端板连接耗能梁段偏心支撑钢框架滞回性能研究

应用ANSYS软件对端板连接耗能梁段偏心支撑钢框架进行非线性有限元分析。采用梁单元和实体单元联合建模,定义点-面接触并使用MPC算法实现梁单元和实体单元的连接。对已有试验试件进行模拟,计算结果与试验结果吻合较好。根据相关研究成果,结合我国现行设计规范,考虑高强螺栓直径及连接端板厚度等参数的影响,设计了8个端板连接耗能梁段偏心支撑钢框架结构模型。有限元分析表明:端板连接耗能梁段偏心支撑钢框架具有良好的延性和耗能能力;螺栓直径过小会导致连接的破坏先于耗能梁段,按照规范设计的连接满足结构受力要求;耗能梁段端板太薄会造成端板变形过大,导致连接节点破坏,建议厚度取值不应小于连接螺栓的直径。     

高强钢组合Y形偏心支撑钢框架抗震性能与震后修复分析

为研究高强钢组合Y形偏心支撑钢框架这种新型结构体系的抗震性能和震后可修复性,在试验的基础上对3种组合Y形偏心支撑钢框架进行有限元分析.采用ANSYS软件建模,3-D实体单元划分网格,考虑材料非线性和几何非线性,研究变量为耗能梁段长度.结果表明:耗能梁段长度对试件的初始刚度影响较大,对极限承载力影响较小;耗能梁段长度对破坏模式影响较大,在位移角相同的条件下,短耗能梁段的剪切变形发展更充分,长耗能梁段将导致钢框架节点弯矩大幅增长,使得框架梁先于梁段发生破坏,震后修复难度增加.为保证高强钢组合Y形偏心支撑钢框架的耗能梁段弹塑性变形发展充分,作为第一道抗震防线首先发生破坏,建议耗能梁段长度与层高的比值不宜大于0.25.     

高强钢组合K型偏心支撑框架耗能梁段长度研究

建立了多个耗能梁段长度不同的高强钢组合K型偏心支撑框架有限元模型,对其滞回性能进行了非线性数值分析,研究了耗能梁段长度对高强钢组合K型偏心支撑框架承载力、强度退化、刚度退化、延性和耗能能力的影响规律.结果表明:耗能梁段长度不同,相应的高强钢组合K型偏心支撑框架抗震性能差异较大.最后,结合承载力、强度、刚度、延性及耗能能力,给出了高强钢组合K型偏心支撑框架相关设计建议,为工程设计提供参考.     

装配式三层K形偏心支撑钢框架抗震性能研究

为研究装配式三层K形偏心支撑钢框架在低周循环荷载作用下的滞回性能和耗能特性,对三层K形装配式偏心支撑平面钢框架进行拟静力试验,并对3个不同耗能梁长度模型进行有限元非线性分析,主要研究破坏形式、滞回性能、刚度退化率、极限承载能力、延性系数和耗能能力等.结果表明,滞回曲线呈现出一定的"捏缩"现象,随着耗能梁长度增加,框架极限承载力、耗能能力均呈下降趋势,滞回曲线捏缩现象加剧.三层装配式K形偏心支撑框架结构具有较好的承载能力,良好的变形能力,较传统的焊接偏心支撑钢框架延性大.研究结果为装配式K形偏心支撑钢框架的抗震设计提供参考依据,具有一定的工程实践意义.     

V型偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的滞回性能分析

V型偏心支撑钢框架具有很好的抗震性能。为了更好地了解V型偏心支撑框架抗侧力性能和耗能梁段的受力特性,本文针对V型偏心支撑钢框架进行非线性有限元分析。分析结果表明,V型偏心支撑的耗能梁段在加载后期发生剪切屈服型破坏,保证了钢框架其它杆件仍处于弹性,提高了结构的耗能能力和变形能力,显著地改善了钢框架的抗震性能。     

高强钢组合K形偏心支撑钢框架抗震性能分析

偏心支撑钢框架设计时需要通过内力放大系数调整梁柱截面以抵抗耗能梁段的应变硬化效应,导致用钢量增大和节点连接困难.根据"相对强弱"的抗震思想,可将高强度钢材引入基本处于弹性的钢框架部分,耗能梁段采用屈服点较低钢材,形成高强钢组合偏心支撑钢框架.为研究这种新型结构的抗震性能和用钢量优势,采用ANSYS对2榀单层剪切屈服机制的K形偏心支撑钢框架进行了非线性有限元分析,其中考虑材料非线性和几何非线性.结果表明在相同应力比设计原则下,对同一耗能梁段采用高强钢框架可以节省约14%的用钢量,而抗震性能与普通偏心支撑钢框架相当.     

