带减震构造的立式LNG球罐减震性能分析

本文对普通LNG球罐和带耗能柱脚的LNG球罐进行了模态分析结果的对比,在国内现行的规范下,带耗能系统的LNG球罐可以显著地减少地震力。并对两类球罐进行了地震时程分析,对比了两种球罐在四类不同场地地震波作用下球罐各关键部位的受力情况。最后,通过对铰接约束情况下所设计的软钢阻尼器的残余耗能能力的试验结果和理想条件下阻尼器耗能能力的对比,提出了对柱脚约束特殊处理的方法。     

摇摆减震框架结构抗震性能试验研究

摇摆防屈曲支撑-框架新型结构体系是通过将防屈曲支撑框架柱端与基础断开并在柱脚设置耗能阻尼器,以放松支撑框架柱端与基础之间的受拉约束,在强烈地震中允许支撑框架柱端抬起,产生结构摇摆。通过对一榀固接防屈曲支撑-钢筋混凝土框架与两榀摇摆防屈曲支撑-钢筋混凝土框架进行拟静力试验对比研究,得到:摇摆防屈曲支撑结构滞回曲线饱满,耗能能力良好;层间位移角达到1/150时,摇摆柱脚抬起,基底剪力减小,柱脚裂缝数量减少,变形能力增强;摇摆防屈曲支撑结构具有防屈曲支撑、耗能阻尼器、框架梁、柱等多道抗震防线,整体抗震性能好。     

考虑竖向地震的液化天然气提离储液罐动力响应分析

采用有限元方法建立了液态天然气储液罐模型,考虑流固耦合作用,通过接触方法实现了支承柱的负向位移约束并允许正向提离,完成水平单向地震作用下的动力分析,结合竖向地震进行对比,得到了锚固罐和带耗能柱脚阻尼器提离罐的地震响应,主要包括结构的位移、罐壁的等效应力、支承柱的内应力、基底剪力、倾覆弯矩和液体晃动以及支柱的提离。结果表明:柱底提离能有效降低结构应力,竖向地震对提离储液罐的动力响应有放大作用。     

减震立式液化天然气球罐柱脚用带孔剪切钢板阻尼器性能分析

为了选取适用于球罐柱脚的耗能构件,对带孔槽剪切钢板阻尼器的相关性能参数进行了分析。通过ANSYS Workbench对阻尼器建立有限元模型,并考察不同几何参数(厚度、耗能肢宽、肢高)下阻尼器耗能性能的变化,探究优化其性能的途径。此外,对比了模型与试验构件的平面外屈曲形态,并说明这一现象对于阻尼器性能的不利影响,继而提出了对柱脚用软钢阻尼器适用的加劲肋的改造优化方法。优化后的数值模拟结果表明:该优化方法可以有效地约束钢板平面外的不规则屈曲,并且使得阻尼器的性能稳定优异。     

自复位结构抗震性能研究综述

自复位结构体系是为了使结构在地震后不发生破坏或破坏发生在可更换构件上,以保证地震后结构较快恢复使用功能而提出的。阐述了自复位结构抗震性能研究的重要性和自复位结构体系的组成及其分类,分别介绍了放松柱脚与基础间约束的自复位摇摆结构、放松梁柱间约束的横向自复位框架结构、自复位耗能支撑及自复位支撑框架的抗震性能最新研究进展。表明将摇摆技术应用于结构并在摇摆(开合)界面设置耗能减震元件能有效提高结构的抗震性能,将损伤控制在可更换的耗能元件上,减小主体结构震后残余变形。由于地震作用的不确定性,自复位结构在不同水准地震下的破坏模式、极限状态还需进一步研究,对于工程实际的应用,提出一种有效的自复位结构抗震设计方法也十分迫切。     

外露式钢柱脚抗弯性能试验研究

通过拟静力试验研究箱型截面柱、厚底板和混凝土基础组成的外露式柱脚在极大变形下的抗弯性能及传力机制。通过试验研究锚栓的材质、数量和排列方式以及轴压比等参数对外露式柱脚的抗弯承载力、抗弯刚度、延性及耗能的影响。结果表明,增加2个锚栓可以提高20%左右的抗弯承载力,并提高耗能能力,但对初始刚度的提高并不明显。冷拔锚栓严重降低了柱脚的延性和耗能能力,不宜采用。柱脚承受竖向拉力时,柱脚节点将主要通过剪切变形来抵抗水平荷载,柱脚的抗弯承载力低、刚度小、耗能和延性较差。     

