火电厂钢框排架-消能支撑结构低周往复加载试验

为研究钢框排架-消能支撑结构的抗震性能,以某钢结构火电厂主厂房为原型并采用防屈曲支撑作为消能装置,设计了1榀5层的钢框排架-消能支撑结构试件.通过低周往复加载试验,分析其破坏机制、滞回性能、刚度退化规律、层间变形及防屈曲支撑耗能能力.试验结果表明:钢框排架-消能支撑结构具有较高的抗侧刚度及承载能力.模型试件滞回曲线呈饱满的梭形,等效黏滞阻尼系数达0.262,位移延性系数超过3.53,表现出良好的耗能及延性性能.试验过程中,防屈曲支撑可在较小加载位移时先于主体梁柱进入屈服且塑性耗能特征明显,增加了结构阻尼且耗能稳定,有效提高了结构抗震性能.     

含偏心支撑小高层钢框架结构的抗震性能

目的 研究多层偏心支撑钢框架在地震作用下的弹、塑性力学性能、地震响应及其耗能能力.方法 采用通用有限元计算软件SAP2000,对内蒙古某9层商住楼分别建立纯框架、中心支撑框架及偏心支撑框架结构模型,计算了罕遇地震下结构刚度、内力分布、振动模态及荷载一位移曲线等,并采用多条地震波分别对中心支撑和偏心支撑结构体系进行了弹性时程及弹塑性时程的对比分析,比较了两种结构体系的动力特性及抗震性能.结果 在小震作用下(弹性阶段),偏心支撑和中心支撑结构远高于纯框架结构的抗侧移刚度,足以满足规范对多层钢结构的抗侧移要求;在大震作用下(塑性阶段),偏心支撑结构耗能能力优于中心支撑结构和纯框架结构,地震响应小于中心支撑结构,具有更高的结构屈服后塑性抗侧移刚度.结论 偏心支撑钢框架结构抗震性能较好,能够避免大震作用下结构的突然倒塌.     

K型偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的滞回性能分析

K型偏心支撑钢框架是偏心支撑结构中常用的一种抗震耗能结构形式,偏心支撑结构弹性阶段刚度大,塑性阶段耗能能力强是适用于高烈度震区的一种有效的抗侧力结构体系.根据偏心支撑结构在地震荷载作用下耗能梁段进入塑性的破坏特点,提出了耗能梁段采用曲壳单元和其余构件采用梁单元的非线性有限元模型来分析K型偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的滞回性能和破坏机理,并自编了计算程序.通过有限元模拟计算分析,得到了K型偏心支撑钢框架抗震设计中合理的支撑截面大小、耗能梁段长度、高跨比、加劲肋间距、加劲肋厚度、腹板厚度等设计参数的确定方法.     

设置FVD的底部薄弱层结构振动台试验研究

根据新型粘弹性-摩擦阻尼器(FVD)的耗能特点和底部薄弱层结构动力特性,提出通过对底部薄弱层结构设置FVD,达到对底部薄弱层结构抗震加固的目的.为了验证该方法的抗震控制效果,设计制作了带有底层薄弱层的五层钢框架模型,在其底层薄弱层设置FVD支撑,进行了罕遇地震和多遇地震下的振动台试验.试验结果表明,FVD支撑能够有效地控制结构的地震反应.     

设置RB和BRB的钢框架工业厂房无楼板结构单元抗震性能试验研究

为解决大型工业厂房中因功能需要某些交叉支撑框架无楼板结构单元抗震性能不佳的问题,以某电力厂房纵向某3层框架局部为研究单元,设计制作两榀结构试件,其中一榀为设置普通工字型截面钢支撑的试件(F-RB),另一榀为设置防屈曲支撑的试件(F-BRB).分别对其进行静力反复加载抗震试验,对比分析两榀结构的抗震性能,包括水平荷载-框架层间位移滞回曲线、骨架曲线、等效刚度、等效黏滞阻尼比等,研究2种支撑的变形和破坏特点.研究表明,在较大层间位移角及横梁变形失效情况下,F-BRB的抗震明显优于F-RB结构且耗能稳定.无楼板横梁对于发挥结构抗震和消能减震性能不利,建议在横梁设计时要考虑到支撑失效后仍具备传递水平荷载的功能.     

预应力混凝土框架边节点抗震性能试验

预应力混凝土框架结构在地震作用下的反应与普通钢筋混凝土结构相比存在着差异,且受力复杂,难以通过理论分析得到其抗震性能.结合实际工程,通过框架节点试验模型在低周反复加载作用下的拟静力试验,研究了后张有粘结预应力混凝土框架边节点的破坏形态、滞回特性、骨架曲线、刚度退化、破坏时应变等.研究结果表明:水平地震作用下有粘结预应力混凝土框架边节点模型的位移滞回曲线由梭形变化到反S形,存在捏拢现象;位移延性系数能达到4.0以上,耗能能力较强,结构具有较好的抗震性能;建议通过加大柱截面和增强柱端抗剪钢筋来实现强剪弱弯.     

