钢板装配式屈曲约束支撑RC框架平面#br# 外力学性能试验研究

框架平面外方向的层间侧移在一定程度上影响框架中屈曲约束支撑抗震性能的发挥。为了研究框架平面外的层间侧移作用下,节点板加边肋和屈曲约束支撑端部加强对带屈曲约束支撑钢筋混凝土框架平面外方向力学性能的影响,对3榀安装了钢板装配式屈曲约束支撑的钢筋混凝土框架试件在平面外方向进行拟静力试验。研究了带钢板装配式屈曲约束支撑的钢筋混凝土框架平面外力学性能,节点板加边肋和BRB端部加强对其自身在平面外方向的受力与变形特征。结果表明：钢板装配式屈曲约束支撑对钢筋混凝土框架平面外方向的承载能力影响很小;框架平面外变形引起屈曲约束支撑轴向变形非常微小;在框架平面外层间位侧移作用下,带节点板的BRB呈“C”形的变形模式,节点板加边肋与屈曲约束支撑端部加强的设计能减小BRB轴力对其在平面外方向变形的影响。     

支撑长细比及节点板对中心支撑钢框架抗震性能的影响

支撑作为中心支撑框架主要的抗侧力构件,其性能对整体结构的抗震性能影响较大,其中支撑的长细比是影响支撑性能的关键因素。节点板作为连接支撑与框架常用的连接构件,对体系的刚度也有一定的影响。利用OpenSees建立了考虑节点板作用的3层1跨的中心支撑框架模型,并与试验结果进行对比验证其可靠性。在此模型的基础上对中心支撑框架是否考虑节点板作用及其长细比对整体抗震性能的影响进行了弹塑性时程分析及易损性分析。分析结果表明,在设计过程中考虑节点板的作用,将有利于合理地评估中心支撑框架的抗震性能。我国《建筑抗震设计规范》对长细比的限值过于保守,使得在罕遇地震下支撑仍处于弹性范围内,没有充分发挥其性能。因此,建议适当增大中心支撑框架的支撑长细比,从而保证支撑充分发挥其性能,并减小结构的地震作用。     

耦合框架平面外变形钢板装配式屈曲约束支撑#br# 钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

为了研究双向地震作用下屈曲约束支撑（Buckling-restrained brace,BRB）钢筋混凝土框架平面内抗震性能以及BRB与钢筋混凝土框架在平面外方向的相互作用,考虑框架平面外变形、节点板平面外刚度和屈曲约束支撑外伸段平面外刚度的影响,对4个钢板装配式屈曲约束支撑钢筋混凝土框架及1个钢筋混凝土空框架进行了平面内拟静力试验研究。研究结果表明：①耦合框架平面外变形的BRB钢筋混凝土框架和无框架平面外变形的BRB钢筋混凝土框架平面内层间剪力与层间位移滞回曲线饱满稳定,具有良好的抗震性能;②框架平面外变形在一定程度上减小了钢板装配式BRB钢筋混凝土框架平面内初始水平刚度和承载力,增大了钢板装配式BRB和节点板平面外变形量;③节点板面外刚度的提高增加了框架节点平面外作用力;④钢板装配式BRB面外刚度的增加能减小自身平面外变形,减小其对钢筋混凝土框架平面外作用力。     

防屈曲支撑角部节点板与钢框架的相互作用效应

防屈曲支撑是一种高效稳定的耗能减震装置,其与框架结构一般通过焊接节点板形式连接。目前节点板连接设计方法仅考虑支撑轴力的影响,并没有直接考虑框架开合效应(梁柱在水平地震力下产生的张开/闭合变形)的不利作用,导致焊接节点板在连接处提前发生开裂。通过有限元模拟的方法,同时考虑开合效应和支撑轴力的共同影响,对防屈曲支撑钢框架与角部节点板连接的相互作用进行研究。有限元模型共5组,主要参数包括节点板尺寸、节点板与框架的连接形式以及节点板是否设置自由边加劲肋。在连接形式方面,提出了一种可减小开合效应不利影响的新型可滑移螺栓连接节点板,并与传统焊接节点板的受力性能进行比较。分析结果表明,平面尺寸较小的焊接节点板对结构的抗侧刚度影响最小,可减小设置防屈曲支撑的子框架所分担的地震剪力,相应的节点板受力性能也优于平面尺寸较大的焊接节点板|在焊接节点板上设置自由边加劲肋并不能明显改善其受力性能|所提出的新型可滑移螺栓连接节点板可有效减小节点板对结构刚度的影响,以及框架开合效应对节点板的不利影响,是一种在消能钢框架支撑体系中具有应用前景的新型节点板连接。     

