高层屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构抗震性能研究

为研究高层屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构的抗震性能,分别设计了一个10层钢筋混凝土框架结构和屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构模型,进行了地震作用下动力非线性分析。结果表明：屈曲约束钢板墙可显著减小高层钢筋混凝土框架结构在地震作用下的层间位移,同时在罕遇地震作用下框架中塑性铰的数量也有大幅减少,表现出良好的抗震性能。在此基础上,综合规范对框架结构和框架-抗震墙结构抗震等级和柱轴压比限值的规定,并结合屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构的受力特点,提出了高层屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构的抗震设计建议。建议屈曲约束钢板墙的边缘构件按框架结构确定抗震等级和柱的轴压比限值,其他框架部分根据其承担的地震倾覆力矩比例大小,按框架结构或框架-抗震墙结构确定抗震等级和柱的轴压比限值。     

BRB钢筋混凝土框架结构罕遇、极罕遇地震弹塑性分析

屈曲约束支撑是一种新型的耗能支撑。安装屈曲约束支撑(BRB)的框架结构可以减少设计配筋,增加结构抗侧刚度,那么按多遇地震设计后能否满足"大震不倒"的抗震设防要求自然成为研究者关注的问题。本文采用有限元模拟的方法对比分析安装BRB和不安装BRB的混凝土框架结构在罕遇地震、极罕遇地震下的抗震性能,具体体现在结构在罕遇地震下的层间变形和结构耗能。选取某5层框架结构按8度抗震设防设计,并进行罕遇地震和极罕遇地震弹塑性分析,结果表明框架结构在罕遇地震作用下层间位移角还满足规范限值要求,但在极罕遇地震作用下层间位移角已大于1/50。BRB框架结构在罕遇、极罕遇地震作用下层间位移角均小于1/50,且相比框架结构层间位移角显著减小,结构的滞回曲线更加饱满,说明BRB结构的耗能能力相对较好。     

板柱-支撑结构抗震设计关键问题分析

板柱结构具有可利用空间大、布局灵活、显著降低层高等优势,但是存在结构水平刚度较弱、位移大、抗震承载力较差等问题。为解决上述问题,在板柱结构中设置屈曲约束支撑,以提高结构的抗侧刚度,增强其抗震承载力。通过对3个高度不同和2个大面积的板柱-支撑结构的计算表明,板柱结构抗侧刚度和承载力较弱的问题可通过设置适当数量的屈曲约束支撑解决。为研究板柱-支撑结构的变形、层间剪力、倾覆弯矩、支撑布置等问题,通过PKPM建模分析,结果表明：多遇地震作用下,板柱-支撑结构可采用框架结构的弹性层间位移角(1/550)来控制结构变形;板柱-支撑结构中支撑承担的楼层剪力建议不低于楼层剪力的40%;通过对比GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》和力学概念计算得到楼层倾覆力矩的结果,认为采用规范建议的方法较为合理;支撑的竖向居中布置会减小支撑倾覆力矩占比,而对支撑剪力占比影响较小。     

BRB应用于混凝土框架的弹性层间位移角限值与设计建议

BRB钢支撑即屈曲约束支撑,因其具有承受轴向压力不会发生屈曲、受拉与受压承载力相当、滞回曲线饱满、耗能能力和低周疲劳性能良好等优点,在美国、日本及我国台湾等地区的建筑结构中应用较广.混凝土框架结构,是一种常见的建筑结构形式,其设计简单,施工方便,但是框架结构的抗侧刚度低,在罕遇地震下容易发生较大的侧移甚至是倒塌,而将BRB应用于混凝土框架结构,组成的框架-支撑结构体系,可以很好地解决这一问题.然而现行《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)对钢支撑-混凝土框架的层间位移角限值的规定不尽合理,本文从结构抗震的性能目标出发,对BRB钢支撑-混凝土框架的弹性层间位移角限值进行了研究,并提出了BRB在混凝土框架结构应用中的设计建议.     

