約束支撐
關注創建者：好好學習223 創建時間：2022-11-17
約束支撐的視頻教程
屈曲約束支撐（BRB）在SAP2000中的模擬，地震作用下滯回曲線
本課程主要講解屈曲約束支撐（BRB）在SAP2000中的模擬，并且對比帶屈曲約束支撐框架和無支撐框架在模態分析中的不同，最后對帶有屈曲約束支撐的框架進行了罕遇地震分析，對查看不同樓層的屈曲約束支撐的滯回曲線進行講解。
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ABAQUS可更換耗能連接（REDC）/屈曲約束支撐（BRB）滯回性能模擬——低周往復荷載試驗復現
可更換耗能連接（REDC）的工作機制與屈曲約束支撐（BRB）類似，通過內芯鋼板受拉時發生屈服，受壓時發生多波約束屈曲進行耗能，其滯回曲線通常飽滿。本期視頻帶來了此結構的滯回分析復現，試驗結果表明： 1.破壞形態與試驗結果吻合，內芯鋼板受壓發生多波屈曲，受拉屈服； 2.滯回曲線與試驗曲線一致，且曲線光滑； 后續教學需有一定基礎，針對模型關鍵細節進行講解（例如接觸、屈曲耗能等）。
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約束支撐的實例教程
固定支撐是在結構有限元中，大家最常用的一種約束條件。如圖1所示給出了設置固定支撐操作的方法。
圖1 設置固定支撐操作方法
固定支撐約束，可以應用在點，線和面特征上。固定支撐表示被約束為位置為剛性，但是在現實工程結構中，根本不存在完全剛性的約束，因此固定支撐約束是一種理想約束。在實際計算中，用戶應該注意以下幾點：
固定約束附近的應力不準確，不能作為產品強度評估的依據
這個理論依據是圣維南原理，其實固定約束是一種等效約束，它會約束附近的應力有顯著影響，但是遠離約束位置的應力時可信的。如圖2給出了拉伸載荷作用下的軸的有限元計算模型，該模型的截面積1.2503e-005m^2,軸力為10N，則軸向應力7.99e5Pa。
圖2 拉伸載荷作用下的軸的有限元計算模型
圖3給出了軸向應力云圖，通過計算結果發現，固定約束位置的應力明顯大于理論解答，而遠離固定支撐的位置與理論解基本一致，大約為7.96e5Pa，但是目前固定支撐約束的影響范圍，目前還無法通過理論確定，因此在工程應用中，需要進行數據對比確定合理的計算結果。
圖3 軸向應力云圖
固定支撐約束附近不要進行網格細化
因為隨著網格細化，固定支撐約束位置的應力是奇異的。如圖4給出了多次細化后的軸向應力云圖，由圖可知，細化后，固定支撐約束位置的應力迅速上升。
展開 03
實驗對比
參考東南大學 吳京教授 課題組的國標Q235鋼屈曲約束支撐低周疲勞試驗研究相關數據，進行了數值模擬驗證。可以發現Perform3d的模擬結果與試驗結果吻合較好。
圖5 實驗與模擬數據對比
原創 2016-11-05 沈榕
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銷軸應力分布與變形
圖16 銷軸應力分布與變形
圖17 有側向約束的可伸縮支撐荷載位移曲線
圖18 無側向約束的可伸縮支撐荷載位移曲線
表1 可伸縮臨時支撐承載力計算結果
試件編號
總長度/mm
支撐高度/mm
側向約束
極限荷載/kN
中間桁架
插接桁架
端部螺栓
SSZC1
4330
310
無
23.14
側向失穩
側向失穩
拉彎變形
SSZC2
4330
310
有
26.98
局部變形
側向失穩
軸拉變形
六、結論
1. 有側向約束的可伸縮支撐在荷載作用下，支撐端部及插接連接部位出現變形，插接處插接段上弦、雙榀腹桿桁架下弦端部、銷軸變形相對明顯；插接段上、下弦發生側向失穩。
2. 無側向約束的可伸縮支撐在荷載作用下，支撐端部、插接段上弦、雙榀腹桿桁架下弦端部、銷軸變形相對較大；支撐整體的上、下弦發生側向失穩。
3. 有側向約束的可伸縮支撐支撐承載力相對無側向約束的可伸縮支撐較高；有側向約束的可伸縮支撐支撐極限承載力為26.98kN，無側向約束的可伸縮支撐極限承載力為23.14kN，表明側向約束對支撐承載力影響較明顯。
4. 有側向約束的可伸縮支撐支撐達到極限荷載后承載力下降較慢，承載力不明顯降低而位移繼續增大，延性較好；無側向約束的可伸縮支撐支撐達到極限荷載后承載力迅速下降，而位移無增加，發生整體側向失穩。
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展開 1、支撐框架在兩個方向的布置均宜基本對稱，支撐框架之間樓蓋的長寬比不宜大于3.
