斜撑框架结构动力性能的有限元分析

根据斜撑框架结构振动台试验模型建立有限元计算模型,采用空间结构有限元分析程序SAP93进行模态分析,计算了模型在单向及三向地震波作用下的动力时程响应,并考察了斜撑取不同计算单元时对结构动力特性造成的影响。     

不同支撑体系对钢框架抗震性能的影响分析

带支撑的钢框架结构是小高层建筑中常见的一种抗侧力体系。针对一幢12层的钢框架结构,利用PKPM软件设计了具有X型、V型和人字型3种不同支撑形式的结构体系,提供了主要构件的尺寸和结构的振动特性,然后利用有限元软件SAP 2000建立了3种支撑形式的三维有限元分析模型,进行了多遇和罕遇地震作用下的反应谱分析和Pushover的弹塑性分析,探讨了不同支撑形式对该结构动力特性和地震响应的影响。分析结果表明,3种支撑形式对结构刚度提高的效果比较接近,而V型和人字型的计算结果基本一致,小高层钢框架结构通过设置支撑体系,能够保证结构满足多遇和罕遇地震作用下我国抗震设计规范的要求,分析结果可供工程设计人员在结构选型时参考。     

钢-混凝土组合框架抗震性能分析

为研究钢-混凝土组合框架在地震作用下动力性能及破坏形式,为钢-混凝土组合框架在地震区的使用提供依据,进行了1/3比例钢管混凝土柱-钢混凝土组合梁组合框架结构模型振动台试验研究。通过试验,得到不同地震烈度下组合框架结构的动力特性、位移响应、加速度响应。应用SAP2000软件对该结构进行不同烈度地震作用下的弹性时程分析和弹塑性时程分析,得到各水准地震作用下结构动力特性和位移反应,分析结构的地震损伤破坏过程及损伤分布情况。     

利用斜支撑提高异型柱框架结构抗扭性能的研究

采用有限元程序ANSYS和SAP ,对异型柱框架结构和异型柱加斜支撑结构进行了空间受力分析。单个结构单元的非线性分析说明 ,在异型柱框架中添加了人字形支撑后 ,结构的抗扭刚度和抗扭承载力有显著提高 ,延性也有所提高。通过对异型柱框架结构和矩形柱结构进行地震作用下的对比分析 ,说明异型柱框架的抗扭性能要远低于等惯性矩的矩形框架结构 ,而添加斜支撑对提高异型柱框架抗震性能有显著作用。并建议在刚心与质心不一致的异型柱框架结构中 ,应适当使用斜支撑结构以提高结构抗扭性能     

论述抗震设计中斜支撑结构的作用

单个结构单元的非线性分析说明,在异型柱框架中添加了人字形支撑后,结构的抗扭刚度和抗扭承载力有显著提高,延性也有所提高。通过对异型柱框架结构和矩形柱结构进行地震作用下的对比分析,说明异型柱框架的抗扭性能要远低于等惯性矩的矩形框架结构,添加斜支撑对提高异型柱框架抗震性能有显著作用。本文采用有限元程序Ansys和SAP,对异型柱框架结构和异型柱加斜支撑结构进行了空间受力分析,并建议在刚心与质心不一致的异型柱框架结构中,适当使用斜支撑结构以便提高结构抗扭性能。     

无游梁式抽油机框架结构在地震谱作用下的响应分析

以WCYJK14-7-53Z型无游梁式抽油机为研究对象,应用有限元法对其进行了地震谱作用下的动力响应分析。首先建立该抽油机框架结构的有限元模型和编制II类场地8度烈度下的地震反应谱,分别进行了模态分析和地震谱分析,然后对该抽油机结构进行动强度验算,得出该结构满足动强度要求。     

对斜支撑结构于抗震设计中作用的探讨

单个结构单元的非线性分析说明，在异型柱框架中添加了人字形支撑后，结构的抗扭刚度和抗扭承载力有显著提高，延性也有所提高。通过对异型柱框架结构和矩形柱结构进行地震作用下的对比分析，说明异型柱框架的抗扭性能要远低于等惯性矩的矩形框架结构，添加斜支撑对提高异型柱框架抗震性能有显著作用。本文采用有限元程序Ansys和SAP，对异型柱框架结构和异型柱加斜支撑结构进行了空间受力分析，并建议在刚心与质心不一致的异型柱框架结构中，适当使用斜支撑结构以便提高结构抗扭性能。     