防屈曲支撑-混凝土框排架结构抗震试验及设计建议

为了研究防屈曲支撑-混凝土框排架结构的抗震性能,以某双跨框架和排架组成的钢筋混凝土火电厂主厂房为原型,设计制作了一榀四层防屈曲支撑-钢筋混凝土框排架结构试件,通过水平静力反复加载试验,研究其裂缝开展及损伤机制、滞回曲线、刚度退化规律、结构变形能力、防屈曲支撑耗能能力等.研究结果表明:结构水平力-顶点侧移滞回曲线饱满,防屈曲支撑与主体结构协同工作性能好,可实现这种结构体系的消能减震耗能机制,实测应变和应力应变曲线得到的防屈曲支撑轴力-轴向位移曲线显示其耗能效果显著,增加结构阻尼比.针对除氧间及煤仓间底部2层的抗剪构造设计、煤仓间刚性层(由钢梁、钢支撑及混凝土梁组成)的薄弱部位设计、BRB支撑形式及单榀结构试验模型设计试验等提出了建议.     

铅挤压消能支撑框架模型结构抗震性能试验研究

通过对—3层3跨相似比为1／8的带铅挤压消能器消能支撑框架模型结构的伪静力试验，研究了铅挤压消能支撑框架结构的破坏形态、屈服顺序和消能机理，并从延性和被动消能等方面综合评价了其抗震性能．结果表明，铅挤压消能支撑框架具有良好的抗震效果．     

基于套建增层的单跨双层钢框架滞回性能分析与设计

为研究基于套建增层的单跨双层钢框架的抗震性能,以长细比、轴压比及加载位置为参数,设计18组单跨双层钢框架体系;基于简化的力学模型和材料的本构关系,利用ABAQUS有限元软件建立有限元模型,开展框架结构在单调水平荷载作用下的静力分析,通过仿真分析与单跨双层钢框架试验结果对比,两者吻合较好,验证有限元模型建立的合理性;开展18组单跨双层钢框架非线性滞回分析,提取并比较荷载—位移滞回曲线、包络图和骨架曲线,基于能量等效法计算结构的延性因数,考察结构体系的塑性铰出现时间及分布规律;给出钢框架在大跨、重载和套建增层工程中的设计建议.结果表明:单跨双层钢框架结构滞回曲线饱满,塑性、耗能及延性性能较好,形成强柱弱梁的塑性铰机制,为在抗震区新建和既有建筑改造提供技术支撑.     

现浇混凝土消能减震框架抗震性能试验研究

抵抗地震荷载时实现“强节点弱构件”的破坏模式是框架结构可发挥其良好抗震性能的前提条件,为确保“强节点弱构件”破坏模式的实现提出了加装扇形铅黏弹阻尼器（SLVD）保护节点区的消能减震技术方案。为研究加装SLVD对框架节点区的保护效果及对整体结构抗震性能的影响,设计并制作尺寸、材料及配筋完全相同的二层二跨普通现浇混凝土框架试件和加装SLVD的现浇混凝土消能减震框架试件各一榀。通过拟静力试验,对比分析两种框架的破坏模式、滞回性能、骨架曲线、强度和刚度退化、耗能特性等变化情况。试验结果表明：普通现浇框架的节点区发生严重剪切破坏,现浇混凝土消能减震框架节点区没有发生严重破坏;SLVD起到良好的耗能保护作用,延缓并控制了节点核心区裂缝的出现与开展,减轻了整体结构的损伤;SLVD在框架中起到“耗能腋撑”作用,提高了框架结构的承载能力、抗侧刚度和耗能能力;加装SLVD改变了框架结构节点区附近的内力分布及传力路径,减小了传递到节点区的剪力与弯矩,但同时改变了梁柱构件的内力分布,在消能减震子结构设计时应予以考虑。节点区加装SLVD有利于框架结构“强节点弱构件”抗震设计理念的实现,现浇混凝土消能减震框架的抗震性能优于普通现浇混凝土框架。     

横向惯性效应对楔形桩纵向振动阻抗影响的比较分析

针对成层地基中楔形桩的纵向振动问题,在桩端黏弹性支承条件下对基于Rayleigh-Love杆模型和一维黏弹性体模型推导得到的桩顶复阻抗进行了比较分析,并采用参数研究方法,在桩基设计关注的低频范围内比较分析横向惯性效应对桩顶复阻抗的影响.结果表明：楔形桩其它设计参数不变时,桩长越短、楔角越大、剪切波速越小,横向惯性效应越明显.泊松比的变化对横向惯性效应的影响不大.     

