研究PCSBRB的构造合理性、开孔率和开孔个数对PCSBRB力学性能、耗能性能、应力分布、高阶变形特征、开孔段面内失稳现象以及等效累积塑性应变的影响规律。研究结果表明：PCSBRB构造合理，承载能力、耗能性能与CSBRB相近，PCSBRB屈服区域均位于开孔段，具有定点屈服、多点同时耗能的优势；设计合理的PCSBRB滞回曲线稳定、饱满，对称性好；开孔率过小的PSCBRB,应力集中在限位孔处，无法达到“定点屈服”的目的，开孔率过大的PCSBRB,开孔段易发生面内失稳，导致PCSBRB的承载力下降，PCSBRB的开孔率宜取33%～50%;当开孔段总长为1500 mm时，开孔数量设置为4～8性能相近；相比CSBRB,PCSBRB材料利用率更高，焊接成本显著减少。