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硕士论文中期检查报告范文

硕士学位论文中期报告

姓名

学号

院（系）土木工程学院

学科工程力学与海洋工程

导师

论文题目防屈曲支撑及其钢框架结

构多尺度有限元分析与试验

研究

中期报告日期2013年3月26日

检查组长签字

研究生院培养处制

1．论文工作是否按开题报告预定的内容及进度安排进行

论文内容大部分按照开题报告预定内容及进度进行，其中有增加的内容，增加的内容涉及多尺度有限元建模。

防屈曲支撑及其钢框架结构多尺度有限元分析与试验研究

2．目前已完成的研究工作及结果

2.1防屈曲支撑的有限元建模

选取防屈曲支撑的试验模型，对其进行有限元分析。

2.1.1对选取的防屈曲支撑进行特征值屈曲分析

提取一阶模态，作为内芯的初始几何缺陷，比例因子选为杆长的千分之一。

图1内核芯一阶屈曲模态

从图中可以看出，内芯的一阶屈曲模态基本符合实际情况。

2.1.2钢材及混凝土本构模型的选取

图2钢材本构模型

钢材的本构选取双线性本构模型，强化段的弹性模量选取弹性模量的0.3倍。

图3混凝土本构模型

混凝土的本构模型选择考虑损伤的本构模型，损伤因子的计算根据我国混凝土设计规范提供的方法进行计算。

2.1.3防屈曲支撑单调加载受力情况

图4轴向-21mm（压）时，内芯Mises应力云图

图5轴向-21mm（压）时，荷载-位移曲线

从图中可以看出，防屈曲支撑在单调加载的情况下，当达到屈服位移之后，将出现多播屈曲的情况。

图6轴向荷载作用下，内芯应力云图

从上面图中可以发现，在没有发生屈服时刻，波数随着荷载的增加而增加；但是到达屈服时刻，波数达到稳定。

2.1.4防屈曲支撑滞回曲线

图7普通防屈曲支撑滞回曲线

图8防屈曲支撑滞回曲线

通过普通支撑与防屈曲支撑的滞回曲线可以看出：

（1）普通支撑在受压时，承载力下降，其主要原因是由于在受压时，发生屈曲；

（2）防屈曲支撑在受压时候，约束单元使得核心单元发生多波的屈曲，使得其承载力在受压时较高；

（3）从滞回曲线中可以看出，防屈曲支撑的耗能效果较普通支撑的耗能效果较好。

2.2防屈曲支撑试验方案的设计

针对不同类型及尺寸的防屈曲支撑构件，每种各设计制作了2个完全相同的试件，分别进行轴向荷载和水平荷载作用下的试验研究，试验结果互为对比验证。

按在实际工程中需按承载力和刚度的要求对防屈曲支撑进行设计，根据实际工程中的常用尺寸进行缩尺，轴向荷载下的试件（BRB-1）按1:

10缩尺，水平荷载下的试件（BRB-2）按1:

5缩尺。

工字形截面内核单元的防屈曲支撑试件的详细构造尺寸如图9、10及表1、2所示。

防屈曲支撑BRB-1,2约束单元中的外包钢管为矩形钢管截面，截面分别120x100mm和240x200mm，钢管的两端用封板封口，封板分别厚8mm和16mm，在中心开工字形孔，以便内核单元能够穿入钢管。