2、三、四級且高度不大于50m的鋼結構宜采用中心支撐，也可采用偏心支撐、屈曲約束支撐等消能支撐。
3、中心支撐框架宜采用交叉支撐，也可采用人字支撐或單斜桿支撐，不宜采用K形支撐；支撐的軸線應交匯于梁柱構件軸線的交點，偏離交點時的偏心距不應超過支撐桿件寬度，并應計入由此產生的附加彎矩。當中心支撐采用只能受拉的單斜桿體系時，應同時設置不同傾斜方向的兩組斜桿，且每組中不同方向單斜桿的截面面積在水平方向的投影面積之差不應大于10％。
4、偏心支撐框架的每根支撐應至少有一端與框架梁連接，并在支撐與梁交點和柱之間或同一跨內另一支撐與梁交點之間形成消能梁段。
5、采用屈曲約束支撐時，宜采用人字支撐、成對布置的單斜桿支撐等形式，不應采用K形或X形，支撐與柱的夾角宜在35°～55°之間。屈曲約束支撐受壓時，其設計參數、性能檢驗和作為二種消能部件的計算方法可按相關要求設計。
08 鋼結構抗震計算的阻尼比選取是多少？
1、多遇地震下的計算：高度不大于50m時可取0.04；高度大于50m且小于200m時，可取0.03；高度不小于200m時，宜取0.02.
2、當偏心支撐框架部分承擔的地震傾覆力矩大于結構總地震傾覆力矩的50％時，其阻尼比可比本條1款相應增加0.005.
3、在罕遇地震下的彈塑性分析，阻尼比可取0.05.
09 單層廠房砌體墻的厚度多少合適？
砌體墻在單層工業廠房中：除跨度小于15m，吊車噸位小于5t時，作為承重和圍護結構之用外，一般只起圍護作用。
磚墻的厚度一般為240mm和365mm，其它砌體墻厚度200～300mm.
展開 1、支撐框架在兩個方向的布置均宜基本對稱，支撐框架之間樓蓋的長寬比不宜大于3.
2、三、四級且高度不大于50m的鋼結構宜采用中心支撐，也可采用偏心支撐、屈曲約束支撐等消能支撐。
3、中心支撐框架宜采用交叉支撐，也可采用人字支撐或單斜桿支撐，不宜采用K形支撐；支撐的軸線應交匯于梁柱構件軸線的交點，偏離交點時的偏心距不應超過支撐桿件寬度，并應計入由此產生的附加彎矩。當中心支撐采用只能受拉的單斜桿體系時，應同時設置不同傾斜方向的兩組斜桿，且每組中不同方向單斜桿的截面面積在水平方向的投影面積之差不應大于10％。
4、偏心支撐框架的每根支撐應至少有一端與框架梁連接，并在支撐與梁交點和柱之間或同一跨內另一支撐與梁交點之間形成消能梁段。
5、采用屈曲約束支撐時，宜采用人字支撐、成對布置的單斜桿支撐等形式，不應采用K形或X形，支撐與柱的夾角宜在35°——55°之間。屈曲約束支撐受壓時，其設計參數、性能檢驗和作為二種消能部件的計算方法可按相關要求設計。
08 鋼結構抗震計算的阻尼比選取是多少？
1、多遇地震下的計算：高度不大于50m時可取0.04；高度大于50m且小于200m時，可取0.03；高度不小于200m時，宜取0.02.
2、當偏心支撐框架部分承擔的地震傾覆力矩大于結構總地震傾覆力矩的50％時，其阻尼比可比本條1款相應增加0.005.