利用钢梁拼接耗能的框架结构抗震性能研究

在以往试验和拼接节点弯矩-转角模型的基础上,对弯矩-转角模型进行修正并提出了新的划分标准.将修正后的模型赋予框架中的拼接单元,并通过有限元计算,研究了该型结构的破坏形态、荷载-位移曲线、滞回曲线及耗能性能等,检验了该型结构的抗震性能.分析表明,利用钢梁拼接耗能的框架结构在弹性阶段与纯框架性能相同,塑性阶段利用拼接区接触面的滑移和螺栓孔壁的挤压来消耗能量,提高了结构的抗震性能.     

八度区不等层高异形柱框架抗震性能研究

目前关于八度区不等层高异形柱框架抗震性能的相关研究较少,而笔者按现行异形柱规程设计制作了一榀1/3缩尺不等层高异形柱框架并对其进行低周往复加载试验,研究分析了该类型结构的破坏特征、破坏机制、承载能力和变形能力、滞回曲线、刚度退化等抗震性能指标。研究表明,该类型框架破坏机制属于混合机制,在较高地震作用下,框架梁柱节点核心区具有足够的抗剪强度,整体抗震性能良好,但在加载后期,底层柱脚混凝土破坏较严重,降低了结构的承载能力,成为结构的薄弱部位,在设计中应予以重视。     

钢管混凝土柱与桁架穿芯螺栓端板式连接节点试验研究

为了研究矩形钢管混凝土柱与交错桁架穿心螺栓端板式节点抗震性能,对2个节点试件进行了低周反复荷载试验,在此基础上对节点的受力过程、破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性、强度退化、刚度退化和耗能能力等抗震性能进行了较为深入的研究与分析.试验结果表明:穿芯螺栓能够有效地传递桁架拉力;试件滞回曲线呈反S形;节点具有较好的承载力、耗能性能及滞回特征;在整个加载过程中节点的刚度退化明显;随着端板厚度的增加,节点的承载力增加,延性变差;节点转动能力满足抗震性能的要求.     

交叉形与Y形耗能支撑加固RC框架滞回性能的对比分析

为改善Y形耗能支撑加固RC框架的抗震性能,提出了一种新型的交叉形耗能支撑.基于ABAQUS软件对采用Y形偏心支撑、交叉形耗能支撑加固RC框架进行了非线性有限元分析,并同未加固RC框架进行了对比分析,探讨了交叉形耗能支撑加固RC框架的受力机理、水平承载力、抗侧刚度和耗能能力.研究结果表明：交叉形耗能支撑加固的RC框架在水平承载力、抗侧刚度、耗能能力等方面均优于Y形偏心支撑加固的RC框架.此外,交叉形耗能支撑加固方式对原RC框架损伤小,且施工简便.     

新型SMA耗能支撑体系

基于已有耗能支撑体系,提出了新型SMA耗能支撑体系,并对装有SMA耗能支撑体系的钢框架结构的动力特性进行了数值模拟。研究了SMA耗能支撑对减小结构顶层加速度、顶层最大位移、层间转角的作用,计算了SMA支撑的耗能作用和滞回特性.研究表明,SMA肘节式和剪刀型耗能支撑体系具有良好的耗能和减震作用,且安装简便.     

纤维石膏填充墙-钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

纤维石膏复合材料具有诸多良好的物理力学性能,但将其作为填充墙材料的研究却较少。为研究纤维石膏填充墙-钢筋混凝土框架的抗震性能以及填充墙的连接构造措施对钢筋混凝土框架抗震性能的影响,采用1:2的缩尺比例设计了4榀单层单跨的钢筋混凝土框架,其中1榀为空框架,1榀刚性连接的页岩砖填充墙框架,两榀纤维石膏填充墙框架,并且纤维石膏填充墙与框架的连接方式分别采用刚性连接和柔性连接。通过对4榀试件的低周反复荷载作用下的抗震性能试验,分析了各试件的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、承载能力、变形能力和耗能能力。结果表明：填充墙的存在能提高框架的承载力和耗能能力,与传统页岩砖钢筋混凝土填充墙框架相比,纤维石膏填充墙的框架具有更好的变形能力与耗能能力,而且柔性连接的纤维石膏填充墙框架比刚性连接的纤维石膏填充墙框架具有更好的抗震性能。因此,相比与传统的砌体填充墙,纤维石膏填充墙在实际的工程之中具有更好的实用价值与应用前景。     

多高层框排架-支撑结构减震设计及试验研究

为了解决多高层框排架-支撑结构存在的抗震能力较弱、出现薄弱层等问题,以某典型多高层框排架-支撑结构为实例,基于防屈曲支撑( buckling-restrained brace, BRB)消能减震技术设计了3种减震方案,并通过有限元软件对原结构及各方案进行了弹塑性分析。分析结果表明：3种方案均可改善层间位移角分布,提高结构抗震性能,其中降刚度方案的经济性及减震效果均较好。按1：10缩尺比例分别设计制作原结构及降刚度方案试验模型,通过静力往复加载试验,验证了减震方案提高结构阻尼比及抗震性能的效果。