新型抗震耗能支撑试验研究

本文提出了一种新型耗能支撑。静力试验表明,耗能支撑能耗散大量地震输入能,它的恢复力特性曲线是弹塑性曲线,并且支撑中应力始终保持在弹性范围内。它能反复加载很多次。动力试验表明,由于耗能支撑滑动荷载不变,它的顶点最大加速度反应同地震大小及其频率特性无关。这种支撑能经受1.53g水平振动而不坏,并能安全通过共振区10秒钟以上。它的动力反应比普通支撑小很多,因此该耗能支撑是比较理想的抗震结构。     

防屈曲耗能支撑钢管混凝土柱-钢梁组合框架子结构拟动力试验研究

为研究防屈曲耗能支撑在组合框架结构中的减震效果,设计了1榀10层3跨防屈曲耗能支撑钢管混凝土柱-钢梁组合框架,利用网络化结构实验室NetSLab进行了1/3缩尺的子结构拟动力试验,分析楼层剪力、支撑剪力与层间位移之间的响应关系。结果表明:在多遇烈度地震作用下,主体框架与支撑均处于弹性工作状态;在基本烈度地震作用下,主体框架处于弹性工作状态,支撑开始屈服耗能;在罕遇烈度地震作用下,主体框架基本处于弹性工作状态,而支撑则出现明显的滞回耗能效果。由楼层位移时程曲线可知,结构底层层间位移比其他各层大很多,满足组合框架结构多道抗震设防的要求。     

X形框撑钢筋混凝土复合剪力墙抗震性能试验研究

通过二榀带有X形支撑的框撑钢筋混凝土复合剪力墙和一榀带有边框的钢筋混凝土剪力墙在低周反复荷载作用下的对比试验,着重研究了复合剪力墙的抗震性能、延性、耗能性能和破坏机制,并给出了这种复合剪力墙恢复力计算模型.试验表明钢筋混凝土复合剪力墙刚度大,能吸收地震能,延性好,能大量消耗地震能,它与框架配合能够形成刚柔相济,变形协调的新型减震耗能结构体系.     

单箱双室耗能支撑钢框架的抗震性能分析

针对既有钢框架结构存在承载力、抗震性能不足等问题,设计了双钢管混凝土缀板耗能支撑和单箱双室耗能支撑,利用ABAQUS软件在同样的位移荷载下计算出来的滞回耗能曲线,证明单箱双室耗能支撑,不仅能简化施工工序,还能具有比双钢管混凝土缀板耗能支撑优越的耗能能力。在此基础上采用SAP2000软件分别建立普通中心支撑框架和单箱双室耗能支撑框架两种结构模型,对其在地震响应中的基底剪力、位移、加速度、支撑轴力和支撑滞回曲线进行对比分析。研究表明:单箱双室耗能支撑对钢框架的耗能减震效果显著。     

屈曲约束支撑装配式钢结构减震设计

本文结合工程实际,介绍了屈曲约束支撑在上海某高层装配式商业建筑结构设计中的应用。进行了多遇地震作用下的反应谱分析、多遇地震作用下的弹性时程分析及罕遇地震下的动力弹塑性时程分析,研究屈曲约束支撑在不同地震水准作用下的性能并指导工程设计。时程分析的结果表明:多遇地震作用下,屈曲约束支撑处于弹性状态,提供了良好的抗侧刚度,结构的最大层间弹性位移角为1/558,小于1/250,满足规范要求;罕遇地震作用下,结构的最大弹塑性层间位移角为1/86,小于1/50,满足规范限值要求。屈曲约束支撑在罕遇地震作用下进入塑性状态并耗能,结构塑性变形引起的耗能仅占结构总耗能的6%左右;结构构件的损伤程度低。屈曲约束支撑工作状态良好,发挥了良好的耗能机制。     

