钢梁与核心筒连接刚度对钢-混凝土混合结构抗震性能的影响

为了研究钢梁与核心筒连接刚度对钢-混凝土混合结构抗震性能的影响,运用有限元软件SAP2000,根据不同结构构件采用不同的单元模型,对同一钢-混凝土混合结构的不同连接刚度进行了模态分析及弹塑性时程分析,探讨了不同连接刚度对混合结构整体性能的影响。分析结果表明,半刚接HS-SR结构的变形值介于铰接HS-P和刚接HS-R结构之间;在抗震方面,半刚接HS-SR结构的外框架既能承担水平力又不会因承担过大的水平力而发生脆性破坏,外框架为具有安全储备的第2道抗震防线。 更多还原     

高层钢-混凝土混合结构抗震性能分析

目的研究结构的最大位移限值、阻尼比、地震波的输入方向等因素对高层钢-混凝土混合结构抗震性能的影响．方法利用同济大学MTS多高层钢结构设计系统，根据钢-混凝土混合结构抗震概念设计原理建立计算机模型，采用时程分析法进行地震反应分析，计算输入两种地震波时结构最大楼层位移、最大层间位移角沿楼高的分布曲线．结果得到了该建筑物的自振特性，表明结构的最大位移限值、阻尼比、地震波的输入方向等因素对结构的抗震性能均有较大影响．结论笔者的方法分析了对高层钢框架-内混凝土核心筒混合结构体系抗震性能有影响的因素，结构的最大位移限值、阻尼比、地震波的输入方向等因素对高层钢-混凝土混合结构的抗震性能均有较大影响．可以通过设置阻尼器来有效地减小建筑物的地震反应．可为工程实用计算提供可靠的理论依据．     

支撑布置形式对多重抗侧力结构体系抗震性能的影响

多重抗侧力混合结构是通过楼板将半刚性连接钢框架、屈曲约束支撑钢框架和混凝土芯筒连接起来协同工作的多重抗力体系.为了比较不同支撑布置形式对该结构体系抗震性能的影响,设计了5个方案的三维多重抗侧力混合结构,利用有限元软件ABAQUS建模分析.通过罕遇地震作用下的动力弹塑性时程分析,研究了支撑布置形式对结构变形的影响;基于能量反应的抗震性能分析,从结构整体滞回耗能占比和滞回耗能分配关系两个角度,分析了支撑布置形式对结构滞回耗能的影响.探讨支撑不同布置方式的优劣,为多重抗侧力结构体系设计提供依据.     

半刚性连接钢框架的弹塑性静力推覆分析

基于弹塑性静力推覆分析基本理论,利用FORTRAN高级语言编制出适用于半刚性连接钢框架抗震性能分析的计算程序.以某典型半刚性连接钢框架为例,分别利用所编程序和ANSYS软件,采取不同侧力分布模式对框架进行推覆分析,得到不同抗震设防下的结构顶点水平位移值最大,并探讨了利用弹塑性静力推覆分析对半刚性连接钢框架进行抗震性能分...     

钢框架梁柱连接半刚性节点研究综述

半刚性钢框架是由梁与柱采用半刚性连接的钢框架．由于节点处在复杂应力状态下且对结构整体影响较大,半刚性节点连接具有良好的耗能抗震和塑性变形能力,因此半刚性节点连接设计尤为重要．     

钢管混凝土框架-整体装配式填充墙抗震性能

为消除填充墙对框架的不利影响,充分发挥钢管混凝土框架变形能力强、延性好的优势,采用在钢管混凝土框架柱与填充墙间预留缝隙,填充墙与型钢梁间柔性连接的构造措施。为验证该种连接的可靠性,研究钢管混凝土柱框架-整体装配式填充墙的抗震性能及相互作用机理,进行了1个足尺单榀两跨两层框架填充墙模型的低周反复荷载试验。基于试验,分析了填充墙的损伤演化过程、钢管混凝土柱框架和连接件的变形及结构整体的抗震性能。研究表明:钢管混凝土柱框架-整体装配式填充墙滞回曲线饱满,耗能能力强;加载点极限移位角达1/41时,整体结构仍具有稳定的承载力,延性较好;装配式填充墙板-框架间的柔性连接,削弱了框架传递给填充墙板的荷载,延缓和减轻了整体装配式填充墙板损伤;填充墙板与装配式钢框架整体连接可靠,发挥了框架变形能力强、延性好的优势;整体结构后期承载能力稳定,具有良好的抗震性能和安全储备。     

半刚性节点钢框架-十字加劲钢板剪力墙结构的数值分析

为了研究半刚性节点钢框架-加劲钢板剪力墙结构体系的抗震性能和传力机理,模拟实际框剪结构的底部两层,对一榀单跨两层1/3缩尺半刚性节点钢框架-十字加劲钢板剪力墙结构进行了抗震拟静力试验研究,在试验模型的基础上,建立了非线性有限元模型,并验证了模型的有效性.考虑影响结构抗震性能的4个主要因素:节点刚度、剪力墙厚度、框架柱的刚度、肋板刚度比,进行了4个系列16个有限元模型的变参数分析.结果表明:降低节点刚度有利于提高结构的延性和耗能能力;增加柱的刚度和肋板厚度可提高结构的初始刚度、承载力和延性性能;增加内填墙板的厚度,将降低试件的延性性能;内填墙板在加载初期非常有效,承担70%～85%的水平剪力,研究为该种结构体系的工程应用和理论分析提供依据.     