古建筑木结构柱脚节点受力性能试验研究

在古建筑木结构中,将木柱直接平摆浮搁于础石之上,形成连接上部结构与台基之间的柱脚节点,其只承受压力而不承受拉力。在反复荷载作用下,木柱会沿柱脚边缘转动。为研究柱脚节点在地震、风荷载等作用下的受力性能,参考宋代《营造法式》制作了3个七等材足尺柱脚节点模型。通过低周反复荷载试验对柱脚节点的受力特点、滞回特性、转动刚度、刚度退化、柱脚截面等效半径和柱脚边缘点应变等特性进行研究,并分析了竖向荷载对上述性能的影响。试验结果表明：在反复荷载作用下,柱脚边缘出现受压变形,其转动支点交替变化;滞回曲线呈反Z形,产生捏拢现象;柱脚节点恢复弯矩和柱脚截面等效半径首先随转角增加而增加,而后逐渐趋于稳定;柱脚节点的初始转动刚度较大,随后刚度随转角增加逐渐减小;在反复荷载作用下,柱脚节点产生刚度退化现象,加载过程中,柱脚转动刚度为正值,表明其具有较好地转动性能;柱脚恢复弯矩、转动刚度、边缘点应变随竖向荷载增加明显增加,柱脚截面等效半径随竖向荷载增加而减小;通过试验拟合得到了竖向荷载对恢复弯矩和转动刚度的影响系数。     

外露式钢框架柱脚抗震性能试验研究

为提高外露式柱脚抗震设计的可靠性,通过缩比试验研究两组不同柱脚试件在循环往复荷载作用下的整体响应和各组成单元的局部响应情况,并根据试验结果,分析柱脚在地震作用下的耗能特性、屈服机制、滞回性能、延性及刚度特性,给出抗震设计建议.     

可更换加劲肋角钢自复位柱脚抗震性能试验研究

为了解决震后受损柱脚残余变形大、可恢复性能差的问题，提出了一种采用可更换加劲肋角钢的自复位柱脚，该柱脚由钢柱、钢连接件、腹板摩擦装置、可更换加劲肋角钢和无黏结钢绞线拼装而成，并由钢绞线提供复位力，通过腹板摩擦装置与加劲肋角钢塑性变形进行耗能。完成了6组共10个自复位柱脚的低周反复加载拟静力试验，对破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、耗能、承载力与刚度退化以及残余变形与自复位能力的研究，并结合实测应变结果分析轴压比、可更换加劲肋角钢厚度、震后是否更换受损加劲肋角钢对柱脚抗震性能的影响。研究结果表明：该种柱脚的抗震性能优异，且在较大轴压比下表现出更高的承载力和耗能能力，但较大的竖向荷载会加剧残余变形与预应力的损失，导致柱脚的复位能力变差；增加可更换加劲肋角钢的厚度可增加柱脚的初期刚度和承载力；柱脚在震后不更换受损加劲肋角钢的情况下仍具有良好的承载力，可抵抗较大等级的余震作用；柱脚在震后更换受损加劲肋角钢的情况下，整体抗震性能基本可恢复至震前水平。该可更换加劲肋角钢的自复位柱脚经合理设计与控制，可以很好地实现“小震弹性，中震复位，大震更换”设计目标，为抗震设计提供参考。     