五层梁柱式胶合木结构振动台试验研究

为研究多层胶合木结构的抗震性能,设计制作了一个1:2缩尺的五层梁柱式胶合木结构模型,并对增设屈曲约束支撑和木支撑前后的结构模型开展了振动台试验。试验结果表明：纯框架模型抗侧刚度过低,在7度多遇地震作用下纵、横向的最大层间位移角分别达到1/145和1/175,不宜在地震区采用;增设支撑后,模型的基频大幅提高、位移响应显著降低,在7度多遇、基本和罕遇地震作用下的层间位移均满足《多高层木结构建筑技术标准》（GB/T 51226-2017）中弹性和弹塑性位移角限值要求;增设木支撑的横向框架在8度罕遇地震作用下,绝大多数木支撑发生断裂破坏,最大层间位移角达到1/11,但结构并未发生倒塌且梁、柱及节点无明显损伤;增设屈曲约束支撑的纵向框架在8度罕遇地震作用下主体结构无明显损伤,仅在支撑连接板处出现了少量局部的平面外屈曲。屈曲约束支撑和木支撑起到了第一道抗震防线的作用,有效保证了胶合木结构主体框架的安全;在合理设计的基础上,梁柱-木支撑和梁柱-屈曲约束支撑的梁柱式胶合木结构体系均可满足8度区抗震设防要求。     

板柱-支撑结构抗震设计关键问题分析

板柱结构具有可利用空间大、布局灵活、显著降低层高等优势,但是存在结构水平刚度较弱、位移大、抗震承载力较差等问题。为解决上述问题,在板柱结构中设置屈曲约束支撑,以提高结构的抗侧刚度,增强其抗震承载力。通过对3个高度不同和2个大面积的板柱-支撑结构的计算表明,板柱结构抗侧刚度和承载力较弱的问题可通过设置适当数量的屈曲约束支撑解决。为研究板柱-支撑结构的变形、层间剪力、倾覆弯矩、支撑布置等问题,通过PKPM建模分析,结果表明:多遇地震作用下,板柱-支撑结构可采用框架结构的弹性层间位移角(1/550)来控制结构变形;板柱-支撑结构中支撑承担的楼层剪力建议不低于楼层剪力的40%;通过对比GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》和力学概念计算得到楼层倾覆力矩的结果,认为采用规范建议的方法较为合理;支撑的竖向居中布置会减小支撑倾覆力矩占比,而对支撑剪力占比影响较小。     

BRB在某医院门诊楼减震设计中的应用

屈曲约束支撑(简称BRB)是一种良好的耗能减震构件,在屈服之前能够为结构提供附加刚度,在屈服之后除了为主体结构提供附加刚度之外,还为结构提供附加阻尼。文章结合某5层医院门诊楼,通过设置屈曲约束支撑以解决结构因抗侧刚度不足而导致的层间位移角超过规范限值,并且屈曲约束支撑在罕遇地震作用下能够先于主体框架屈服进行耗能,使结构的屈服机制合理。     

带BRB的钢筋混凝土加层框架结构减震性能分析

本文对加层后抗侧刚度不足的钢筋混凝土框架结构布置屈曲约束支撑,以满足弹性位移角限值的设计要求。运用ANSYS软件对加层后的整体结构进行两种不同地震波作用下的动力时程分析,确定各楼层的层间位移角,对不满足要求的楼层布置屈曲约束支撑,然后对加支撑后的加层框架结构进行多遇地震和罕遇地震下的抗侧移验算。结果表明,加屈曲约束支撑后,结构的层间位移角满足规范要求,且具有良好的耗能减震性能。     

屈曲约束支撑在框架结构中的应用

山东省临沂市某妇幼保健计划服务中心门诊楼建设项目位于高烈度区,在确定结构方案的试算过程中,采用常规的纯框架结构形式结构位移角无法满足相关规范要求.通过设置屈曲约束支撑,在多遇地震下为结构提供刚度,从而使结构位移角满足相关规范要求.同时屈曲约束支撑能够在罕遇地震下耗能,为结构提供附加阻尼.采用盈建科结构设计软件和MIDAS软件模拟结构多遇地震和罕遇地震,得出本工程设置屈曲约束支撑能够提高结构抗震性能,满足国家"三个水准"抗震设防目标.     

BRB在既有单跨多层混凝土框架结构加固设计中的应用

采用防屈曲支撑对某单跨多层混凝土框架结构进行了抗震加固,使用有限元分析软件SAP 2000对结构加固效果进行了验证,且对结构在多遇地震作用下的抗震性能进行了分析,对比了加固前后结构的侧向位移、层间位移角及周期比。以OpenSees有限元分析软件建立了加固框架的有限元分析模型,从美国太平洋工程研究中心(PEER)选取10条地震动记录调至设防烈度和罕遇地震水平进行了动力时程分析。结果表明:对单跨多层混凝土框架结构采用防屈曲支撑进行抗震加固,可以明显提高结构的刚度、耗能能力,有效地减小结构动力响应,降低震后加固修复费用;布置BRB后明显改善了结构抗震性能,在设防烈度水平可以有效避免结构构件的轻微损伤及非结构构件的破坏,而在罕遇地震水平不仅避免了结构层间位移角超过弹塑性层间位移角限值2.0%,而且有效避免了结构的薄弱层破坏。     

