矩形钢管混凝土组合异形柱框架-支撑体系静力弹塑性分析

矩形钢管混凝土组合异形柱框架-支撑体系延性较好,具有较大的抗侧刚度,可应用于高层建筑。沧州福康家园项目是全国第一个应用异形柱技术的高层钢结构住宅小区,其中18层住宅全部采用矩形钢管混凝土组合异形柱框架-支撑体系,最大建筑高度达53.2 m,异形柱技术应用到此高度尚属首次,该结构在罕遇地震下的抗震性能值得关注和研究。采用有限元分析软件对该结构进行静力弹塑性分析,结果表明该结构具有良好的延性,在较大位移变形下可以保持一定的承载能力。在合理设计下,该结构体系破坏机制合理,可以实现支撑先发生屈服、梁后发生屈服、柱子基本不屈服的合理破坏机制,可应用于高达50 m左右的高层钢结构住宅。该体系抗震性能好,土地利用率高、建筑效果好、应用前景广阔。     

矩形钢管混凝土组合异形柱框架-剪力墙结构体系住宅设计

矩形钢管混凝土组合异形柱框架-支撑结构体系对风荷载比较敏感,不宜用于80m以上的高层建筑中。沧州福康家园项目25,26层钢结构住宅高度约为80m,采用矩形钢管混凝土组合异形柱框架-剪力墙体系,其中4号楼结构高度达76.4m,该结构为目前采用异形柱技术的最高建筑。以4号楼为例,通过有限元软件对其进行设计计算,结果表明各项指标均满足各规范要求。通过静力弹塑性分析可知,矩形钢管混凝土组合异形柱框架-剪力墙体系在罕遇地震作用下的破坏机制合理,具有较好的抗震性能,满足相应规范要求。由此可知,新体系具有良好的建筑效果,抗震性能良好,在高层住宅领域应用前景广阔。     

钢管混凝土组合异形柱框剪结构的抗震研究

钢管混凝土组合异形柱框架剪力墙结构是一种新型混合结构体系,该体系应用于高层钢结构住宅.主要研究在钢管混凝土组合异形柱框架剪力墙结构上加偏心支撑,改变偏心支撑的耗能梁段对结构进行时程分析,分析比较结构的位移、位移角、剪力、顶点加速度时程曲线变化.探索偏心支撑的不同耗能梁段对结构的抗震影响.探索外框架和剪力墙承担剪力的大小,判定该结构能否形成双重抗震结构体系.当A形支撑耗能梁段取剪切屈服型时,结构的抗震性能最好,结构刚度大、剪力分配均匀并形成双重抗震结构.该结构体系有着广阔的发展前景,目前国内对该体系的抗震性能研究还处于空白阶段,故对该结构进行抗震性能分析具有重要意义.     

不同节点连接方式下钢板剪力墙抗震性能研究

为研究不同节点连接方式下钢板剪力墙的性能,应用有限元软件ABAQUS建立其非线性分析模型,采用4节点缩减积分壳单元,采用组合强化本构关系,考虑几何缺陷,并与试验结果对比验证了数值分析模型的适用性,在此基础上,对节点刚性连接与铰接连接方式下钢板剪力墙的侧向承载力、剪力分配、应力分布、滞回性能等进行了比较与分析。结果表明:不同节点连接方式对初始承载力影响很小,节点刚接比铰接的结构极限承载力提高约10%;两种节点连接模型都会产生"弱钢板强框架"的破坏形态,但节点铰接时,框架柱和钢板墙之间剪力分配更均匀;铰接模型比刚接模型的延性系数提高23%,等效黏滞阻尼系数提高29%,铰接钢板剪力墙结构具有更好的抗震性能。     

多层重力-侧力系统可分组合结构体系力学性能分析

针对装配式组合结构的发展需求,提出了一种多层重力-侧力系统可分组合结构体系,通过梁端铰接实现了结构的竖向承重系统与水平抗侧力系统的分离,提升了装配式组合结构的标准化程度.根据该结构体系的布置方案,设计并完成了3个大比例体系试验,与传统刚接组合框架对比,分析了新型结构体系在竖向楼面荷载和水平滞回荷载作用下的力学性能,对两种结构体系开展了抗震性能评价.利用通用有限元软件MSC.Marc建立了新型结构体系的有限元模型,通过与试验结果对照分析了节点建模方式对计算结果的影响.研究结果表明,新型结构体系在水平地震作用下的安全裕度高于传统刚接组合框架,新型结构体系的节点表现出显著半刚性,其对结构竖向承载刚度和侧向刚度均有明显影响.     