屈曲约束支撑铰接框架足尺模型模拟地震振动台试验

对屈曲约束支撑铰接框架结构体系特点和抗震性能进行分析,并进行一个足尺屈曲约束支撑铰接框架结构模型模拟地震振动台试验研究。通过试验,分析不同强度地震作用下屈曲约束支撑铰接钢框架结构的动力特性、加速度反应、位移反应和破坏特征。振动台试验和研究结果表明:在强地震作用下(加速度峰值为1.20g),屈曲约束支撑交接框架结构层间位移角为1/100,屈曲约束支撑有明显的屈服变形,但没有发生屈曲现象,且整体结构中框架梁、框架柱仍保持弹性状态。理论和试验表明:屈曲约束支撑铰接框架结构可以在地震区使用。     

地震作用下“板型”高层钢混框架结构响应分析

义马某气化炉厂房,长56 m,宽19.5 m,高56 m,为"板型"钢筋混凝土框架结构体系。考虑该厂房中设备对系统动力特性的影响,采用大型有限元软件ANSYS对结构的自振特性进行分析。结果表明:结构在第四、五阶模态呈现翘曲模态,充分显示了结构的厚板特征。通过对3种地震波作用下结构位移和加速度响应的对比分析,显示框架结构对天津波反应比较敏感。通过对地震信号进行FFT变换,显示结构前5阶频率均处于天津波能量谱最大范围内,证实了结构对天津波敏感的原因。     

框架—偏心支撑结构的抗震分析

运用有限元分析软件SAP2000对一个10层的框架结构进行建模,得到两种不同的方案模型,并对这两种方案分别进行双向水平地震作用下的时程分析,通过对结构动力特性结果进行分析,得出偏心支撑抗震性能方面优于中心支撑。     

某养护中心办公楼两种支撑框架对比分析

对于地处8度区的某养护中心办公楼,根据传统抗震设计方法,必须选用框架-抗震墙结构体系,然而这样将导致工程造价增加,并且部分建筑使用功能也会受到限制,为此,本文提出采用普通支撑框架结构体系或BRB支撑框架结构体系来替代传统的框架-抗震墙结构体系,并对两种支撑框架结构进行小震反应谱和大震弹塑性时程分析对比,分析表明BRB支撑框架结构在小震下的受力性能和大震下的耗能减震性能均优于普通支撑框架结构。     

An investigation on the accuracy of pushover analysis for estimating the seismic deformation of braced steel frames

This paper investigates the potentialities of the pushover analysis to estimate the seismic deformation demands of concentrically braced steel frames. Reliability of the pushover analysis has been verified by conducting nonlinear dynamic analysis on 5, 10 and 15 story frames subjected to 15 synthetic earthquake records representing a design spectrum. It is shown that pushover analysis with predetermined lateral load pattern provides questionable estimates of inter-story drift. To overcome this inadequacy, a simplified analytical model for seismic response prediction of concentrically braced frames is proposed. In this approach, a multistory frame is reduced to an equivalent shear-building model by performing a pushover analysis. A conventional shear-building model has been modified by introducing supplementary springs to account for flexural displacements in addition to shear displacements. It is shown that modified shear-building models have a better estimation of the nonlinear dynamic response of real framed structures compared to nonlinear static procedures.     

大型钢支撑框排架结构火电厂的弹塑性分析

对既有火电厂房弹塑性分析的方法与不足进行了讨论。基于某钢支撑框排架火电厂房结构,应用Perform3D进行弹塑性时程分析。通过分析结构在中震和大震作用下的弹塑性动力响应,进一步了解了复杂火电厂房的抗震性能,并且验证了支撑框排架火电厂房建模考虑支撑屈曲的重要性,得出了若干有益结论。     

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。     

预应力混凝土扁梁框架地震响应试验与理论分析对比

为了研究预应力混凝土扁梁框架的动力特性和地震响应,本文在一榀无粘结和一榀有粘结预应力混凝土扁梁框架拟动力试验数据的基础上,运用有限元软件进行非线性时程分析,在一定程度上对比试验数据。分析结果表明:框架结构由于损伤累积引起结构整体刚度和阻尼比的变化,导致结构自振周期发生变化,进而影响结构在地震中的各种响应。利用有限元软件进行结构地震作用下各种响应的分析,是可行有效的。     