梁端弹簧自复位框架耗能节点试验研究

梁端弹簧自复位框架耗能节点是一种新型自复位节点形式,通过在梁端布置弹性恢复装置和节点阻尼器,使得节点具有确定的转动刚度和阻尼,可以同时实现结构的自复位和地震能量耗散。为了验证节点的可行性、研究其抗震性能,选择钢板弹簧作为弹性恢复装置、腹板屈服耗能金属阻尼器作为耗能装置进行节点构造,并对足尺梁端弹簧自复位框架耗能节点进行拟静力试验,得到无控节点和有控节点的试验滞回曲线和骨架曲线。试验结果表明,梁端弹簧自复位耗能框架有控节点试验的滞回曲线饱满、具有良好的耗能能力,通过无控节点试验的骨架曲线求得的节点转动刚度与预设设计值一致,表明采用梁端弹簧耗能节点构造自复位框架是可行的,为进一步研究整体框架抗震性能提供依据。     

多层钢框架偏心支撑的抗震性能试验研究

偏心支撑钢框架结构是一种比较理想的多层钢结构抗侧力体系,刚度大,受力性能合理。为了研究偏心支撑钢框架在地震作用下的滞回性能,为多层钢框架偏心支撑结构体系设计提供试验依据,选用耗能梁长度为可变参数,完成了2个不同构造形式的弯曲型耗能梁-偏心支撑框架在水平低周循环荷载下的破坏试验,分析了框架的承载能力及变形特征,研究了框架的破坏模式。研究表明,偏心支撑框架在弹性阶段内具有良好的变形能力,屈服荷载和框架刚度随弯曲型耗能梁长度增加呈下降趋势;偏心支撑框架能够控制框架破坏模式,地震作用下框架在耗能梁段屈服后屈曲破坏,破坏发生在耗能梁端部翼缘和支撑与柱脚连接的节点板位置,降低了梁柱节点受力。     

“类十字”双阶屈服屈曲约束支撑理论研究及数值分析

屈曲约束支撑是一种承载和耗能相结合的双功能抗震构件,被广泛应用于工程结构中。然而,传统屈曲约束支撑在多遇地震作用下处于弹性状态,不耗散地震能量,且不能够适应不同等级水平的地震作用。基于此,提出一种新型"类十字"双阶屈服屈曲约束支撑(DYBRB),其在小震下进入屈服耗散地震能量并为结构提供刚度,大震下耗能能力进一步提高。通过构造设计及工作原理,详细说明了DYBRB两阶段耗能的机理;通过理论分析建立了DYBRB的力学模型,给出了DYBRB支撑刚度、承载力、屈服位移的计算公式及其简化设计方法;并采用ABAQUS软件建立了DYBRB数值模型,模拟分析其抗震性能。研究结果表明:DYBRB具有更小的屈服位移和明显的分阶段耗能特征,滞回曲线饱满,能够在不同等级地震作用下为结构提供相应水平的耗能。     

海口机场综合交通中心钢框架-屈曲约束支撑结构抗震性能分析

采用钢框架-屈曲约束支撑结构体系以增强整体结构的抗震性能;在小震作用下,通过对钢框架和屈曲约束支撑结构进行弹性对比分析,表明屈曲约束支撑能更有效提高结构的平动、抗扭刚度;采用SAUSAGE对设屈曲约束支撑结构进行大震下的动力弹塑性分析,研究结构在大震下塑性发展过程、滞回曲线、最大层间位移角及能量消耗分布情况,表明屈曲约束支撑耗能占比较大,能有效保护主体结构;用ABAQUS对典型支撑连接节点进行有限元分析,保证节点在大震下保持弹性,表明整体结构和节点满足大震下的变形和承载力要求。     

Y形偏心支撑-高强钢框架结构抗震性能试验研究

为研究Y形偏心支撑-高强钢框架结构抗震性能,在已完成的1∶2缩尺3层模型结构振动台试验的基础上,重新设计了耗能梁段,并对该结构再次进行振动台试验。试验中选取El Centro波、Taft波和兰州波作为地震动输入并考虑7度多遇到9度罕遇的地震水准,分析了结构在水平地震作用下的动力特性、加速度响应、位移响应、应变响应、剪力分布等,并与已有试验结果进行了对比。通过ABAQUS建立了有限元分析模型,与试验结果进行对比。结果表明：该结构在多遇地震作用下处于弹性状态,在罕遇地震作用下表现为耗能梁段的局部破坏;耗能梁段破坏后,结构刚度大幅下降,但未发生倒塌;在多遇地震和罕遇地震作用下,结构的最大层间位移角满足抗震规范层间位移角限值的相关要求;在罕遇地震作用下,耗能梁段进入塑性状态而进行耗能,其他构件仍保持弹性状态;所建立的有限元模型可以有效模拟振动台试验结果。     

