基于GBDT算法的基桩竖向承载力预测方法

目的 为研究支撑-半刚接钢框架结构体系的抗震性能,方法 设计了一榀由嵌套式单边螺栓与T型钢构成的半刚性梁柱节点的中心支撑钢框架,并进行了拟静力试验与有限元数值模拟,通过观测整个试验现象,分析了其滞回、承载力、刚度退化、耗能等抗震指标。结果 结果表明：试件破坏过程明显经历了弹性段、塑性段、破坏段三个阶段,试件破坏模式主要为支撑受压失稳破坏,塑性变形主要累积在支撑体系上,整体呈现延性破坏特征;支撑断裂后,梁柱及T型钢节点无明显塑性变形,钢框架仍具有较高的安全储备,符合“强节点、弱构件”设计原则,表明了结构具有两道抗震防线;结论 支撑与半刚接钢框架协同工作使得试件具有较高的抗侧刚度抵抗水平变形,且承载力较高、滞回性能稳定、耗能能力优良;单边螺栓在试验过程中的受力性能较普通高强螺栓并无较大差别,未出现严重的预紧力松弛现象,并能高效的保持螺栓预紧力。通过有限元数值模拟分析可知,减小支撑长细比,虽能有效提高结构的抗震性能,但长细比较小会导致支撑刚度增大,加速其余构件的损坏。故应以考虑结构的延性为前提,降低支撑的长细比,才能有效提高结构的抗震性能。     

单边螺栓连接中心支撑钢框架抗震性能分析

目的 为研究支撑-半刚接钢框架结构体系的抗震性能,方法 设计了一榀由嵌套式单边螺栓与T型钢构成的半刚性梁柱节点的中心支撑钢框架,并进行了拟静力试验与有限元数值模拟,通过观测整个试验现象,分析了其滞回、承载力、刚度退化、耗能等抗震指标。结果 结果表明：试件破坏过程明显经历了弹性段、塑性段、破坏段三个阶段,试件破坏模式主要为支撑受压失稳破坏,塑性变形主要累积在支撑体系上,整体呈现延性破坏特征;支撑断裂后,梁柱及T型钢节点无明显塑性变形,钢框架仍具有较高的安全储备,符合“强节点、弱构件”设计原则,表明了结构具有两道抗震防线;结论 支撑与半刚接钢框架协同工作使得试件具有较高的抗侧刚度抵抗水平变形,且承载力较高、滞回性能稳定、耗能能力优良;单边螺栓在试验过程中的受力性能较普通高强螺栓并无较大差别,未出现严重的预紧力松弛现象,并能高效的保持螺栓预紧力。通过有限元数值模拟分析可知,减小支撑长细比,虽能有效提高结构的抗震性能,但长细比较小会导致支撑刚度增大,加速其余构件的损坏。故应以考虑结构的延性为前提,降低支撑的长细比,才能有效提高结构的抗震性能。     

基于变截面支撑的半刚接钢框架抗震性能

为了深入研究钢框架体系抗震性能,基于支撑杆件受力情况以及实际钢结构工程中梁柱节点连接形式,提出了基于变截面支撑-半刚接钢框架结构体系.首先,通过拟静力试验加载考察变截面支撑构件的滞回性能;进而,将试验结果与ANSYS有限元分析结果进行对比;最后,通过有限元模拟对结构体系进行时程分析,以考察体系的抗震性能.结果表明:变截面支撑的半刚接钢框架体系抗震性能良好.     

X形中心支撑钢框架倒塌储备能力研究

根据中心支撑在循环荷载作用下的受力特点,提出一种针对X形中心支撑钢框架的倒塌判定标准.按照中国规范设计了一组不同层数和跨度的算例,采用增量动力分析方法确定并评估X形中心支撑钢框架结构的倒塌储备能力.结果表明：X形中心支撑结构的倒塌储备能力随层数的增加而减弱,随跨度的增加而增强,所有算例均具备FEMA695规定的倒塌储备能力.X形中心支撑与倒塌水准对应的基于结构层延性的整体抗侧刚度与初始弹性抗侧刚度之比大都在2％～3％之间,表明文中提出的倒塌标准具有一定的适用性,符合实际结构最终依靠延性来耗散地震能量的受力和变形规律.     

不同抗震设防标准下多层钢框架结构抗倒塌能力的研究

为了评估多层钢框架在不同抗震设防标准下的抗倒塌能力,按我国现行规范设计了5个多层钢框架结构,采用美国ATC委员会提出的CMR分析方法对钢框架结构倒塌储备能力进行分析,得出了钢框架算例的相应倒塌储备系数和倒塌概率曲线。分析了不同抗震设防标准多层钢框架IDA计算的结果,评价了不同抗震设防烈度多层钢框架的抗倒塌能力和抗倒塌安全储备,讨论了不同抗震设防标准多层钢框架的倒塌概率,并且提出了抗震设防标准的有关建议。     