工字截面倒V型支撑及其节点板在循环荷载作用下的性能研究

倒V型支撑及其中心节点板连接在特殊中心支撑框架中备受青睐。为了提高其抗震性能和在抗震设计中的应用,对9个非弹性往复荷载作用下的工字截面倒V型支撑及其节点板的滞回性能进行试验和数值模拟。主要参数为:节点板上支撑端部间隙、支撑杆件节点位置、自由端长度与节点板厚的比值。在支撑低周疲劳破坏前,框架的极限承载力并没有降低,但有一个长期的低承载稳定阶段。虽然有直线间隙的试件抗震性能良好,但只要节点板不先于支撑破坏,也可以不设间隙。中等偏心的支撑节点性能很好且尺寸也很经济,但节点板上的支撑杆件位置可能引起板面外变形并降低结构延性。基于试验结果,提出节点板自由边长度与厚度比值限值。     

屈曲约束支撑与钢框架节点板连接的抗震性能#br# 试验与分析研究

屈曲约束支撑作为耗能减震构件,其与钢框架连接形成屈曲约束支撑钢框架结构体系。然而目前对于屈曲约束支撑与节点板不同连接形式的抗震性能和破坏模式尚缺乏研究。为了获悉不同连接形式对屈曲约束支撑钢框架结构抗震性能和破坏机理的影响,进行5榀屈曲约束支撑与钢框架节点板连接试件的水平低周往复荷载试验,观察试验现象和破坏特征,考察屈曲约束支撑与节点板两端采用销轴连接、螺栓连接、焊接连接和混合连接对钢结构抗震性能的影响,研究屈曲约束支撑与钢框架节点板连接试件的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标,探讨屈曲约束支撑与钢框架节点板转动变形和关键部位的应变规律,分析结构的破坏模式和各构件屈服顺序。结果表明：屈曲约束支撑的芯板先于梁、柱和节点板屈服,试件滞回曲线饱满,表现出良好的抗震性能和延性。文章研究成果以期为屈曲约束支撑钢框架结构设计和应用提供科学依据。     

防屈曲支撑钢筋混凝土框架滑移连接节点抗震性能分析

防屈曲支撑是一种高性能的耗能装置,目前已广泛应用于工程结构当中。但由于支撑框架节点的开合效应,节点板可能在大震下提早破坏,从而限制防屈曲支撑抗震性能的发挥。为此,本文首先总结了防屈曲支撑框架节点的现行设计方法,分析了节点失效模式和应对方法。在此基础上提出了一种滑移连接节点板形式,以减小节点的开合效应。通过建立混凝土框架有限元模型,对比分析节点连接形式对框架抗震性能的影响。     

钢框架抗震改造的支撑系统研究

评估了不同支撑系统改造的抗弯钢框架的抗震性能。采用3种结构形式:中心支撑框架、防屈曲支撑框架和巨型支撑框架。设计了一横向刚度不足的9层钢框架,满足规范对高地震灾害区域结构的侧移要求。用中心支撑、防屈曲支撑和巨型支撑改造框架,进行非弹性时程分析,评估地震作用下的结构性能。以局部变形(杆件转角)和整体变形(层间及屋顶侧移)为参数,比较改造框架非弹性性能的不同。结果表明:巨型支撑框架是最有效率的支撑系统,其最大层间侧移比抗弯框架低70%,比中心支撑框架低50%。侧移的减小量与地震特性有关,尤其是频率。防屈曲支撑的抗震性能仅稍优于巨型支撑框架,但其总质量更大。巨型支撑框架的杆件和节点用钢量比中心支撑框架低20%,既降低了费用又体现了抗震优势。     

基于滑移连接的防屈曲支撑钢框架节点抗震性能研究

防屈曲支撑（BRB）是一种拉压均可全截面屈服耗能而不屈曲的金属阻尼器,在建筑结构的抗震减震设计中得到广泛应用。然而,由于大变形下支撑框架节点存在显著开合效应,在罕遇地震作用下易出现节点板和相邻梁柱构件的提早断裂现象,限制了BRB抗震性能的充分发挥。为此,在总结BRB钢框架节点的现行设计方法及节点失效模式基础上,提出了可释放节点开合效应的滑移连接节点板,采用低摩擦材料减小接触面摩擦力。建立有限元模型,通过与传统焊接节点板对比,分析两种不同连接对节点板、梁柱和BRB受力性能的影响。以此为基础,设计该类节点足尺试验模型,对其进行拟静力试验,分析其在往复荷载下的抗震性能。研究结果表明：所提出的滑移连接可有效释放节点板与梁柱之间的切向约束和开合效应,显著降低了节点板的塑性损伤,实现了罕遇地震作用下节点板弹性的性能目标;梁塑性铰由节点板端部移至梁柱交界面处,降低了梁柱构件的剪力水平和塑性损伤;在层间位移角4%下各关键构件仍具有饱满稳定的滞回性能,显著提高了BRB钢框架的抗震性能。     