外张拉式自复位方钢管混凝土柱脚抗震性能试验研究

外张拉式自复位方钢管混凝土柱脚是一种便于钢绞线张拉和耗能部件更换的自复位柱脚节点。根据钢绞线与防屈曲钢板(BRS板)布置方式的不同,将自复位柱脚分为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型,以适应平面和空间复位模式。通过3个3/4比例的Ⅰ型自复位柱脚的低周往复荷载试验,研究初始预应力、轴压比对柱脚承载能力、自复位性能和抗震性能等的影响。结果表明：在竖向荷载和水平往复荷载的共同作用下,外张拉式自复位方钢管混凝土柱脚的滞回曲线为典型的“双旗帜”形,该柱脚具有良好的自复位能力和耗能能力;加载至4%侧移角时,柱和钢绞线仍保持弹性,仅BRS板进入塑性状态,因此通过更换BRS板可以实现震后的快速修复;增大轴压比和钢绞线初始预应力,可有效提高柱脚的承载力,增大自复位能力,变形能力和耗能能力减小。所提出的自复位柱脚弯矩计算式,计算结果与试验结果吻合较好。     

钢管混凝土外包式柱脚抗弯性能试验研究

针对内置芯柱与不设芯柱的两种钢管混凝土外包式柱脚试件进行了定轴力下的低周水平反复加载试验,分析了钢管混凝土外包式柱脚节点的受力机理,并提出了估算外包式柱脚节点压弯极限承载力的计算方法。对采用两种构造形式的柱脚延性进行了比较分析,得到了芯柱构造可以提高柱脚抗震性能的结论。     

一种可更换消能摇摆钢柱柱脚节点性能研究

介绍一种适用于双肢消能摇摆钢柱的可更换铰接柱脚节点构造及其静力试验研究.双肢消能摇摆柱是一种由两个钢柱肢及连接两柱肢的软钢系杆构成的结构构件,能够有效控制结构在地震作用下的侧向变形模式防止发生"薄弱层"破坏,并利用软钢系杆屈服耗能,进而提升结构整体的抗震能力.所提出的柱脚节点具有转动及抗拔能力,防止柱脚在侧向作用下产生...     

自定心抗弯钢框架后张柱脚的抗震性能

对一个后张柱脚连接部件的循环响应进行了试验和分析研究。这种柱脚可消除地震荷载作用下自定心抗弯钢框架的结构损伤。连接部件的软化性能取决于后张型钢的开口度和伸长率提供而不受柱子屈服影响;承压板提供额外的抗剪强度,防屈曲钢板则产生额外的能量耗散。为了研究后张柱脚连接部件的循环响应,对一系列的后张柱脚连接部件施加轴向载荷和循环横向位移。试验参数包括初期的后张力、柱子初期的轴向力(恒量或变量)、柱子的尺寸和加载历程。对后张柱脚连接部件的极限状态进行调查研究,其中包括防屈曲钢板中后张型钢的屈曲和破裂。试验结果证明,设计恰当的后张柱脚连接部件可承受的侧向位移高达层间位移4%,而柱子和基础梁仍保持弹性。同样,防屈曲钢板通过了其在拉伸和压缩状态下屈曲但不破裂的表现显示了其良好的能量耗散能力。在柱基处发生的结构损伤被限制在可替换耗能装置的防屈曲钢板。此外,分析模型能够预测后张柱脚连接部件的弯矩-转角关系,并显示了与试验数据良好的相关性。     

Seismic behavior of post-tensioned column base for steel self-centering moment resisting frame

This paper presents experimental and analytical investigation of cyclic response of a post-tensioned column (PT) base connection. The PT column base connection is designed to eliminate structural damage at column bases in self-centering moment resisting frames (SC-MRFs) under seismic loading; the softening behavior at the connection is provided by gap opening and elongation of PT bars rather than yielding in the column. Additional shear resistance is provided by bolted keeper plates; additional energy dissipation is provided by buckling restrained steel (BRS) plates. To investigate the cyclic behavior of the PT column base connection, a series of PT column base connection subassemblies were subjected to axial load and cyclic lateral displacements. Test parameters included initial post-tension force, initial axial force in column (constant or varying), column size and loading history. Limit states investigated for the PT column base connections included PT bar yielding and fracture of BRS plates. The test results demonstrated that properly designed PT column base connections were able to undergo lateral displacement up to 4% interstory drift while the columns and grade beams remained elastic. Also, the BRS plates showed good energy dissipation capacity by yielding in tension and compression without fracture. Structural damage at column bases was limited to the replaceable fuse BRS plates. In addition, analytical models were developed to predict the moment–rotation relationship of the PT column base connection and showed good correlation with the experimental data.     