混合结构变形曲线及动力特性研究

借鉴框-剪结构分析方法,基于协同工作原理,考虑混凝土梁与核心筒间刚域、混凝土核心筒的剪切变形、钢框架轴向变形以及钢柱与混凝土梁的半刚性连接的影响,建立了含刚度特征值的混合结构变形曲线方程。再将混合结构视为连续弹性无限自由度结构,建立自由振动微分方程,推导了混合结构的自振周期公式。通过图表分析了与刚度特征值有关的自振周期系数中各参数的影响。结果表明,刚域的存在减小了结构自振周期,核心筒剪切变形、钢框架轴向变形及梁柱半刚性连接使自振周期增大。     

钢框架与节能复合墙板连接方式的试验研究

钢框架与复合墙板通过一定方式进行连接,形成一种协同作用的结构体系,这种体系具有良好的抗侧力性能。为了研究不同连接方式对结构抗侧力性能及滞回性能产生的影响,设计了墙板与钢框架梁连接方式和柱连接方式两榀足尺模型,并对其进行了水平循环加载试验。研究结果表明：这种结构体系能有效提高结构的极限承载力与抗侧刚度;相比梁连接方式,柱连接方式表现出更好的延性与耗能能力,结构的整体性与可靠性也较好,其抗震性能优于梁连接方式。     

钢框架抗震性能试验研究和数值分析

通过对狗骨式刚性连接钢框架在低周往复荷载作用下的试验,研究了该类型结构的破坏形态、变形特点、荷载-位移滞回曲线、结构耗能性能等,分析了狗骨式刚性连接钢框架的受力特点及抗震性能.同时对狗骨式刚性连接钢框架进行了有限元分析,其结果与试验吻合较好.进一步说明通过合理的设计狗骨截面,能使其对框架的抗震性能起到保险丝的作用.     

钢-混凝土组合巨型框架柱抗震研究进展

为促进钢-混凝土组合柱在超高层巨型框架结构中应用,在简要介绍采用钢-混凝土组合巨型柱的巨型框架结构基础上,从型钢混凝土巨型柱和钢管混凝土巨型柱两个方面综述了钢-混凝土组合巨型柱抗震关键技术研究及应用,指出了该类钢-混凝土组合巨型柱若干有待深化研究的技术问题.分析表明:巨型框架结构是一种受力性能优越的高效抗震体系,中国已建成和在建的标志性超高层建筑大多采用了钢-混凝土组合巨型柱框架结构,相关研究主要集中在弹塑性有限元分析和模拟地震振动台方面;复杂截面钢-混凝土组合巨型柱,经合理设计后具有较好的抗震性能,具有普适性的受力性能理论计算方法及合理抗震构造是亟待深化研究的关键技术问题.     

钢-混凝土组合框架柱的稳定设计方法

针对钢-混凝土组合框架的特点,利用考虑滑移影响的组合梁等效刚度计算方法,考虑组合楼盖的组合效应、组合梁与柱的实际约束程度以及节点的半刚性连接特征等因素,推导出有侧移和无侧移半刚性组合框架柱组合梁的刚度修正系数,提出了有侧移及无侧移组合框架柱的稳定设计方法。算例分析结果表明,该设计方法有效地利用了组合效应和节点的延性,具有较好的经济效益。     

端部带拉筋方钢管混凝土柱-钢混凝土组合梁框架结构抗震性能试验研究

“柱铰”是造成结构垮塌的主要因素。采取必要的结构构造措施在不增大结构刚度的基础上避免“柱铰”的形成是一个亟待思考与解决的课题。为提高钢管混凝土组合框架结构在地震荷载作用下的抗震性能,提出了一种柱端带拉筋方钢管混凝土柱-钢混凝土组合梁框架结构体系。通过对普通及端部带拉筋方钢管混凝土组合平面框架结构进行水平低周反复荷载试验,研究了柱端拉筋与梁柱抗弯承载力比对组合框架结构滞回性能、变形能力和破坏模式的影响。研究结果表明：两类组合框架结构均具有较好的抗震性能和耗能能力;试件的破坏模式主要有钢管局部屈曲、混凝土板开裂和钢管撕裂等;端部带拉筋方钢管混凝土组合框架结构的承载力与耗能能力优于普通方钢管混凝土组合框架结构;柱端拉筋能延缓结构塑性铰的出现,提高结构抗震耗能性。研究成果可为钢-混组合结构体系在抗震设防高烈度地区和城市人口密集区域的推广应用提供参考。     

新型梁柱-钢管混凝土板柱混合结构试验研究

新型梁柱-钢管混凝土板柱混合结构的特点是钢管混凝土柱-板节点处只承担竖向荷载,不出现或者出现较小的不平衡弯矩,同时提高节点抗侧移能力,避免地震时楼板发生冲切破坏,水平荷载则全部由抗震墙和梁柱框架承担.通过1个1/2比例钢筋混凝土梁柱-钢管混凝土柱无梁楼盖异型板(跨数少于3跨)结构模型试验,研究其在受竖向均布荷载和水平荷载作用下结构的受力性能.试验结果表明,楼盖系统的竖向承载力超出设计荷载的2倍以上,具有较高的安全储备;在重力荷载产生的剪力与板抗冲切承载力的比值(gravity shear ratio,GSR)超过0.8时,弹塑性层间位移角限值不小于2.25%,满足中国《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010)中大震下结构侧移的要求,优于普通的无梁楼盖系统.     