钢结构中心支撑框架的抗震承载力设计

钢结构中心支撑框架是多层工业和民用建筑中广泛应用的抗侧力结构体系之一,其在地震动激励下的抗震问题十分复杂。为此讨论钢结构中心支撑框架的抗震承载力设计。首先,讨论我国抗震规范的中心支撑抗震承载力验算公式,指出其不可靠,过高估计了支撑屈曲后承载力。在与相关国外规范和试验数据比较的基础上,提出了更可靠、合理且简捷的支撑承载力验算公式。继而,讨论了支撑计算长度以及V和A形支撑横梁设计需特别注意的问题。最后,就中心支撑框架抗震承载力设计的问题进行讨论,指出,支撑设计应考虑支撑对支撑系统中钢柱轴力的影响和在地震作用组合下支撑屈曲与否的影响,并提出了建议设计方法,可供规范修订时参考。     

钢框架抗震改造的支撑系统研究

评估了采用不同支撑系统改造的抗弯钢框架的抗震性能。共采用3种结构形式:中心支撑框架、防屈曲支撑框架、巨型支撑框架。设计了一横向刚度不足的9层钢框架,满足规范对高地震灾害区域结构的侧移要求。用中心支撑、防屈曲支撑和巨型支撑改造框架。进行非弹性时程分析,评估地震作用下的结构性能。以局部变形(杆件转角)和整体变形(层间及屋顶侧移)为参数,比较改造框架非弹性性能的不同。结果表明:巨型支撑框架是最有效率的支撑系统,其最大层间侧移比抗弯框架低70%,比中心支撑框架低50%。侧移的减小量与地震特性有关,尤其是频率。防屈曲支撑的抗震性能仅稍优于巨型支撑框架,但其总质量更大。巨型支撑框架的杆件和节点用钢量比同心支撑框架低20%,既可降低费用又具有抗震优势。     

基于节点性能的屈曲约束支撑混凝土框架抗震性能分析

为分析带支撑梁柱节点对屈曲约束支撑混凝土框架体系抗震性能的影响,建立了考虑节点性能影响的屈曲约束支撑混凝土框架模型。分别采用有限元软件OpenSEES和ABAQUS对框架中普通梁柱节点和带支撑梁柱节点进行模拟分析,证明了建模的合理性。在此基础上,用OpenSEES对三种形式的支撑框架结构的抗震性能进行对比分析,同时采用逐步增量时程分析方法对考虑支撑与梁柱节点的屈曲约束支撑混凝土框架的抗震性能进行全面评估。结果表明:所采用的带支撑梁柱节点具有良好的承载能力,考虑节点性能的支撑框架能够提高模拟精度和真实反映结构的地震反应。     

单向荷载下带延性连接件防屈曲支撑的钢框架力学性能分析

传统的结构设计中,防屈曲支撑和钢框架采用焊接节点板进行连接,然而焊接节点板处焊缝在往复地震作用下易发生脆断,迫使防屈曲支撑提前退出工作,影响结构的安全可靠.为此,将延性连接件引入防屈曲支撑的设计构造中,采用Abaqus有限元分析软件探究了不同设计参数对结构在单向荷载作用下的延性、承载能力、耗能性能、应力分布及刚度退化等抗震性能的影响规律,并依据其中一榀有限元模型进行了试验验证.研究结果表明,延性连接件的引入可明显缓解梁柱节点域的应力集中,部分节点域应力在设计弹塑性层间位移角下仍维持在弹性范围内.延性连接件成功实现将结构的塑性变形集中在耗能段部位的目标,并形成耗能段可先进行屈服耗能,防屈曲支撑后续进行补充屈服耗能的两阶段耗能机制,为防屈曲支撑连接节点的设计提供参考.     