不同梁柱节点构造形式对中心支撑框架抗震性能影响

为研究不同梁柱节点构造形式对中心支撑框架抗震性能的影响,完成了4个1层1跨的中心支撑框架试件的拟静力试验,研究参数分别为:柱截面形式、梁柱连接方式、梁柱刚度比.试验结果表明:梁柱节点处构造措施的改变,使各试件的局部损伤也存在着差异;各试件的水平力-层间位移角滞回曲线均为S形,箱形柱截面的开裂与梁柱铰接连接会导致滞回曲线有一定程度的捏拢;当柱截面形式为箱形柱时,节点板附近的柱发生局部破坏,框架分担水平力降低;由于节点板的存在,梁柱间的铰接节点近似为半刚接,框架分担水平力降低,但并不影响支撑充分发挥其性能;当柱刚度较低时,框架分担水平力降低,且支撑未能充分发挥其材料性能,因而支撑框架的抗侧承载力降低.     

装配式梁柱铰接钢框架-屈曲约束钢板剪力墙体系抗震性能有限元分析

将梁柱铰接钢框架与屈曲约束钢板剪力墙相结合是一种新型的抗震结构体系。铰接框架体系承担竖向荷载,屈曲约束钢板剪力墙体系承担水平荷载,受力明确,构造简单,更适合装配化施工及建筑工业化要求。为研究该体系的动力特性和抗震性能,采用有限元软件进行弹性分析和动力时程分析,并与刚接框架-屈曲约束钢板剪力墙体系、刚接框架-普通钢板剪力墙体系进行比较。分析时屈曲约束钢板剪力墙采用混合"4-6"杆系模型进行模拟。分析结果表明,该体系在8度(0.2g)抗震设防烈度下具有良好的抗震性能,能够满足"三水准"的抗震设防要求,但在8度(0.3g)抗震设防烈度时,底层柱端出现塑性铰。当梁柱截面相同时,刚接框架的基底剪力较大且底层柱过早出现塑性铰。因此,铰接框架-屈曲约束钢板剪力墙体系表现出更优良的动力性能。     

装配式复式钢管混凝土框架-梁端螺栓连接钢筋混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为促进复式钢管混凝土框架剪力墙结构的建筑工业化,提出一种可完全装配式建造的复式钢管混凝土框架-梁端螺栓连接钢筋混凝土剪力墙结构体系,体系中梁-柱节点、柱-柱拼接节点和框架与剪力墙连接均采用全螺栓装配式连接。为研究该体系的抗震性能,开展了三榀1∶2缩尺模型的低周往复荷载试验,研究了各模型的破坏特征、滞回性能、延性、抗侧刚度和承载力退化。结果表明：梁端螺栓连接钢筋混凝土剪力墙(BRW)破坏形态与钢筋混凝土梁“剪压”型破坏特征相似;BRW先于框架发生破坏,可作为复式钢管混凝土框架的第一道抗震防线,框架则为第二道防线;BRW与框架的装配式连接可靠,在整个加载过程中可有效提高框架的承载力和抗侧刚度,可保证BRW与框架在地震作用下的协同工作能力,进而保障BRW的性能得以充分发挥。     

不同方式连接下钢柱-一体式预制混凝土墙组合构件抗震性能试验研究

钢框架与内部混凝土墙形成的组合构件具有优越的抗震性能。为进一步分析钢柱-一体式预制混凝土墙不同方式连接（梁柱刚接与柱边焊接、梁柱刚接与柱边不焊、梁柱铰接与柱边焊接、梁柱铰接与柱边不焊）时的抗震性能,分别对4个不同连接形式的钢柱-一体式预制混凝土墙的1/2缩尺模型进行了低周往复加载试验。得到了该类构件的滞回曲线及骨架曲线,并通过分析各构件的试验现象、承载力、刚度、耗能能力、延性及应变和变形,得出了不同连接形式对该类构件抗震性能及受力机理的影响。试验结果表明：钢柱 一体式预制混凝土墙体呈现三道防线特征,其中混凝土墙板为第一道防线,内斜撑为第二道防线,边框为第三道防线。柱边焊接对构件的承载力、刚度及边框与内墙组合作用的影响最为明显;内支撑对构件的刚度贡献最为显著且对边框与内部墙板组合作用的发挥具有关键作用。节点铰接且柱边不焊的构件位移延性系数可达2.83,可按1/20作为其弹塑性最大层间位移角限值,其他连接方式的构件位移延性系数在1.22～1.53之间,建议按1/100作为其弹塑性层间位移角限值。按位移控制进行设计的结构推荐采用节点铰接且柱边不焊的构件,而按承载力控制进行设计的结构推荐采用节点刚接且柱边焊接的构件。     

T形钢管混凝土异形柱——钢梁框架节点性能研究

本文通过低周反复加载试验对2个T形带加劲肋柱贯通式钢管混凝土异形柱与钢梁框架节点进行了试验研究,研究了不同肢高肢厚比情况下节点的滞回性能、强度及延性、破坏特征等特性.试验结果表明,钢管混凝土异形柱与钢梁框架节点滞回环饱满、耗能能力较好,强度和延性较高,抗震性能较好.试验结果能够为这种新型结构形式在实际工程中的应用提供指...     