大位移往复加载下钢框架节点地震损伤试验研究

结构临近倒塌状态时,构件不可避免发生较大变形。节点区梁柱焊接处是钢框架结构薄弱环节,易发生脆性破坏,本文设计了3个不同的大位移加载制度对钢框架节点构件进行低周往复加载,考察其破坏过程与特征,研究了不同大位移加载方式对钢框架节点的荷载-位移滞回曲线、滞回耗能、损伤演化等力学性能的影响。结果表明:加载制度对构件的破坏形态起控制作用,变幅加载与等幅60 mm循环加载下试件为脆性破坏,等幅90 mm循环加载下试件为延性破坏。钢框架节点梁端作为结构抗震耗能的关键部位,将耗能能力作为评价其抗震性能的指标,建立起简单通用的累积破坏损伤模型,该损伤模型易于评价节点在地震作用下的损伤程度。     

钢梁与核心筒连接刚度对钢-混凝土混合结构抗震性能的影响

为了研究钢梁与核心筒连接刚度对钢-混凝土混合结构抗震性能的影响,运用有限元软件SAP2000,根据不同结构构件采用不同的单元模型,对同一钢-混凝土混合结构的不同连接刚度进行了模态分析及弹塑性时程分析,探讨了不同连接刚度对混合结构整体性能的影响。分析结果表明,半刚接HS-SR结构的变形值介于铰接HS-P和刚接HS-R结构之间;在抗震方面,半刚接HS-SR结构的外框架既能承担水平力又不会因承担过大的水平力而发生脆性破坏,外框架为具有安全储备的第2道抗震防线。 更多还原     

典型钢框架结构节点的动态力学性能与延性分析

采用ABAQUS有限元软件分析了典型钢框架节点(狗骨式节点、端板螺栓连接节点和T型钢连接节点)抗倒塌性能,通过改变冲击荷载大小得到节点的荷载-位移曲线关系,从而得到节点的动态力学性能。分析结果表明,对于不同类型节点,在冲击荷载作用下均未形成悬索机构,且翼缘削弱部分和螺栓连接是梁柱子结构中的薄弱环节。提出了采用节点延性系数评估连续倒塌过程中节点延性的方法,定义不同类型节点结构动力荷载下的极限转动能力θmax与结构开始形成悬链线效应所达到的转角(θc)比值为节点延性系数。当节点延性系数大于1.0时,表示该节点结构能够形成悬链线效应,进入悬索作用阶段;延性系数越大,结构的安全储备越大。节点延性系数可以用于结构抗连续倒塌设计,评估结构是否考虑悬链线效应,以便对结构进行经济、合理的设计。     

蜂窝式梁-柱钢框架结构抗震性能分析

目的 研究蜂窝式梁-柱钢框架结构的抗震性能,为此类框架结构的抗震设计提供参考.方法 应用有限元法,依据现行规范和规程设计一榀单层单跨(框架I)、一榀两层单跨(框架Ⅱ)蜂窝式梁-柱钢框架结构进行抗震性能分析.分析和研究了节点域剪切变形、P一△效应对框架层间位移的影响.结果 得到蜂窝式梁-柱钢框架结构在恒定竖向荷载和低周反复荷载作用下的受力机理和破坏机制,评价了其耗能能力和延性性能.框架I的耗能能力略好于框架Ⅱ,两个框架的位移延性系数均小于4.0,表明延性均较差.对于蜂窝式梁-柱钢框架结构,在各阶段由节点板域剪切变形所产生的层间位移占框架总位移的比例均在50%以上.结论 蜂窝框架耗能能力较好,但延性相对较差,抗震性能较差.提出了改善框架延性性能的具体方法,从而优化其抗震性能.节点域剪切变形、P-△效应对框架层间位移的影响较大.     

带可更换抗侧耗能装置的装配式钢框架结构静力性能研究

为实现钢框架结构震后损伤可快速修复的功能,基于损伤控制思想,提出一种带可更换抗侧耗能装置的装配式钢框架结构.利用ABAQUS有限元软件进行数值模拟分析,首先对该钢框架结构的受力机理开展研究,分析钢框架体系内力流传递路径,提出结构的合理失效顺序,建立相应失效准则;而后对该装配式钢框架结构与对应刚接框架及铰接框架进行对比分析;最后进行变参数分析,着重讨论该柱脚节点抗侧剪切件截面宽度、厚度及高度、节点板连系螺栓数量、柱脚横梁刚度及柱轴压比等参数对该装配式钢框架结构力学性能的影响.研究表明,合理设计的该装配式钢框架结构在屈服荷载及抗侧刚度两方面可以与对应刚接柱脚框架完全等效,且该新型钢框结构主体构件的应力分布优于对应刚接框架,可以将结构内的塑性损伤集中在翼缘连接盖板、抗侧耗能装置等易于更换的耗能元件上,使梁柱等主体构件基本处于弹性状态,具备震后可恢复功能.     