新型开槽式防屈曲耗能支撑力学模型研究及应用

采用双线性模型模拟新型开槽式防屈曲耗能支撑的滞回性能,在此基础上,应用PERFORM 3D软件对布置新型开槽式防屈曲耗能支撑结构和无支撑结构进行多遇地震和罕遇地震作用下的非线性时程分析,研究结果表明:双线性模型模拟的滞回曲线与试验滞回曲线吻合较好,分析时采用双线性模型模拟阻尼器的滞回性能是可行的;在罕遇地震作用时新型开槽式防屈曲耗能支撑能吸收较多的地震输入结构能量,减小结构构件产生塑性变形,保护主体结构安全。     

昆明国家开发银行大楼混合减震分析

昆明开发银行办公楼处于高烈度区,且建筑平面为"凹"形,对结构抗震不利,钢框架及钢框架—支撑结构体系不能满足设计要求。为改善结构的抗震性能,采用了钢框架+防屈曲耗能支撑+黏滞阻尼器的混合减震结构体系,实现了各地震作用下设定的抗震设计性能目标。该混合减震结构的减震特点是在小震时,防屈曲支撑处于弹性变形阶段,以黏滞阻尼器耗能为主;在中震时,部分防屈曲耗能支撑开始耗能,黏滞阻尼器的阻尼力仍随速度增长而变大,黏滞阻尼器与防屈曲耗能支撑都对结构进行耗能减震;在大震时,大部分防屈曲耗能支撑发挥耗能作用,形成饱满的耗能滞回曲线,对结构的整体耗能占主导作用。     

宁夏卫海财富大厦消能减震设计

宁夏卫海财富大厦设计之初面临扭转严重、多遇地震下结构层间位移角超标等问题。采用同时安装屈曲支撑、普通支撑和黏滞阻尼器的组合应用消能减震方案,并进行反应谱计算和弹性及弹塑性时程计算。计算表明,多遇地震时通过发挥支撑的刚度调整功能和黏滞阻尼器的耗能功能,较好地解决了前述问题;罕遇地震时同时发挥屈曲支撑和黏滞阻尼器的耗能功能,较好地保护了主体结构,实现了设计目的。该方案及其设计实现过程,对框剪结构消能减震设计具有一定的借鉴意义。     

新型双阶屈曲约束支撑性能有限元分析研究

针对目前常见的屈曲约束支撑多为单阶屈服,且屈服点单一的问题,提出了一种新型双阶屈曲约束支撑,其核心单元由1块低屈服点芯板和2块高屈服点芯板并联而成,具有屈服点低、在不同地震荷载作用下屈曲约束支撑都能屈服耗能等优点。采用abaqus通用有限元分析软件进行模拟仿真分析设计了新型双阶屈曲约束支撑,采用abaqus接触中的生死单元模拟核心单元多阶失效的工况,分析了其耗能性能、骨架曲线、刚度等重要力学参数,并将分析结果与普通单阶屈曲约束支撑进行对比。结果表明：有限元模拟滞回曲线与试验数据贴合较好,有限元模型设计和参数设定是合理的,该屈曲约束支撑的屈服位移较小,在小位移荷载作用下具有更优越的耗能性能,能在小震荷载作用时为结构耗散更多的地震能量,同时具有更大的屈服后刚度,能为支撑提供更大的反力。     