高强螺栓端板连接钢梁-方钢管混凝土框架结构抗震性能研究

通过一榀高强螺栓端板连接的2层1跨半4∶7比例组合梁-方钢管混凝土模型框架的拟动力试验、拟静力试验和静力推覆试验,运用子结构方法,模拟了一榀10层3跨的平面框架,研究了钢管混凝土框架结构的破坏形态、位移响应、滞回特性和耗能等抗震性能。拟动力试验中,多遇烈度地震时,框架刚度降低很小;基本设计烈度地震时,框架刚度降低约13%;罕遇烈度地震时,框架刚度降低20%,框架层间位移角小于2.0%。拟静力试验中,最大层间位移角超过1.6%,部分构件出现初始局部屈曲,框架整体未出现强度退化。在静力推覆试验中,即使层间位移角超过6.0%,框架承载力仍未发生下降。高强螺栓端板连接节点能够满足抗震设计要求,在规范限定的按弹塑性设计的层间位移角限值范围内,经过合理设计的螺栓端板连接可视为刚性连接。试验结果验证采用螺栓连接的钢梁-方钢管混凝土框架具有良好的抗震性能,可在抗震设防区结构中推广使用。     

附加屈曲约束支撑的混凝土框架抗震分析

附加屈曲约束支撑应用于混凝土框架结构体系之中,大大提高了整体结构的抗剪强度及抗侧刚度,对结构的层间位移及总体位移的减小有积极作用。附加屈曲约束支撑用于框架之中后,体系的滞回曲线更加饱满,大大提高了结构耗能能力。支撑框架的骨架线的下降段也突破传统的局限,伴随位移的增加,其下降程度大大减缓。本文对附加屈曲约束支撑的混凝土框架抗震设计相关问题进行了探讨分析。     

屈曲约束支撑在混凝土框架结构中的工程应用

某艺术中心工程拟建的音乐厅为混凝土框架结构,中部为楼板缺失的大跨度空间,此大跨度空间采用钢网架结构。由于建筑功能以及美观要求,最终确定采取屈曲约束支撑-混凝土框架结构体系。在多遇地震下,采用SATWE软件进行计算,发现无屈曲约束支撑时,结构的抗侧刚度较弱,层间位移角不能满足规范要求;加入屈曲约束支撑后,结构抗侧力得到显著改善,各项指标均满足规范要求。在罕遇地震下,采用MIDAS软件进行计算,屈曲约束支撑可视为金属阻尼器,率先屈服耗能,成为结构的第1道防线,符合抗震性能化设计多道设防的设计理念。     

屈曲约束支撑装配式钢结构减震设计

本文结合工程实际,介绍了屈曲约束支撑在上海某高层装配式商业建筑结构设计中的应用。进行了多遇地震作用下的反应谱分析、多遇地震作用下的弹性时程分析及罕遇地震下的动力弹塑性时程分析,研究屈曲约束支撑在不同地震水准作用下的性能并指导工程设计。时程分析的结果表明:多遇地震作用下,屈曲约束支撑处于弹性状态,提供了良好的抗侧刚度,结构的最大层间弹性位移角为1/558,小于1/250,满足规范要求;罕遇地震作用下,结构的最大弹塑性层间位移角为1/86,小于1/50,满足规范限值要求。屈曲约束支撑在罕遇地震作用下进入塑性状态并耗能,结构塑性变形引起的耗能仅占结构总耗能的6%左右;结构构件的损伤程度低。屈曲约束支撑工作状态良好,发挥了良好的耗能机制。     

销钉式防屈曲支撑在结构抗震加固中的应用研究

销钉式防屈曲支撑具有普通防屈曲支撑良好耗能的特点,本文对此支撑进行抗震加固分析。原结构存在超筋、层间位移角不满足规范限值的问题,采用非线性有限元软件SAP2000进行了加固抗震分析,对比了多遇地震作用下销钉式防屈曲支撑框架结构与普通防屈曲支撑框架结构模拟结果。结果显示装有销钉式防屈曲支撑的框架结构层间位移角与结构基底剪力减小率优于普通防屈曲支撑框架结构;罕遇地震作用下,采用Perform-3D有限元分析软件进行分析,分析结果表明:安装了销钉式防屈曲支撑的框架结构不仅能够满足抗震规范的层间位移角还有助于减小柱子所受压应变,并且销钉式防屈曲支撑耗能饱满,保证了框架结构的安全。     