3、在罕遇地震下的彈塑性分析，阻尼比可取0.05.
09 單層廠房砌體墻的厚度多少合適？
砌體墻在單層工業廠房中：除跨度小于15m，吊車噸位小于5t時，作為承重和圍護結構之用外，一般只起圍護作用。
磚墻的厚度一般為240mm和365mm，其它砌體墻厚度200——300mm。
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這種現象的產生，核心是底座所受的縱向力、扭矩力與自身約束力、支撐力形成失衡，打破了底座的受力平衡狀態，進而引發局部翹曲變形。
電機測試過程中，底座主要承受電機自身重量、測試加載時的扭矩力、電機運行產生的振動沖擊力，這些力均需通過底座框架傳遞至地面，形成穩定的受力循環。
增材結構優化：Altair Inspire 等工具將制造約束（如支撐結構、懸垂角限制）直接融入優化算法，使設計結果既滿足性能需求，又符合工藝可行性。
隱式建模：擺脫傳統 CAD 的邊界表示限制，通過函數驅動、體素化生成，實現復雜晶格、多尺度結構的快速建模與優化迭代。
該桿在所有面上都受到無摩擦支撐的約束。在桿的一端施加100°C的溫度，參考溫度為5°C。在另一端，應用0.005 W/m2°C的恒定對流系數，環境溫度為5°C。
荷載可以是力的分布，約束可以是固定支撐或滑動界面。施加完這些條件后，進行求解運算，軟件將使用有限元方法計算結構的響應。</p><p>（4）后處理與結果驗證階段：</p><p>最后階段涉及對求解結果的分析和驗證。工程師將檢查各種物理量，如應力、應變、位移等，以評估結構的性能和安全性。結果的可視化呈現對于解釋數據至關重要。
荷載可以是力的分布，約束可以是固定支撐或滑動界面。施加完這些條件后，進行求解運算，軟件將使用有限元方法計算結構的響應。</p><p>（4）后處理與結果驗證階段：</p><p>最后階段涉及對求解結果的分析和驗證。工程師將檢查各種物理量，如應力、應變、位移等，以評估結構的性能和安全性。結果的可視化呈現對于解釋數據至關重要。
荷載可以是力的分布，約束可以是固定支撐或滑動界面。施加完這些條件后，進行求解運算，軟件將使用有限元方法計算結構的響應。</p><p>（4）后處理與結果驗證階段：</p><p>最后階段涉及對求解結果的分析和驗證。工程師將檢查各種物理量，如應力、應變、位移等，以評估結構的性能和安全性。結果的可視化呈現對于解釋數據至關重要。
荷載可以是力的分布，約束可以是固定支撐或滑動界面。施加完這些條件后，進行求解運算，軟件將使用有限元方法計算結構的響應。</p><p>（4）后處理與結果驗證階段：</p><p>最后階段涉及對求解結果的分析和驗證。工程師將檢查各種物理量，如應力、應變、位移等，以評估結構的性能和安全性。結果的可視化呈現對于解釋數據至關重要。
荷載可以是力的分布，約束可以是固定支撐或滑動界面。施加完這些條件后，進行求解運算，軟件將使用有限元方法計算結構的響應。</p><p>（4）后處理與結果驗證階段：</p><p>最后階段涉及對求解結果的分析和驗證。工程師將檢查各種物理量，如應力、應變、位移等，以評估結構的性能和安全性。結果的可視化呈現對于解釋數據至關重要。
荷載可以是力的分布，約束可以是固定支撐或滑動界面。施加完這些條件后，進行求解運算，軟件將使用有限元方法計算結構的響應。</p><p>（4）后處理與結果驗證階段：</p><p>最后階段涉及對求解結果的分析和驗證。工程師將檢查各種物理量，如應力、應變、位移等，以評估結構的性能和安全性。結果的可視化呈現對于解釋數據至關重要。
荷載可以是力的分布，約束可以是固定支撐或滑動界面。施加完這些條件后，進行求解運算，軟件將使用有限元方法計算結構的響應。</p><p>（4）后處理與結果驗證階段：</p><p>最后階段涉及對求解結果的分析和驗證。工程師將檢查各種物理量，如應力、應變、位移等，以評估結構的性能和安全性。結果的可視化呈現對于解釋數據至關重要。