外挂PC复合墙板的分层装配支撑钢框架足尺振动台试验研究

为真实反映地震作用下墙板与分层装配支撑钢框架的动力协同工作性能,设计了三层足尺分层装配支撑钢框架通过柔性减震连接件外挂PC复合墙板结构模型,通过振动台试验考察其动力损伤演化机制和变形特征。研究结果表明：外挂PC复合墙板的分层装配支撑钢框架结构可以满足我国规范对于抗震安全性的要求,并且表现出损伤控制和低残余位移特性。多遇地震作用下结构和墙板完好无损;设防地震作用下结构无损,墙板微损;罕遇地震作用下结构损伤集中于柔性支撑,梁柱框架无损,墙板及连接无显著破坏;超大地震作用下梁翼缘局部进入塑性,墙板节点和墙板边缘及预埋件处有显著破坏但主体结构完好。采用柔性减震连接件外挂的PC复合墙板不会影响分层装配支撑钢框架的变形恢复能力,其相对于主体结构具有良好的变形适应性,提高了分层装配支撑钢框架的层间变形均匀性,在支撑松弛的情况下可以显著提高结构刚度,从而降低层间位移响应和扭转响应,并削弱了柔性支撑在动力作用下突然张紧产生的冲击效应。总体上,外挂PC复合墙板的分层装配支撑钢框架结构具有优良的抗震性能和震后可恢复性。     

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.     

横梁加强型人字撑结构的弹塑性滞回性能

人字形支撑是多高层钢结构建筑的一种常用支撑形式。在侧向荷载作用下,由于受压支撑发生屈曲,承载能力快速下降,支撑架的横梁会受到拉压支撑间的竖向不平衡力的作用,JGJ 99—98《高层民用建筑钢结构技术规程》规定需加强支撑架横梁来承受这一不平衡力的作用。静力弹塑性推覆分析的结果显示,在加载后期横梁受拉支撑屈服荷载对加强型人字撑结构抗侧能力有很大的贡献。但是,在强烈地震作用下,由于每一支撑均处于拉压交替的受力状态,因此支撑架的受力性能要复杂得多。通过对横梁加强型支撑结构在往复荷载和地震荷载作用下的抗侧性能进行研究,以更好地了解这种支撑结构的抗震性能。     

大型火电厂钢结构主厂房铰接中心支撑框架体系的振动台试验研究

为获得铰接中心支撑框架结构体系的抗震性能,以位于抗震设防烈度8度区的某大型火电厂钢结构主厂房横向最不利一榀的煤仓间部分为原型,按1∶12缩尺比例设计制作了试验模型,并对其进行了14种地震工况下的模拟地震作用振动台试验。得到了模型结构的动力特性、阻尼比及其在8度多遇、基本和罕遇烈度下的加速度和位移响应等。结果表明:8度多遇地震作用前后结构第1阶频率为4.59Hz,8度罕遇地震作用后,第1阶频率减小为4.40Hz,但梁柱仍然完好,仅有个别支撑和节点板出现了微小的平面外变形。依据试验与有限元分析结果,推算出试验原型结构在三种地震(E l Centro、CholamShandon、人工地震)的多遇烈度以及人工地震的罕遇烈度下,层间位移角均满足我国现行抗震规范要求。该体系在高烈度区也可具有良好的抗震性能。     

超高层钢结构建筑动力特性与抗震性能的有限元分析

武汉国际证券大厦共68层,总高度为331.3m,结构底部为钢筋混凝土筒中筒结构过渡到上部框架-支撑钢结构,并沿高度方向设置3道水平加强层,整体结构形式复杂,纵向刚度变化大,对抗震要求较高。抗震规范要求,对于此类复杂结构的抗震分析,应采用不少于两个的不同的力学模型,故利用大型有限元计算软件ANSYS,对其进行了抗震性能分析。包括结构动力特性分析,振型分解反应谱方法和时程分析方法分析常遇地震作用下的结构的变形和内力,并将计算结果和专业软件SATWE的计算结果进行对比。计算可见建筑物刚度突变的楼层为薄弱层,需特别重视;应注意多维地震作用下的结构整体性能分析。结构符合国家现行规范要求,计算方法和结论对于运用有限元软件计算超高层建筑有借鉴价值。