T形钢管混凝土柱-工字钢梁框架顶层边节点抗震性能试验研究

选择T形截面钢管混凝土异形柱-工字钢梁框架顶层边节点为研究对象,按1∶2的缩尺比例设计并制作3个“弱节点”模型和1个“强节点”模型,通过施加恒定轴压比的竖向荷载和低周往复水平荷载,对节点模型进行加载破坏试验,观察节点模型的受力过程和破坏形态,得到水平荷载-柱端位移滞回曲线和骨架曲线,分析节点荷载特征值、延性、耗能以及刚度退化等。试验结果和分析表明：弱节点试件破坏形态主要为节点核心区在剪压复合应力作用下的剪切破坏,随轴压比增大,试件受剪承载力提高,但其延性和耗能能力有所下降;强节点试件破坏形态为钢梁的局部屈曲破坏,节点区基本完好,滞回曲线饱满,延性系数为3.89;合理地设计钢管混凝土异形柱-钢梁框架边节点,可满足抗震延性要求,实现“强柱弱梁,节点更强”的抗震设计目标。     

十字形钢管混凝土柱框架中节点抗震性能试验研究

以十字形截面钢管混凝土异形柱-钢梁框架中柱节点为研究对象,按1∶2比例设计了4个弱节点和强节点模型,通过施加恒定轴压比的竖向荷载和低周反复水平荷载,对节点模型进行了加载破坏试验。试验结果表明:弱节点试件破坏形态为节点核心区剪切破坏,随轴压比增大,试件受剪承载力提高,但其延性性能降低;强节点试件破坏形态为梁端受弯破坏,破坏前经历了较大的塑性变形,延性系数达到了5.65。由此可见,合理地设计钢管混凝土异形柱-钢梁框架中节点,可保证其延性破坏,实现"强柱弱梁,节点更强"的设计原则,满足抗震性能要求。     

有支撑的钢管混凝土柱框架节点性能研究现状综述

钢管混凝土柱提供很好的轴向刚度和承载能力,支撑体系则可满足侧向刚度的要求,故有支撑的钢管混凝土柱框架结构体系是一种经济有效的抗震结构。近10年来,许多学者以有支撑的钢管混凝土柱框架节点为研究对象,对其受力性能等方面进行了广泛的研究。阐述了有支撑的钢管混凝土柱框架节点性能的研究现状,提出该类型节点设计的关键问题;讨论不同的节点形式对其性能的影响,以及分析了节点板穿透式连接方式的有支撑钢管混凝土柱框架节点的数值模拟和试验的相关研究成果。从理论与试验的角度对节点性能进行总结,提出目前研究中存在的问题,以促进有支撑的钢管混凝土框架结构得到更深入地研究。     

跃层铰接钢框架支撑体系在某装配式住宅中的应用研究

针对装配式钢结构高层住宅的特点,提出了一种新结构体系——跃层铰接钢框架支撑体系。该结构体系基于中心支撑框架,框架梁每隔一至两层刚接一层,在保证结构的抗侧刚度和稳定性前提下,梁柱节点尽可能多的采用铰接形式。为了解新型结构体系的性能特点,以某装配式高层钢结构住宅项目为算例,与普通钢框架支撑体系结构进行结构布置、连接节点、抗震性能和经济性对比分析。研究表明采用该体系的钢结构住宅不仅抗震性能良好,还具有简化节点构造、减少现场焊接工作量、节约建设成本等优点,值得大力推广应用。     

配钢形式不同的型钢混凝土异形柱框架抗震性能试验对比

为研究不同配钢形式的型钢混凝土(SRC)异形柱框架的抗震性能,对两榀框架模型进行低周反复加载试验,获得其破坏形态,分析其滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性、耗能能力、刚度及累积损伤等特性。结果表明:SRC异形柱框架破坏时形成梁铰机制,符合"强柱弱梁"的抗震设计要求;与空腹式配钢相比,实腹式配钢的SRC异形柱框架抗震性能更为优越,承载力、延性和弹性刚度均显著提高,抗倒塌能力和耗能能力增强,但刚度退化和累积损伤却略微严重。     