BRB-RC框架弹性层间位移角限值的取值探讨

屈曲约束支撑(Buckling Restrained Brace,BRB)由于其优越的滞回性能,被广泛应用于钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)框架结构中,然而国内关于屈曲约束支撑混凝土(BRB-RC)框架结构抗震变形验算的研究较为不足。本文基于Perform-3D,通过多遇地震下的构件性能评估,研究BRB-RC框架弹性层间位移角限值的合理取值,给结构设计人员以理论参照。     

带屈曲约束支撑框剪结构的减震研究

以位于8度抗震设防地区的某框架剪力墙结构为研究对象,采用屈曲约束制成对其进行减震控制设计,基于ETABS有限元分析软件,在多遇和罕遇地震作用下对该框架剪力墙结构的楼层剪力、层间位移角、(框架内力等动力响应开展了无控和有控条件下的震动控制效果对比分析。结果表明:增设屈曲约束支撑后,该框架剪力墙结构的楼层剪力和层间位移角得到有效控制,并使之满足规范1/800和1/100的限值要求,多遇地震作用下层间位移角的减震效果达到27.18%,且设置屈曲约束支撑部位的框架内力亦有效降低;罕遇地震作用下屈曲约束支撑充分发挥了耗能能力,有效改善了结构的抗震性能,并达到预期抗震设计目标。     

框架-核心筒结构连梁变形特性研究

针对框架-核心筒结构联肢剪力墙的特点,提出根据相邻左、右墙肢变形确定连梁变形的计算方法。分别对高度为180m和300m的框架-核心筒结构进行在多遇地震和罕遇地震作用下的弹塑性动力时程分析,考察连梁在整体结构中的变形情况。在多遇地震作用下,连梁刚度较大,左、右墙肢在倾覆力矩作用下的拉、压变形较大,大部分连梁的变形角明显小于结构的层间位移角。结构加强层对附近楼层变形具有明显的抑制作用,连梁变形很小。在罕遇地震作用下,连梁刚度退化显著,左、右墙肢在倾覆力矩作用下的拉、压变形减小,大部分连梁的变形角大于结构的层间位移角。在不同地震波作用下连梁的变形差异显著,在罕遇地震作用下的最大变形角可达1/40。在进行结构抗震设计时,应保证连梁具有足够的塑性变形能力。     

半刚性框架-屈曲约束钢板剪力墙结构振动台试验研究

为研究半刚性框架-钢板剪力墙结构的抗震性能,进行了1个缩尺比为1/3的单跨4层钢框架-屈曲约束钢板剪力墙的振动台试验。试验采用模拟地震动的方法,选取El Centro波、Taft波和一条人工合成波,分析在7度多遇至9度罕遇共计8个水平地震作用工况下结构的动力特性和动力响应。研究结果表明：在多遇地震作用下,结构无明显塑性变形;罕遇地震作用时,1、3层墙板大部分区格形成拉力带。随着地震激励的增大,结构刚度逐渐退化,9度罕遇地震输入后结构抗侧刚度最大降幅仅为12%;屈曲约束钢板墙作为第一道抗震设防防线,率先进入弹塑性工作阶段,吸收耗散地震能量,避免框架发生破坏;在多遇及罕遇地震作用下结构的层间位移角分别为1/476和1/68,均满足我国现行抗震规范对层间位移角限值的规定。结构整体表现出优异的抗震性能,满足我国“两阶段,三水准”抗震设防要求。     

屈曲约束支撑-钢筋混凝土框架结构设计方法研究

目前屈曲约束支撑广泛用于新建和加固的钢筋混凝土框架结构中,构成屈曲约束支撑-钢筋混凝土框架结构.鉴于这种结构的设计方法未在规范中明确规定,在试验研究和设计实践的基础上,提出一些设计建议,包括设计时需根据屈曲约束支撑性能采取不同的设计方法、结构适用高度、屈曲约束支撑布置方法和要求、小震作用下屈曲约束支撑计算假定、结构楼层位移角限值、屈曲约束支撑根据不同性能需采取的不同检验要求、屈曲约束支撑与结构的连接设计和钢筋混凝土框架的抗震措施.