防屈曲支撑单调循环加载实验观摩报告.docx

防屈曲支撑单调循环加载实验观摩报告 一、防屈曲支撑 防屈曲支撑（又称屈曲约束支撑、抑制屈曲支撑、不失稳支撑等）是通过钢材的轴向拉压来消耗能量的元件。由防屈曲支撑内芯和约束部件构成，约束部件的作用为防止内芯在受压时发生整体屈曲并约束其局部屈曲，使内芯在拉力和压力作用下都能达到全截面的充分屈服。 防屈曲支撑主要用作耗能减震。自从汶川地震之后，防震减灾逐渐引起了广泛的关注，“小震不坏、中震可修、大震不倒”被提上议程，北京等地区要求八度抗震。传统的抗震设计方法是保证结构本身具有足够的强度、刚度和延性，而防屈曲支撑则是近年来才开始发展起来的一种新型抗震构件，我们系的结构工程研究所就正在进行相关课题的研究。 防屈曲支撑保证钢结构只受轴向力，而外围的屈曲单元仅用于限制内部钢材的屈曲，通过设计出合理的无粘结体系，约束了局部屈曲的发生，本质上是一种消耗能量的构件。 二、实验装置 下图所示的是在实验室现场拍摄的实验装置，助教老师向我们详细介绍了装置各组成部分及其作用。中部的竖向支撑即为防屈曲支撑，内芯为屈服核心钢板。在支撑柱的表面上贴有大量用于测量位移及荷载的电子元件，包括荷载传感器、测量试件支座间总变形及内芯变形的位移计，并都连接到计算机上，及时反馈任一时刻的位移变形情况。加载条件事先设定，本实验属于单调的循环加载，即不断循环加载卸载，但保持每次加载后位移的单调性。 三、循环加载 下面几张图是单调循环加载的荷载-变形图像。我们可以清楚地从图上看到某种循环性。每一个加载周期，随着荷载增大，在未达屈服点之前，轴向变形呈线性，之后试件屈服，产生塑性不可恢复的变形，在卸载之后弹性变形消失，塑性变形保留下来。然后再开始下一个周期的加载。注意到单调循环加载存在以下几个特点。 一是钢材在反复的荷载作用下在进入塑性阶段后强度有所增强，这就是常说的塑性硬化现象。事实上，防屈曲支撑的内芯在反复荷载作用下不断发生屈服，消耗了输入能量，防屈曲支撑的恢复力会因材料反复塑性变形而产生硬化。这就解释了我们从后几张图中看到的趋势：试件的屈服强度随加载周期推进呈单调增加趋势。 二是刚度退化现象，从图中的斜率可以看出，随着内芯的反复加卸载，切线刚度随着反复塑性变形逐渐减小，产生了刚度退化的现象。 四、实验结论及应用 从实验结果可以看出，加入钢板内芯确实有助于提高试件的抗压能力，防止试件发生屈曲。尤其是循环加载卸载导致的反复塑性变形，能实现耗能的效果，使试件产生塑性硬化，强度得到提升。 课后，我自己查阅了通过防屈曲支撑进行耗能减震这一新技术在我国的发展情况。一般来说，防屈曲支撑在多遇地震作用下未屈服，不参与耗能，只提供附加刚度。 防屈曲支撑适用于各类建筑物，对结构变形越大镬抗震要求越高的建筑，采用防屈曲支撑的效果越显著，故而它常被用于高烈度区的高层结构和大跨结构中。我国抗震设计规范规定，耗能减震结构主要适用于抗震设防烈度8级或以上的建筑，防屈曲支撑就应遵照这一规定。 可以说，防屈曲支撑通过设计内芯，避免了中心支承受压屈曲的问题，无论受拉受压均只发生屈服，能更好地消耗输入结构的地震波能量，在国内外都必将拥有广阔的发展前景。 五、总结 这次观摩实验给了我们一个很好的机会，能够接触到现在比较前沿的一些科研项目，也让我们初步了解了日后从事研究工作的一些情况。但或者是因为专业知识还匮乏，基础还不够扎实，我对助教介绍的许多现象只能停留在定性思考的阶段，助教表达的一些专业名词也不能完全理解。总的来说，这篇报告中许多地方都只是我运用仅有的一个学期所学的混凝土基础知识理解出来的，难免会有很多谬误。整个观摩实验的过程还是让我们获益匪浅，不一定让我们完全理解实验本身的内容，但却能激发我们对混凝土的学习兴趣。我也希望在学习了更多相关知识后能真正理解防屈曲支撑构件的工作原理！