D型偏心支撑钢框架耗能梁段性能研究

通过对具有不同耗能梁段长度的D型偏心支撑钢框架的滞回性能及耗能梁段耗能性能的非线性有限元分析,表明耗能梁段的长度对偏心支撑钢框架的侧向刚度、延性和耗能能力有较大影响。随着耗能梁段长度的增加,D型偏心支撑钢框架的强度、刚度、延性和耗能性能均产生了不同程度的退减现象;耗能梁段越短,其塑性变形越大,进而导致耗能梁段过早塑性破坏的可能性增大。根据有限元模拟结果提出了对耗能梁段长度的设计建议。     

K型偏心支撑钢框架耗能梁段长度探讨

通过对具有不同耗能梁段长度的K型偏心支撑钢框架的滞回性能与耗能梁段的耗能性能进行非线性有限元分析结果表明:随着耗能梁段长度的增加,K型偏心支撑钢框架的强度、刚度、延性和耗能性能均产生了不同程度的退化现象;耗能梁段越短,其塑性变形越大,由此而导致耗能梁段过早塑性破坏的可能性也就越大,而耗能梁段过长则抗震性能较差。最后,根据有限元模拟结果对耗能梁段的长度提出了设计建议。     

基于性能设计的高强钢组合Y形偏心支撑钢框架抗震性能研究

Y形偏心支撑钢框架结构中耗能梁段置于框架梁之外,耗能梁段变形不会对主体结构和楼板造成损害,震后易于修复更换。为了保证耗能梁段充分发挥塑性变形进行耗能,非耗能构件(框架梁、框架柱)截面设计往往过大,浪费钢材且限制了偏心支撑钢框架的应用。高强钢组合偏心支撑框架结构是指耗能梁段采用普通钢材(Q345钢),而框架梁、柱等非耗能构件采用高强度钢材(如Q460),不仅有效减小构件截面,而且可以推动高强钢在抗震设防区的应用,经济效益显著。采用基于性能的抗震设计方法设计了5层、10层、15层和20层的Y形偏心支撑钢框架结构,算例模型包括高强钢组合Y形偏心支撑钢框架和传统普通钢Y形偏心支撑钢框架,通过Pushover分析和时程分析研究该结构形式的承载力、抗侧刚度、层间侧移分布及破坏模式。研究表明:相同设计条件下,高强钢组合Y形偏心支撑钢框架结构与普通钢Y形偏心支撑钢框架结构的承载能力相近,但抗侧刚度略低,罕遇地震作用下二者具有相似的层间侧移分布和破坏模式。     

偏心支撑钢框架耗能梁段的设计

偏心支撑钢框架既具有较大的抗侧刚度,同时在大震作用下又具有很好的延性,介绍了偏心支撑钢框架中重要构件耗能梁段的设计方法。     

Y型偏心支撑钢框架的受力性能研究

Y型偏心支撑钢框架是最近发展起来的一种新型抗侧力结构体系,具有很好的抗震性能。可以通过改变耗能梁段的截面尺寸和支撑的布置形式来优化结构的抗震性能。本文基于我国现行《抗震规范》建立三个系列的一榀Y型偏心支撑钢框架平面模型,并运用有限元分析软件sap2000对结构进行pushover分析计算,研究了Y型偏心支撑钢框架的耗能梁段长度、腹板高厚比和耗能支撑的布置形式等参数对Y型偏心支撑钢框架结构抗震性能的影响,提出了相应的抗震设计建议。     

偏心支撑钢框架在循环荷载作用下非线性有限元分析

偏心支撑是高层钢结构中一种有效的抗震耗能的结构形式 ,针对这种结构形式 ,对变形大、进入塑性的耗能梁段采用退化曲壳单元 ,其余部分采用梁单元的非线性有限元分析模型 ,以此来分析偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的耗能性能 ,并编制了相应的计算程序。算例分析表明 ,此计算模型精确、高效     

基于抗震韧性的高强钢组合偏心支撑钢框架研究

将基于抗震韧性的设计理念引入高强钢组合偏心支撑钢框架结构.通过韧性设计,使得高强钢组合偏心支撑钢框架结构,在满足结构抗震目的的同时,结构构件参与结构抗震方式明确,主体构件不发生塑性破坏,耗能支撑或耗能梁段通过塑性变形吸收地震能量,同时,通过装配式建造,耗能构件易于更换,达到结构韧性抗震的目标.提出评价高强钢组合偏心支撑钢框架的评价指标.     