K型偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的滞回性能分析

K型偏心支撑钢框架是偏心支撑结构中常用的一种抗震耗能结构形式,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震区的一种有效的抗侧力结构体系.根据偏心支撑结构在地震荷载作用下耗能梁段进入塑性的破坏特点,提出了耗能梁段采用曲壳单元和其余构件采用梁单元的非线性有限元模型来分析K型偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的滞回性能和破坏机理,并自编了计算程序.通过有限元模拟计算分析,得到了K型偏心支撑钢框架抗震设计中合理的支撑截面大小、耗能梁段长度、高跨比、加劲肋间距、加劲肋厚度、腹板厚度等设计参数的确定方法.     

耗能梁段的构造对K型偏心支撑钢框架受力性能的影响

对具有不同加劲肋间距和厚度的K型偏心支撑钢框架的滞回性能与耗能梁段的破坏模式进行了非线性有限元分析,结果表明:腹板加劲肋可加强腹板的抗剪刚度,阻止或延缓对角拉伸带的形成,同时减少由于腹板反复屈曲变形所产生的刚度和承载力退化,使耗能梁段的耗能能力能够得以充分发挥.厚度较小的加劲肋对耗能梁段腹板的受剪刚度和屈曲后的强度贡献亦较小,其在耗能梁段腹板达到剪切屈服时不能有效地阻止腹板屈曲变形的发展,最终导致框架的耗能性能下降,而加劲肋过厚则对框架的受力性能无明显改善.并根据有限元模拟结果对耗能梁段的构造提出了设计建议.     

内填Y形偏心钢支撑加固RC框架结构设计方法

随着使用时间的增长,RC框架结构会出现结构性能劣化、使用条件改变、抗震设防烈度提高等变化,结构会存在抗侧刚度不足,需要对其进行加固补强.Y形偏心钢支撑抗侧刚度高,耗能段独立于框架之外,耗能能力好,内填Y形偏心钢支撑加固RC框架结构效果好.在试验研究的基础上,提出了基于耗能段与框架梁连接节点承载能力的Y形偏心支撑加固RC框架的简化设计方法和构造措施.主要包括:耗能段与RC框架梁连接节点的构造和设计;耗能段的选取与设计,耗能段与支撑之间的连接构造;钢支撑的确定和设计,钢支撑与梁柱连接节点的构造和设计以及内填Y形钢支撑的布置.提出的简化设计方法可为类似工程的抗震加固提供设计依据.     

新型PEC柱-钢梁T形件摩擦耗能型连接中节点滞回性能的数值模拟

为研究预拉对穿螺栓的新型PEC柱-钢梁T形件摩擦耗能型连接中节点滞回性能,考虑轴压力、PEC柱截面形式、钢板组合截面布置方式与摩擦力大小等设计参数,采用有限元软件ABAQUS建立了5个有限元分析模型试件并对其进行循环荷载下的数值模拟,得到试件的弯矩-转角滞回曲线。结果表明:摩擦耗能型连接方式不仅满足结构耗能延性性能设计目标,且承压型强度设计还能保证必要的安全冗余度;轴向力影响较小;摩擦力影响连接的耗能能力,但对其承载能力影响不明显;钢结构翼缘卷边措施可增强混凝土的约束作用,更好地满足"强柱弱梁"的抗震要求;预拉对穿螺栓表现部分自复位功效,且较好实现了混凝土斜压带传力机理,相应降低了对节点域腹板的抗剪要求;所有试件破坏模式均由于T形件的加强而使得梁截面的塑性铰出现位置向T形件腹板外排螺栓附近梁截面转移,且达到破坏时对应的节点转角均超过了0.04rad,表明该节点连接能较好满足抗震转动能力的需求。