不同肢长异型柱框架结构弹塑性时程分析

为提高异型柱框架结构的抗震性能，笔者利用DRAIN-2DX程序，对长肢、底层长肢异型柱框架以及普通异型柱框架分别进行了弹塑性时程地震反应计算，较系统地分析了肢长的变化对结构整体地震反应的影响，为合理确定长肢异型柱的设计参数提供了数值分析依据．得出增大薄弱层异型柱肢长能够显著提高异型柱框架结构的抗震性能的结论．底层长肢异型柱框架能有效地克服了普通异型柱框架底层的薄弱现象；各层层间位移分布更为均匀，有利于抗震；对控制各层位移比普通异型柱框架更为有效．     

索穹顶结构动力特性及多维多点抗震性能研究

为了弥补索穹顶这种新型大跨空间结构在动力方面研究的不足,通过对120 m跨度的肋环形索穹顶结构进行模态分析,得到了不同的参数对索穹顶结构的自振频率影响曲线;通过对其进行时程分析,发现了地震动的行波效应对结构的节点位移和杆件内力的影响规律,以及考虑多维地震与仅考虑地震单向输入之间的差别,为大跨空间结构的抗震设计提供了重要参考.研究表明,多点输入对于行波方向的位移影响显著,同时,对单元内力产生不利影响,因此,大跨度空间结构抗震分析中考虑行波效应与多维地震输入是必要的     

不规则钢筋混凝土异形柱框架结构的抗震性能

按现行规范及技术规程设计了设防烈度为8度的一个不规则的钢筋混凝土异形柱框架结构,并进行了双向水平地震作用下的空间三维非线性地震反应分析,考查了异形柱框架结构在罕遇地震水准下的整体抗震性能,对结构能否达到抗震设防目标进行了初步评价。结果表明,8度区按规范设计的结构在罕遇烈度地震作用下基本能够达到预期的抗震设防目标。     

人工塑性铰连接的装配式钢混组合节点非线性静力分析

针对装配式框架节点损伤模式不可控、震后修复困难等问题，提出一种基于人工塑性铰连接的新型装配式钢混组合框架节点形式，其具有构造简单、承载耗能、易装配等特点。为进一步明确该新型节点的受力性能，利用ABAQUS建立节点的非线性有限元模型，以轴压比、翼缘连接板厚度、抗剪耗能杆直径为参数变量，研究不同参数对节点破坏模式、受力机理及弯矩-转角曲线的影响规律，并对节点刚性进行评估。结果表明，该新型节点的破坏模式为梁端受弯破坏，人工塑性铰对节点内力分配与传递起关键作用；随着轴压比的增大，节点承载力和延性系数呈现出先增大后降低的变化趋势，翼缘连接板厚度对节点承载力和延性均有较大影响，抗剪耗能杆直径对节点承载力的影响较小，但对节点延性变形影响较大；该新型节点属于铰接连接和完全强度连接。     

钢框架柱抗火承载力的非线性有限元分析

为深入了解火灾下钢框架柱的受力性能和破坏模式以及各种因素对其抗火承载力的影响,采用有限元方法对H型钢框架柱在火灾中的反应进行了理论分析.结果表明:火灾中相连梁膨胀产生的推力对框架柱的耐火极限具有明显的降低作用,且随着框架柱荷载水平的增加这种影响加剧;由于内力重分布的影响,框架柱轴力在火灾初期持续增长,火灾后期反而降低甚至低于常温状态,且在火灾中随着温度的升高框架柱的端弯矩持续减小;火灾中H型钢框架柱的翼缘端部、中部发生明显的局部失稳现象,局部失稳的位置将影响抗火设计中柱的计算长度的取值.     

水平荷载作用下新型钢-混凝土混合结构简化计算方法

针对钢框架一混凝土芯筒混合结构的不足,提出了钢框架一屈曲约束支撑一混凝土芯筒多重混合结构形式。根据刚度相等原则,建立了多重钢一混凝土混合结构的简化力学模型,给出了框架、支撑钢架和混凝土芯筒的刚度计算公式,根据弹性理论推导出了结构的平衡微分方程,依据边界条件得到了在倒三角水平荷载、均布水平荷载和顶点集中水平荷载作用下侧移和内力的简化算法,最后,对简化算法的可靠性进行了验证。结果表明：该算法具有优良的精度,且应用简便,可供工程设计人员采用。