耗能梁段腹板厚度对高强钢组合Y型偏心支撑框架受力性能的影响研究

为了研究耗能梁段腹板厚度对高强钢组合单层单跨Y型偏心支撑框架的受力性能,采用有限元软件ABAQUS分别对5个不同耗能梁段腹板厚度的高强钢组合单层单跨Y型偏心支撑框架模型进行了分析。结果表明:这种结构形式具有良好的耗能性能,耗能梁段能够充分发挥耗能的作用;耗能梁段腹板厚度对其强度、刚度和耗能性能均有较大影响,耗能梁段腹板厚度设计合理时,可满足结构在小震或中震作用下的承载力和变形要求,在大震下有良好的变形能力和耗散地震能量的能力。     

偏心支撑钢框架的设计

简述了偏心支撑钢框架结构的工作原理及特点,介绍了偏心支撑钢框架的设计计算方法,其中重点介绍了各杆件的内力计算：耗能梁段设计、非耗能梁段设计、支撑设计和框架柱设计,为工程设计人员提供了指导。     

单斜杆型偏心支撑钢框架的地震反应分析

偏心支撑结构弹性阶段刚度大,塑性阶段耗能能力强,是适用于高烈度地震区的一种有效的抗侧力结构体系。采用梁单元与壳单元相结合的非线性有限元模型,对单斜杆型偏心支撑钢框架进行弹塑性时程分析,研究耗能梁段的长度、腹板高厚比和加劲肋间距的变化对单斜杆型偏心支撑钢框架结构抗震性能的影响,提出了相应的抗震设计建议。     

Seismic performance of Y‐type eccentrically braced frames combined with high‐strength steel based on performance‐based seismic design

In the Y‐type eccentrically braced frame structures, the links as fuses are generally located outside the beams; the links can be easily repairable or replaceable after earthquake without obvious damage in the slab and beam. The non‐dissipative member (beams, braces, and columns) in the Y‐type eccentrically braced frames are overestimated designed to ensure adequate plastic deformation of links with dissipating sufficient energy. However, the traditionally code design not only wastes steel but also limits the application of eccentrically braced frames. In this paper, Y‐type eccentrically braced steel frames with high‐strength steel is proposed; links and braces are fabricated with Q345 steel (the nominal yield stress is 345 MPa); the beams and columns are fabricated with high‐strength steel. The usage of high‐strength steel effectively decreases the cross sections of structural members as well as reduces the construction cost. The performance‐based seismic design of eccentrically braced frames was proposed to achieve the ideal failure mode and the same objective. Based on this method, four groups Y‐type eccentrically braced frames of 5‐story, 10‐story, 15‐story, and 20‐story models with ideal failure modes were designed, and each group includes Y‐type eccentrically braced frames with ordinary steel and Y‐type eccentrically braced frames with high‐strength steel. Nonlinear pushover and nonlinear dynamic analyses were performed on all prototypes, and the near‐fault and far‐fault ground motions are considered. The bearing capacity, lateral stiffness, story drift, link rotations, and failure modes were compared. The results indicated that Y‐type eccentrically braced frames with high‐strength steel have a similar bearing capacity to ordinary steel; however, the lateral stiffness of Y‐type eccentrically braced frames with high‐strength steel is smaller. Similar failure modes and story drift distribution of the prototype structures designed using the performance‐based seismic design method are performed under rare earthquake conditions.     

高层偏心支撑钢框架弹塑性地震反应分析

偏心支撑框架与纯框架相比,有更大的抗侧移刚度及极限承载力,与中心支撑框架相比,可有效地降低地震作用.国内外学者对偏心支撑性能做了较多研究,但实际工程中鲜有应用,我国现有钢结构建筑大多为中心支撑框架或纯框架,结合一工程实例,对高层偏心支撑钢框架进行弹塑性时程分析和抗震性能研究.     

基于屈服点谱法的中心支撑钢框架抗震性态评估

屈服点谱(Yield Point Spectra,YPS)是以位移-加速度表述的反应谱形式。YPS可以用于对现有结构进行抗震评估,确定结构在给定地震作用下的峰值位移和延性。本文按照我国设计规范分别设计了6层、9层、12层3个人字形中心支撑钢框架结构,利用YPS对3个结构进行非线性静力分析,得到结构在设防地震和罕遇地震下的峰值位移和层间位移角,并与SAP2000动力时程分析得到的结果进行对比,评估人字形中心支撑钢框架在设防地震和罕遇地震下的抗震性态,评价了YPS方法用于中心支撑钢框架抗震性态评估的可靠性。     

连于人字形防屈曲支撑的横梁抗震设计探讨

通过3个算例,对采用人字形无粘结内藏钢板支撑剪力墙(即人字形防屈曲支撑)的防屈曲支撑框架结构的抗震性能进行对比分析,以探讨支撑屈服后超强和被撑梁跨中竖向支点作用的有无对支撑跨横梁抗震性能的影响。结果表明,3个算例的框架梁在多遇地震下均能保持弹性,且被撑梁的最大竖向挠度均出现在撑点两侧。罕遇地震下,3个结构中支撑屈服后被撑梁的最大竖向挠度均出现在撑点位置。考虑超强但不考虑支点作用设计的结构中框架梁塑性发展程度较小,而不计超强但考虑支点作用设计的被撑梁塑性发展严重,且横梁的挠度较大,导致层间的两根支撑因承受较大的竖向力而使拉、压支撑的轴向应力-应变曲线明显不对称,不利于支撑受力。     