新型防屈曲支撑中的无粘结材料采用三层聚氯乙烯塑料膜。

全部采用工程中采用的螺栓连接形式。

（a）BRB-1试件

（b）BRB-1试件截面图

图9防屈曲支撑构造详图

表1防屈曲支撑构造一览表

内核单元强度等级

外包钢管强度等级

外包混凝土强度

等级

无粘结

材料

连接

方式

Q345

Q345

C30

塑料薄膜

螺栓

连接

（a）BRB-2试件

（b）BRB-2试件截面图

图10防屈曲支撑构造详图

表2防屈曲支撑构造一览表

内核单元强度等级

外包钢管强度等级

外包混凝土强度

等级

无粘结

材料

连接

方式

Q345B

Q345B

C30

塑料薄膜

螺栓

连接

2.2.1试件制作

防屈曲支撑内核单元采用钢板焊接形成工字形截面，然后对其进行边角磨平处理，去除毛刺，使内核单元截面均匀、外观平滑。

在试验时，将防屈曲支撑通过高强螺栓和连接板与节点板相连，所有构件均按实验要求按照工程中防屈曲支撑及其节点的原型按比例缩尺。

将节点焊接在20mm的端板上，下端端板通过高强螺栓与反力架顶梁相连，下端板与反力架底梁之间设置油压千斤顶。

给试件提供拉压循环往复荷载。

防屈曲支撑工字形截面需要与混凝土之间留有一定的空隙，否则当支撑受压时，会导致上述部分与混凝土接触挤压，导致支撑受压承载力提高。

在浇注混凝土前上述部分预先粘牢泡沫占据空间，在浇筑混凝土后可预留约50mm的空间。

同时为了使内核单元在受压时能够自由横向变形，在一字形钢板的两侧也粘贴了约3mm厚的橡胶皮。

在制作好的支撑内核上等距粘贴应变片后，包裹上三层聚氯乙烯塑料膜作为无粘结材料。

将外包钢管按尺寸下料后，一端先焊上中心开工字形口的封板，另一端开口用于浇注混凝土。

将内核单元置于约束钢管中，定位后用钢筋点焊固定二者的相对位置，为防止浇注混凝土时大量水分从钢管封板开的工字形口中流失，用棉花堵住内核单元与钢管封板之间的缝隙。

浇注并充分养护混凝土后，将另一端的钢管封板、端板以及加劲肋分别焊上，最后用高强螺栓将试件与两端支座相连。

2.2.2加载与测量装置

（1）BRB-1

加载设备为2500kN电液伺服加载系统（MTS），沿防屈曲支撑的轴向提供往复拉压荷载。

埋入防屈曲支撑中的应变片用来监测内核单元的应变，采集装置为静态应变测量系统DH3816。

在试件的两测对称布置拉线式位移计，全程实时测量防屈曲支撑屈服段的位移，可以避免支座位移等虚位移的影响。

试验的加载设备和拉线式位移计的布置如图12所示。

图12试验加载设备与拉线式位移计布置

（2）BRB-2

试验加载装置如图13所示，加载设备为1000kN电液伺服加载系统（MTS）。

这种装置模拟了实际结构中的几何尺寸及支撑边界条件。

柱一端与加载横梁固结，两台MTS作动器水平地固定在反力墙上并与加载横梁相连，以对柱施加水平力。

柱子的另一端与地梁铰接,，地梁紧固在刚性地面上。

防屈曲支撑两端通过节点板分别与柱子顶端及地梁相连。

在柱两侧分别设置了侧向支撑以约束框架的平面外变形。

在防屈曲支撑内核单元两端的过渡段分别布置拉线式位移计，以测量支撑内芯部分的轴向变形。

加载时以作动器的水平位移为控制位移，防屈曲支撑的轴向变形通过拉线式位移计测量得到。

考虑加载框架中柱与地梁的铰的间隙值，由防屈曲支撑的轴向变形值近似换算出控制作动器加载的水平位移值。

加载参数及加载历程见表4及图15以幅值不断增大的三角波进行加载,加载应变速率为120@10-6/s,符合静力加载要求。

图13试验加载设备与拉线式位移计布置

2.2.3加载制度

按《建筑抗震试验方法规程》（JGJ101-96）规定，本试验采用的加载制度曲线如图5所示。

在弹性段采用力控制加载，每级荷载循环一次，达到屈服后以屈服位移的倍数分级加载直至破坏，每级荷载循环三次。

对于BRB-2，水平荷载及水平位移加载幅值由防屈曲支撑的轴向荷载及轴向变形换算得到。

图15加载制度曲线

3．后期拟完成的研究工作及进度安排

（1）将有限元模型与实验结果进行对比，来完善有限元模型，进而进行参数分析；

（2）通过试验结果对防屈曲支撑构件的抗震性能进行分析；

（3）将构件得到的滞回模型运用到防屈曲支撑钢框架中，进行抗震性能分析。

4．存在的困难与问题

（1）将有限元模型继续完善，与试验结果进行对比；

（2）试验方案有待与老师进一步讨论。

5．如期完成全部论文工作的可能性

可按计划如期完成全部论文工作。

硕士学位论文中期报告检查组意见

组长（签字）：

年月日

有关要求：

1．硕士学位论文中期报告在硕士研究生入学后第三学期末或第四学期初进行；

2．报告经中期报告检查组长签字认可后，交院（系）研究生教学秘书备案；

3．如确实不能按时完成论文工作，需在正常毕业时间的两个月前提出延期申请。

附件1-3

硕士学位论文导师审阅记录

研究生姓名

陆斌斌

导师

贾明明

院（系）

土木工程学院

学科

工程力学与海洋工程

论文题目

审阅类型

开题检查中期检查

终稿审查日常审阅

审阅日期

年月日

导师审阅记录：

导师（签字）：

年月日

附件1-6

硕士学位论文修改说明

研究生姓名

陆斌斌

导师

贾明明

院（系）

土木工程

学科

工程力学与海洋工程

论文题目

上次

检查类型

开题检查中期检查

终稿审查

上次

检查日期

年月日

上次修改建议：

修改说明：

学生（签字）：

年月日

附件1-4

硕士研究生发表论文记录单

研究生姓名

陆斌斌

学号

11S033024

导师

贾明明

学科

工程力学与海洋工程

院（系）

土木工程学院

日期

学术论文

题目

当前状态

可供发表已投稿已录用已发表

刊物名称

卷、期、页码

导师意见：

导师（签字）：

年月日

附件1-5

硕士学位论文检查小组反馈意见表

研究生姓名

陆斌斌

导师

贾明明

院（系）

土木工程

学科

工程力学与海洋工程

论文题目

检查类型

开题检查中期检查

终稿审查

检查日期

年月日

修改建议：

评阅人（签字）：

组长（签字）：

年月日

导师意见：

导师（签字）：

年月日