混合防屈曲支撑框架

在建筑规范中,可以在大地震水平作用下根据严格的性能目标(如生命安全)来设计结构体系。然而,并不能完全确定小地震水平作用下的建筑性能。最佳的结构抗震性能设计应考虑系统的稳定性、延性及耗能能力的影响。介绍一种称为混合防屈曲支撑框架(BRBF)的新型钢结构体系。"混合"指在支撑核心使用不同钢材料如低碳钢(A36)、高性能钢(HPS)和低屈服强度钢(LYP)的混合防屈曲支撑框架。对各种防屈曲支撑框架模型进行非线性静力Pushover分析和非线性增量动力分析,从而比较标准防屈曲支撑框架和混合防屈曲支撑框架体系的抗震性能。在损害程度方面,混合防屈曲支撑框架明显优于标准的防屈曲支撑框架,如能显著降低在标准防屈曲支撑框架中存在的残余位移。     

屈曲约束支撑在高层钢结构住宅中的应用

某高层钢结构住宅楼高48.6m,结构体系采用钢框架-支撑结构,主要抗侧力构件采用屈曲约束支撑。通过多种结构形式的对比分析阐述了框架-屈曲约束支撑结构体系地震作用效应小、塑性耗能能力优等结构特征。阐述了屈曲约束支撑设计控制内力的确定和支撑杆件与框架梁、柱连接节点设计等关键技术。通过多遇地震作用下结构整体计算分析、中震弹性分析和不考虑屈曲约束支撑作用的纯框架结构抗震验算,得出框架-屈曲约束支撑结构体系抗震性能优越、技术经济指标合理的结论。     

防屈曲耗能支撑在世博中心工程中的应用研究

世博中心主体结构平面布置复杂,结构抗震要求高,设计采用防屈曲耗能支撑钢框架结构体系。详细介绍了防屈曲耗能支撑设计中必须解决的主要问题,包括防屈曲耗能支撑参数的确定、节点的设计和产品的验收标准。结合防屈曲耗能支撑在世博中心工程的实际应用,对防屈曲耗能支撑芯材材质、刚度计算、屈服承载力、变形要求、节点构造要求、节点承载力计算以及与防屈曲耗能支撑相连接的框架梁柱设计进行探讨,提出可行的计算方法和构造做法。在现行钢结构验收规范的基础上,根据防屈曲耗能支撑的特点提出防屈曲耗能支撑产品的验收标准。     

BRB加固框架节点受力性能研究

针对星华楼的抗震检测结果进行屈曲约束支撑布置、设计连接节点板并提出节点的加强措施。采用ABAQUS模拟加固节点,分析屈曲约束支撑对框架节点的承载力和对屈曲约束支撑耗能能力的影响。     

组合效应对钢节点抗震性能的影响因素分析

钢—混凝土组合梁当前在钢框架结构中已经得到了广泛的应用,但是地震荷载作用下组合节点的设计方法却一直在完善和发展.基于组合节点的数值分析,着重研究钢框架梁柱节点的抗震性能,进行了有限元分析、模型参数分析,研究了不同变量条件下节点抗震性能与梁强度的平衡关系,并针对混凝土板中的配筋率、混凝土板板厚、钢节点类型等因素进行了分析和讨论.分析结果表明,在进行钢框架梁柱节点的抗震设计时,应该考虑混凝土板的组合效应.     

采用外套管式单边螺栓端板连接节点钢管混凝土框架滞回性能研究

在考虑材料非线性、几何非线性、材料初始缺陷和残余应力的基础上,以轴压比和柱截面含钢率为主要设计参数,建立了外套管式单边螺栓端板连接节点钢管混凝土框架非线性计算模型,并对其进行往复荷载加载,分析外套管式单边螺栓端板连接钢管混凝土平面框架模型的破坏特征、滞回曲线与抗震性能,最后对影响框架的P-△关系曲线的各主要因素进行参数分析。研究表明,采用外套管式单边螺栓端板连接节点的钢管混凝土框架滞回曲线饱满,抗震性能优越,对影响框架的P-△关系曲线各主要因素进行参数分析的具体结果符合实际,可为此种节点连接的钢管混凝土框架的有关研究或工程应用提供参考。     

屈曲约束支撑对钢桁架拱桥抗震性能改善效果的研究

为了探究屈曲约束支撑对上承式钢桁架拱桥抗震性能的改善效果,分别对采用普通钢支撑和屈曲约束支撑的两种钢桁架拱桥进行了罕遇地震作用下的非线性动力时程分析。在计算模型中,除了对桥面板采用S4R壳单元、对屈曲约束支撑采用T3D2桁架单元进行简化外,结构的其它部分均采用考虑剪切变形的B31梁单元进行模拟。分别在纵向和横向输入了1995年日本神户地震记录下来的Ⅱ类场地JRT-NS、JRT-EW和OGF-N27W波,对采用屈曲约束支撑和普通钢支撑的模型分别在轴力和位移等方面进行了对比分析,结果表明:在纵向地震激励下,采用屈曲约束支撑的结构较采用普通钢支撑结构的抗震性能改善效果甚微;在横向地震激励下,采用屈曲约束支撑的结构较采用普通钢支撑结构的抗震性能有明显的改善作用;且在考虑竖向地震作用时,采用屈曲约束支撑的结构也具有明显的抗震性能改善效果。