碳纤维布加固震损方钢管混凝土框架边节点抗震性能试验研究

为了研究碳纤维布加固震损钢管混凝土柱-钢梁框架节点的抗震性能,按1:2的缩尺比例设计并制作4个方钢管混凝土柱-钢梁框架边节点试件,进行了预损加载、碳纤维布加固和节点加固后的低周往复荷载破坏试验。研究了碳纤维布加固震损节点的有效性,探讨了不同震损程度对加固效果的影响。通过对节点试件的滞回曲线、骨架曲线、碳纤维布应变、延性、耗能能力、刚度退化及承载力退化等参数分析可知:碳纤维布加固方钢管混凝土柱-钢梁框架边节点,保证了"强柱弱梁"的抗震延性设计目标的实现,破坏形态均为钢梁弯曲破坏;碳纤维布加固提高了节点试件承载力,抗震性能得到明显改善;在一定损伤程度情况下,加固节点恢复并超过受损前的抗震性能。     

单边高强螺栓连接方套方中空夹层钢管混凝土柱组合节点抗震性能试验研究

为了深入研究单边高强螺栓连接中空夹层钢管混凝土柱组合节点的抗震性能和破坏机理,对4个方套方中空夹层钢管混凝土柱与钢-混凝土组合梁单边高强螺栓端板连接节点进行了低周反复加载试验,以端板形式和柱截面空心率为主要试验参数,考察了节点破坏模式和组合楼板裂缝分布规律,研究节点滞回曲线、连接弯矩-转角关系、刚度和承载力退化、延性和耗能等抗震性能指标;通过分析端板、钢梁和节点核心区的应变分布规律,探讨节点的破坏机理。研究结果表明：单边高强螺栓连接方套方中空夹层钢管混凝土柱组合节点具有优越的抗震性能和良好的延性,连接安全可靠,适于高烈度地震区应用。     

配置钢骨的异形柱框架边节点抗震性能试验研究

框架节点处多数由于钢筋密集导致混凝土振捣不密实等结果,梁柱节点成为异形柱抗震的薄弱部位。本文通过拟静力试验对在节点核心区配置T型钢和槽型钢以及没有任何增强措施的3根异形柱边节点构件进行研究,对比分析这些构件如下的抗震性能:破坏特征、承载能力、滞回曲线及延性。研究结果表明:在节点核心区配置钢骨有助于提高节点的承载力、变形能力和延性性能,能够改善节点在强度及刚度等方面快速破坏的脆性方面的特征,有助于提高异形柱边节点的抗震能力。     

装配式人字撑复合墙板异形柱框架抗震性能研究

提出一种新型装配式人字撑复合墙板异形柱框架结构。为研究其抗震性能,对一榀1/2缩尺异形柱框架结构进行低周反复荷载试验,分析其破坏形态、滞回曲线、承载力、耗能能力、位移延性、刚度退化等指标,并通过ABAQUS有限元软件模拟后将模拟结果与试验结果进行了对比分析。研究结果表明：装配式人字撑复合墙板异形柱框架结构呈现“泡沫混凝土-人字撑-叠合框架梁-组合异形框架柱”分级破坏顺序;复合墙板以剪切破坏为主;人字撑在水平往复位移荷载作用下,可与异形柱框架结构形成双重抗震体系,提高结构的抗震能力;有限元模拟结果与试验结果吻合良好,该有限元模拟方法适用于装配式人字撑复合墙板异形柱框架结构。     

装配式复式钢管混凝土柱-钢梁框架抗震性能试验研究

为实现钢管混凝土框架完全装配式施工,提出了装配式复式钢管混凝土柱 钢梁框架结构,该结构包含复式钢管混凝土装配式柱 柱拼接节点和装配式加强块梁柱节点。为研究这些连接形式对复式钢管混凝土框架抗震性能的影响,完成了3榀1∶2缩尺框架模型(包括1榀节点栓焊连接框架、1榀装配式节点框架和1榀柱与节点全装配式框架)的拟静力试验,得到各试件的破坏模式、滞回性能、延性、刚度与承载力退化。3个模型均表现出良好的承载能力和延性,试验模型的最大层间位移角超过4%,位移延性系数大多超过4。结果表明：传统连接复式钢管混凝土框架和采用装配式方案后的框架均具备良好的抗震性能;所提的柱 柱拼接节点性能可靠,对框架的承载力、刚度和延性的影响很小;所提的加强块梁柱节点可有效改善框架的延性,并略提高框架的承载力。