偏心支撑半刚性连接钢框架的动力特性研究

将偏心支撑与半刚性连接钢框架相结合是一种新型抗震结构体系,为探讨其动力特性和影响因素,进行了大型试验研究和有限元数值模态分析。结果表明：偏心支撑半刚性连接钢框架的动力特性与传统框架结构并不相同,随着梁柱节点转动刚度的降低,结构自振周期延长,阻尼比增加,我国现行规范的相关规定不适用这种结构体系。最后依据研究结果,提供了偏心支撑半刚性连接钢框架的自振周期简化计算方法和阻尼比参考值。     

端板连接耗能梁段偏心支撑钢框架滞回性能研究

应用ANSYS软件对端板连接耗能梁段偏心支撑钢框架进行非线性有限元分析。采用梁单元和实体单元联合建模,定义点-面接触并使用MPC算法实现梁单元和实体单元的连接。对已有试验试件进行模拟,计算结果与试验结果吻合较好。根据相关研究成果,结合我国现行设计规范,考虑高强螺栓直径及连接端板厚度等参数的影响,设计了8个端板连接耗能梁段偏心支撑钢框架结构模型。有限元分析表明:端板连接耗能梁段偏心支撑钢框架具有良好的延性和耗能能力;螺栓直径过小会导致连接的破坏先于耗能梁段,按照规范设计的连接满足结构受力要求;耗能梁段端板太薄会造成端板变形过大,导致连接节点破坏,建议厚度取值不应小于连接螺栓的直径。     

用防屈曲支撑改进钢框架-支撑结构抗震性能的设计方法

为了提高钢框架-支撑结构的抗震性能,在对防屈曲支撑和钢框架-支撑结构研究的基础上,采用防屈曲支撑改进普通钢框架-支撑结构,实现在不增加用钢量的前提下,使钢框架-支撑结构的抗震性能达到中震下主体结构保持弹性的效果.提出了这种改进方法的步骤和关键问题,并结合算例,合理设计防屈曲支撑,采用手算和有限元分析软件对其进行抗震验算和动力非线性时程分析,证明了这种改进方法的可行性和有效性.     

预制钢骨混凝土柱—钢梁组合节点试验研究

针对装配式混凝土结构中梁柱节点连接构造复杂、施工效率低等问题,设计开发了一种预制钢骨混凝土柱—钢梁组合节点,通过拟静力试验,研究不同梁端连接方式对新型节点抗震性能的影响。结果表明：不同梁端连接方式的节点试件均为梁端受弯破坏,破坏位置在翼缘连接板处,实现了节点域附近塑性铰外移的效果;翼缘连接板和混凝土的应变受梁端连接方式的影响较大,钢梁腹板、H型钢骨和纵向钢筋的应变受到的影响相对较小;栓焊混合节点和螺栓节点属于半刚性连接,焊接节点属于刚性连接;各试件的滞回性能良好,承载力和刚度退化性能稳定,延性系数在4.03~11.84之间,等效黏滞阻尼系数在0.24~0.36之间。该类型节点具有良好的承载能力和抗震性能,能满足现有抗震设计要求。     

塑性耗能支撑钢筋混凝土框架的低周反复荷载试验研究

通过对三榀普通钢筋混凝土框架、钢支撑框架和塑性耗能支撑框架单元１／３比例模型在低周反复荷载作用下进行对比试验，研究三类不同型式的钢筋混凝土框架结构的破坏形态、位移延性系数、强度退化与累计耗能等抗震性能指标，为塑性耗能支撑框架的深入理论分析和工程设计提供依据     

人字形中心支撑钢框架基于屈服点谱的陛态抗震设计方法

屈服点谱（Yield Point Spectra,YPS）是一种新的位移一加速度反应谱的表述形式。基于结构屈服位移的稳定性．根据性态目标得出延性限值,通过YPS结构屈服强度,采用能力方法设计了1榀人字形中心支撑钢框架结构,通过非线性静力分析和动力时程分析,结果表明运用屈服点谱对中心支撑钢框架进行性态设计具有可行性。     

人字形中心支撑钢框架基于屈服点谱的性态抗震设计方法

屈服点谱(Yield Point Spectra,YPS)是一种新的位移-加速度反应谱的表述形式。基于结构屈服位移的稳定性,根据性态目标得出延性限值,通过YPS结构屈服强度,采用能力方法设计了1榀人字形中心支撑钢框架结构,通过非线性静力分析和动力时程分析,结果表明运用屈服点谱对中心支撑钢框架进行性态设计具有可行性。     

钢结构的地震反应修正系数

现代结构抗震设计利用结构的延性和超强,并引入地震反应修正系数对设防地震下的单质点弹性反应谱进行折减,得出结构的设计地震作用后按弹性设计结构。结构地震反应修正系数的取值是否合理关系到结构抗震设计的安全与经济,采用Pushover推覆、改进的能力谱法计算了按我国规范设计的12个抗弯钢框架、15个V型偏心支撑钢框架的地震反应修正系数、延性折减系数、超强系数,并与国内现行抗震规范隐含的地震反应修正系数进行了对比。     

钢支撑低周疲劳性能研究综述

总结了国际上有关钢支撑低周疲劳性能试验及有限元研究方面的现状,指出了钢支撑低周疲劳性能研究的方向。