高层支撑钢框架弹塑性地震反应简化分析模型

本文首先将高层支撑钢框架结构分解成纯框架和纯支撑体系两部分,并与一列受载铰接刚性杆并联,以考虑几何非线性的影响;然后将框架部分简化为半刚架,将支撑体系部分简化为铰接桁架,以此进行结构弹塑性地震反应分析.在前人试验和理论研究成果的基础上,本文还提出了能准确反映钢支撑主要滞回特征的支撑恢复力模型,便于工程实用.通过算例对比分析,表明采用本文提出的高层支撑钢框架简化模型进行弹塑性地震反应分析,具有计算精度高、计算自由度少、计算时间省的优点,是一种有效的近似方法.     

Design and seismic response of tall chevron panel buckling‐restrained braced steel frames

The numerical analysis of the seismic performance for tall chevron panel buckling‐restrained braced steel frames (PBRBFs) under small and strong earthquake excitations has been carried out to investigate a capacity design procedure for chevron PBRBFs and to examine the effects of axial strength distribution of braces along the height of buildings, vertical supports of braces for the braced beams and the overstrength of braces on the seismic response of PBRBFs. It revealed that the chevron braces that remained elastic can actually provide the vertical supports for the braced beams. Under severe earthquake excitations, the vertical supports deteriorated greatly after braces yielding. The PBRBFs designed by omitting vertical supports of braces for the braced beams and considering the overstrength of braces exhibited superior performance with smaller plastic deformations for braced beams and reduction in ductility demands for panel buckling‐restrained braces (PBRBs) as compared with the others. The distribution of yielding for PBRBs in 10‐story buildings verified that the participation from the higher modes is not very remarkable and that the capacity design based on the first‐mode response can be considered for multistory PBRBFs. Moreover, on the basis of the analysis results of the 30‐story PBRBF, the participation of the higher modes should be taken into account for high‐rise PBRBFs. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

偏心支撑钢框架可替换剪切连接件试验研究

将偏心支撑钢框架中的耗能梁段从框架梁中分离,作为可替换剪切连接件,不仅能达到将结构塑性变形集中于耗能梁段区域的目的,也能实现震后损坏耗能梁段易于替换的目标。为此,对9根不同参数的可替换剪切连接件进行循环加载试验,并对剪切连接件的滞回曲线、骨架曲线、承载力、塑性转角及刚度退化等进行分析。结果表明：可替换剪切连接件的滞回曲线饱满,性能稳定,塑性转角均满足对于耗能梁段极限塑性转角大于0.08rad的限值要求,具有良好的塑性性能,满足罕遇地震作用下的变形要求;承载能力和初始刚度随着长度、加劲肋间距的减小而增大;有焊接工艺孔的连接件刚度退化更加明显,塑性性能得到充分发挥,耗能能力良好;通过参数分析发现截面尺寸、长度比、加劲肋间距及焊接工艺孔构造等是影响剪切连接件抗震性能的主要因素。     

梁贯通式支撑钢框架体系的强度折减系数研究

基于强度折减系数的抗震设计方法,将增量动力分析（IDA）和能力谱法（CSM）结合,对典型梁贯通式支撑钢框架结构的强度折减系数进行研究。采用结构试验校准后的有限元分析模型对结构进行分析,得到结构性能点。通过比较按照设防烈度弹性设计的基底剪力Ve和按照小震设计的基底剪力Vd得到强度折减系数R。分析表明：支撑与框架柱的配置比例及布置方式会对此类结构的强度折减系数产生影响;适用于7度设防烈度的典型两层结构两种支撑配置比例（CASE1和CASE2一层与二层支撑配置比例分别为3∶1和2∶1）梁贯通式支撑钢框架结构体系的强度折减系数可分别取为3.02和2.54。最后建议了该新型结构体系考虑强度折减系数并基于我国现行规范进行抗震设计的地震作用取值范围。     

加腋钢框架结构的静力弹塑性性能研究

运用SAP2000对普通钢框架和对其进行加腋后的框架进行Pushover分析,得出两类钢框架在多遇和罕遏地震作用下性能点的基底剪力和顶点位移,然后分别以第一次Pushover分析得到的性能点的顶点位移为监测位移再进行Pushover分析,得到多遇和罕遇地震作用下两类钢框架的层位移、层间位移角和各杆件的塑性铰数量及塑性铰出现的顺序。分析结果表明：加腋后钢框架在多遇和罕遇地震下的层位移减小;加腋措施使得钢框架在多遇地震下的层间位移角有减小的趋势,而在罕遏地震下的层间位移角有增大的趋势,但这种影响的幅度不大;加腋措施显著地改善了钢框架在罕遇地震下结构杆件出现的塑性铰数量和塑性铰顺序;加腋后的首层柱底达到极限承载力,为薄弱构件,加腋设计时需要注意。