钢框架抗侧力体系的试验研究

钢框架抗侧力体系是钢结构房屋中最为重要的受力体系之一.该文通过五榀1∶2钢框架模型在低周往复荷载作用下的抗侧力试验,着重研究半刚性连接钢框架、狗骨式连接钢框架、偏心支撑框架和中心支撑框架,包括滞回特性、刚度、延性、耗能和极限承载力等,为理论分析提供试验依据.     

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。     

新型承重围护保温一体化墙体抗震性能试验研究

为实现钢结构装配式住宅承重围护保温一体化的目标,提出一种设置暗支撑的承重围护保温一体化墙体。墙体内部为支撑钢框架,填充发泡水泥等保温隔热材料,外部设置双向钢筋网并浇注砂浆层作为保护层。框架内填充发泡水泥对结构的水平承载力和抗侧刚度有较大影响,以暗支撑设置、墙体高宽比为变化参数,对6榀单层单跨承重围护保温一体化墙体进行低周反复加载试验,得到各试件的水平承载力、抗侧刚度和滞回特性。结果表明：设置暗支撑能够明显提高新型承重围护保温一体化墙体的水平承载力和抗侧刚度;相比纯钢框架,新型承重围护保温一体化墙体具有更高的水平承载力和抗侧刚度,其耗能能力和变形能力也更强;高宽比对墙体抗侧性能影响显著,高宽比越大,墙体的水平承载力、抗侧刚度、耗能能力均越小。给出了新型承重围护保温一体化墙体的水平承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。     

钢框架双钢板内填混凝土剪力墙结构滞回性能试验研究

为了研究钢框架双钢板内填混凝土剪力墙结构(SFSCSW)的滞回性能,设计了单跨2层半、缩尺比为1∶3的SFSCSW试件,并对试件进行了的低周反复加载试验,研究了试件在循环荷载作用下的破坏模式、变形能力、耗能能力,得到了试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、承载力降低系数曲线、延性系数等.试验结果表明:钢框架双钢板内填混凝土剪力墙结构承载能力高、抗侧刚度大,具有较好的延性和较强的耗能能力;在水平荷载作用下,剪力墙底部墙角外鼓,柱脚翼缘部分屈曲,剪力墙结构发生压弯破坏;钢框架双钢板内填混凝土剪力墙试件1层的层间刚度比2层大,侧向变形比2层小;钢框架双钢板内填混凝土剪力墙结构刚度退化平缓,同一位移加载,承载能力减小程度有限;钢框架双钢板内填混凝土剪力墙结构试件的剪切变形较小.     

人字撑-钢框架弹塑性抗侧性能的精细化研究

为了研究人字撑-钢框架双重抗侧力结构体系中受压支撑屈曲后的剩余强度、框架抗侧强度对结构体系抗侧性能的影响以及结构体系的最大抗侧承载力等问题,在考虑现行规范相关规定的基础上,设计50个典型人字撑-框架结构算例,开展弹塑性抗侧性能的非线性有限元分析.研究组成结构体系的2个子结构支撑架和框架在整个抗侧过程中的性能及其对结构体系总的抗侧性能的影响.结果表明,结构体系的抗侧性能在压撑屈曲后存在快速下降,框架的相对强弱对下降幅度具有重要的影响|框架与支撑的极限承载力之和不能作为结构体系的抗侧承载能力.根据计算结果提出人字撑横梁承受的不平衡力的改进计算方法.     

不同屈服点薄钢板剪力墙的受力性能研究

采用有限元软件ABAQUS 6.10对薄钢板剪力墙屈服点为235 N/mm2和345 N/mm2的钢框架-薄钢板剪力墙进行了非线性数值分析,对二者的承载力、刚度、剪力分配、滞回性能及延性等进行了研究.结果表明:薄钢板剪力墙屈服点对初始承载力、刚度和剪力分配影响很小;当薄钢板剪力墙屈服后,其屈服点越高,承载力和刚度亦越大,钢板剪力墙承担的剪力越多;高屈服点薄钢板剪力墙会增加受压柱的负担,使其屈曲位置上移,降低对薄钢板剪力墙的有效锚固;加载初始阶段,低屈服点薄钢板剪力墙先于高屈服点薄钢板剪力墙屈服耗能;达到理想破坏的钢框架-薄钢板剪力墙具有很好的延性.     

Y型偏心钢支撑加固弱柱RC框架结构的滞回性能模拟及参数分析

为了系统研究Y型钢支撑加固RC框架的滞回性能,采用通用有限元程序ABAQUS对试验试件RCF-YB2进行了模拟验证。在此基础上,系统分析了低周往复荷载作用下框架柱截面、框架柱纵筋配筋率及框架柱配箍率对此类加固结构的滞回性能、水平承载力、抗侧刚度、耗能能力的影响。研究结果表明,框架柱截面对结构的水平承载力、抗侧刚度、耗能影响显著;框架柱纵筋配筋对结构的水平承载力、抗侧刚度、耗能影响较小;框架柱配箍率对结构的水平承载力、抗侧刚度、耗能能力影响可忽略。     

新型砌体复合填充墙钢框架体系试验研究及有限元分析

通过一榀1∶2钢框架模型和一榀1∶2腔砌块复合墙体钢框架模型在低周往复荷载作用下的抗侧力试验,得到钢框架在低周往复荷载作用下的P-Δ滞回性能、刚度关系、延性系数、破坏形式及耗能性能等特性,并对两榀框架的相关特性作了对比分析.在此基础上,利用有限元分析软件对两榀钢框架模型进行非线性有限元分析,得到空腔砌块复合墙体钢框架的顶点荷载位移骨架曲线,刚度退化曲线,框架、墙体在水平荷载下的等效应力云图,其计算结果与试验吻合良好.试验研究和理论分析表明,钢框架结构抗侧刚度较低,空腔砌块复合墙体能显著的提高钢框架的抗侧刚度,两者能很好地协同工作,成为钢结构住宅有效的抗侧力体系.     

火电厂钢框排架-消能支撑结构低周往复加载试验

为研究钢框排架-消能支撑结构的抗震性能,以某钢结构火电厂主厂房为原型并采用防屈曲支撑作为消能装置,设计了1榀5层的钢框排架-消能支撑结构试件.通过低周往复加载试验,分析其破坏机制、滞回性能、刚度退化规律、层间变形及防屈曲支撑耗能能力.试验结果表明:钢框排架-消能支撑结构具有较高的抗侧刚度及承载能力.模型试件滞回曲线呈饱满的梭形,等效黏滞阻尼系数达0.262,位移延性系数超过3.53,表现出良好的耗能及延性性能.试验过程中,防屈曲支撑可在较小加载位移时先于主体梁柱进入屈服且塑性耗能特征明显,增加了结构阻尼且耗能稳定,有效提高了结构抗震性能.