带可替换耗能连接偏心支撑钢框架循环加载的受力性能分析

传统的偏心支撑钢框架将耗能梁段设计成框架梁的一部分,使得耗能梁段截面尺寸、钢材强度等方面与非耗能部分相同,而带可替换耗能连接的偏心支撑钢框架将耗能连接与框架梁分离设置、修复替换方便且经济。运用ABAQUS软件对10榀带可替换耗能连接的偏心支撑钢框架进行数值模拟,分析了不同参数下的可替换耗能连接及整个框架的刚度和强度等力学性能。通过对该偏心支撑钢框架施加循环荷载得到:带可替换耗能连接的偏心支撑钢框架能很好地将结构的塑性变形和地震中的能量集中在可替换耗能连接上,可替换耗能连接的滞回曲线稳定、形状呈梭形、骨架曲线发展平稳,呈现出较高的延性和较好的塑性变形能力。     

新型耗能支撑的试验研究和有限元分析

在高层钢结构的设计中,需设置一些耗能器来满足罕遇地震作用下的抗震性能。通过在普通钢管中间采用变截面的做法,能够改变构件住拉、压作用下的受力性能,从而提出了一种新型的耗能支撑。合理设计该种支撑后.分别进行试验分析和有限元分析,以研究支撑在往复荷载作用下的性能。对该种新型支撑进行参数化分析,以研究变截面长度、中间段长度和各部位厚度对支撑性能的影响。研究表明,支撑受压破坏时的变形较大,且仅发生在沿构件方向,不会发生整体失稳;合理设计的支撑,具有滞回曲线饱满、延性较好和承载力大等优点,可作为消能支撑使用。     

防屈曲耗能支撑在铰接混凝土框架抗震加固中的应用

在我国部分地区还存在有铰接混凝土框架结构,这种结构体系在设计时未进行抗震设计,如继续使用,应进行抗震加固以使其满足抗震要求。防屈曲耗能支撑克服了普通钢支撑失稳的缺点,具有明确的屈服位移和屈服力,在多遇地震下可保持弹性状态,为结构提供刚度和抗震承载力。在设防烈度地震和罕遇地震下,防屈曲耗能支撑将屈服耗能,从而为结构提供耗能能力。结合防屈曲耗能支撑的特点,提出在铰接混凝土框架结构中的抗震加固方法,并结合实际工程实例,研究加固后结构的耗能能力。     

上海浦东国际机场三期扩建工程卫星厅消能减震项目抗震性能化分析

上海浦东国际机场卫星厅的中央大厅结构复杂,布置有耗能型屈曲约束支撑,为获得罕遇地震下的结构性能水平以及屈曲约束支撑的耗能情况,采用动力弹塑性时程分析方法对其进行了分析计算。通过动力特性、基底剪力和顶点位移对比分析,验证了模型及计算结果的合理性。根据分析结果可知,层间位移角满足规范要求,构件损伤满足罕遇地震下结构性能设计要求。在罕遇地震下,屈曲约束支撑的耗能优异,不同地震波作用下耗能占比差异较大。将BRB耗能占比最优区间控制在合理的层间位移角范围内,可最大限度地发挥BRB耗能水平。     

偏心支撑钢框架基于性能的塑性设计方法研究

罕遇地震下采用弹性分析所设计的偏心支撑框架发生较大的非弹性变形时,可能无法满足预期的破坏模式和抗震性能。通过预先确定结构在非弹性变形下的目标位移和屈服机理,结合《建筑抗震设计规范》(GB50010—2010)并考虑消能梁段的耗能折减系数,提出了偏心支撑框架基于性能的塑性设计方法。该方法还采用能量平衡原理和一种侧向力分布方式得到结构的基底剪力和各楼层的剪力,并根据塑性设计法合理设计所有构件。设计某12层偏心支撑钢框架,采用动力弹塑性时程分析法验正所提出方法的正确性。算例结果表明:该方法可用于设计偏心支撑钢框架结构,且无需进行复杂的计算和迭代,就能使结构满足多遇及罕遇地震下的预定功能。     

摩擦耗能支撑钢筋混凝土框架结构的振动台试验研究

本文通过一榀普通钢筋混凝土框架、一榀钢支撑钢筋混凝土框架和一榀摩擦耗能支撑钢筋混凝土框架1／8比例模型的地震模拟振动台对比试验，研究三类不同型式框架结构在地震作用下的破坏形态和动力特性，揭示了摩擦耗能支撑钢筋混凝土框架结构良好的抗震性能，为此类新型结构的工程应用提供了试验依据。