Y形偏心支撑高强钢框架结构抗震性能

在Y形偏心支撑高强钢框架结构抗震性振动台试验的基础上,建立了试验试件的有限元模型,并验证了分析的正确性。设计了一个9层的Y形偏心支撑高强钢框架结构,以耗能梁段长度、耗能梁段腹板高厚比、高跨比为参数,对9层结构进行了非线性动力时程分析,研究了以上参数对结构抗震性能的影响。研究结果表明,改变耗能梁段长度、高跨比对结构层间侧移、耗能梁段性能、框架柱弯矩、耗能能力均有不同程度的影响,对框架柱轴力、基底剪力无显著影响;改变耗能梁段腹板高厚比对结构耗能能力有影响,对结构层间侧移、耗能梁段性能、框架柱受力、基底剪力无显著影响,并给出了相关设计建议。     

防屈曲支撑-摇摆钢框架抗震性能研究

为提升防屈曲支撑-摇摆钢框架(BRB-RSF)的抗震性能,提出在BRB-RSF中采用螺栓和角钢连接的半刚性节点代替刚性节点,沿框架柱中心线布置后张预应力筋,并对BRB-RSF进行了拟静力试验。同时基于OpenSees建立试验框架有限元模型,并对有限元模型的正确性进行了验证。研究结果表明：具有多道抗震防线的BRB-RSF抗震性能较好,BRB和摩擦阻尼器参与耗能,同时角钢能实现可更换;有限元模型适用于BRB-RSF非线性分析;后张预应力筋减小柱底板与底梁间滑移的同时导致柱中轴力增大,但其对框架柱整体稳定性和承载力设计影响较小;半刚性节点的设置可减轻主体框架的损伤,并能实现震后可更换,但半刚性节点对BRB-RSF中BRB耗能能力有较大影响。     

Analytical model validation and influence of column bases for seismic responses of steel post-tensioned self-centering MRF systems

The first generation for the post-tensioned (PT) self-centering (SC) system, which incorporates the PT technology to beam-to-column connections, exhibits good seismic performance with small residual deformations except for the first floor. Instead of using the fixed column base, the column PT to the base affects the seismic performance of frames, especially for residual deformations. Recently, the seismic response of a SC frame subassembly, which applied the PT technology to the connection and column base, was verified in shake table tests. In this paper, a three-dimensional analytical model with rotational springs in the PT connection and PT column base was introduced to capture shake table test results of the frame subassembly. The same modeling approach was adopted to one MRF and three SC frames to study the effects of column bases on the seismic responses of frames under the design-based and maximum-considered earthquakes. The monotonic, cyclic pushover, and time-history analyses were conducted for these frames. Analytical results showed that (1) the residual drift of the first floor could be significantly minimized by using the PT column base but the maximum interstory drift in the SC frame increased with decreasing fixity at the column base, (2) the largest maximum interstory drifts of the SC frames were larger than those of the MRF due to the low-to-medium structural period and high yield strength, and (3) the SC frame with the PT column base effectively decreased column restraining forces to the first floor compared to that with the fixed column base.     

砖混教学楼横墙不同构造条件下的抗震性能试验研究

为研究圈梁和构造柱的布置方式对砖混结构教学楼横墙抗震性能的影响,按照1/2的缩尺比例设计制作了5片横墙试件,试件类型包括无构造柱横墙体、两端设置构造柱的普通墙体试件以及在墙体中加设构造柱和圈梁形成的组合墙体等,采用拟静力试验对各试件的破坏特点、变形能力和耗能能力等进行了研究。结果表明,圈梁和构造柱的布置方式决定了横墙的抗震性能,按照现行GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》在横墙两端设置构造柱,同时确保墙体与基础梁间不发生剪切滑移破坏,则横墙表现出较好抗震性能,墙体中加设1根构造柱或同时再加设1根圈梁形成的组合墙体的抗震性能并没有得到有效改善,但加设圈梁和构造柱的墙体试件在极限变形后破坏墙块的变形受到中间圈梁的约束,墙体具有较好的后期整体性。