K型偏心支撑钢框架的地震反应分析

偏心支撑结构弹性阶段刚度大,塑性阶段耗能能力强,是适用于高烈度地震区的一种有效的抗侧力结构体系。采用梁单元与壳单元相结合的非线性有限元模型,对K型偏心支撑钢框架进行弹塑性时程分析,研究耗能梁段的长度、腹板高厚比和加劲肋间距的变化对K型偏心支撑钢框架结构抗震性能的影响,提出了相应的抗震设计建议。     

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.     

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。     

含偏心支撑小高层钢框架结构的抗震性能

目的 研究多层偏心支撑钢框架在地震作用下的弹、塑性力学性能、地震响应及其耗能能力.方法 采用通用有限元计算软件SAP2000,对内蒙古某9层商住楼分别建立纯框架、中心支撑框架及偏心支撑框架结构模型,计算了罕遇地震下结构刚度、内力分布、振动模态及荷载一位移曲线等,并采用多条地震波分别对中心支撑和偏心支撑结构体系进行了弹性时程及弹塑性时程的对比分析,比较了两种结构体系的动力特性及抗震性能.结果 在小震作用下(弹性阶段),偏心支撑和中心支撑结构远高于纯框架结构的抗侧移刚度,足以满足规范对多层钢结构的抗侧移要求;在大震作用下(塑性阶段),偏心支撑结构耗能能力优于中心支撑结构和纯框架结构,地震响应小于中心支撑结构,具有更高的结构屈服后塑性抗侧移刚度.结论 偏心支撑钢框架结构抗震性能较好,能够避免大震作用下结构的突然倒塌.     

Y型偏心支撑加固震损RC框架的数值模拟

为研究Y型偏心支撑加固震损RC框架的抗震性能,采用有限元程序ABAQUS对RCF-YB1试验试件进行了验证分析.在此基础上系统研究了耗能梁段腹板高度对Y型偏心支撑加固震损RC框架结构抗震性能的影响,重点对比分析了加固后试件的滞回曲线、水平承载力、抗侧刚度、累积滞回耗能.结果表明,针对中等程度损伤的RC框架,采用Y型偏心支撑加固后仍可获得较大的水平承载力和抗侧刚度.此外,Y型偏心支撑的耗能梁段对加固震损RC框架的抗震性能有较大影响,随着耗能梁段腹板高度的增加,试件的水平承载力、抗侧刚度、耗能均呈增大趋势.     

Y型偏心支撑钢框架的动力性能研究

Y型偏心支撑钢框架具有很好的抗震耗能能力。采用梁单元与壳单元相结合的非线性有限元分析模型,对Y型偏心支撑钢框架进行弹塑性时程分析,研究耗能梁段的长度和腹板高厚比的变化对结构抗震性能的影响,提出了相应的抗震设计建议。     

粘弹性阻尼器混凝土框架结构消能减震分析

粘弹性阻尼器是抗震被动控制中一种十分有效的耗能减震装置,本文介绍了粘弹性阻尼器的构造样式及组成材料,建立三种不同阻尼器形式的框架结构,阐述消能支撑的减震工作原理,以时程分析法对装有三种不同形式粘弹性阻尼器框架结构的地震反应进行了分析,对比了中心支撑、偏心支撑与纯框架结构的顶点位移及加速度等.结果表明:设置粘弹性阻尼器中心支撑的混凝土框架结构消能减震效果明显.     

T形芯板摩擦阻尼器在高层钢框架结构振动控制中的研究

在结构上附加耗能减震装置是结构被动控制的一种。T型摩擦阻尼器作为一种新型摩擦耗能装置,因其在结构中减震时受到的影响参数少,所以被广泛用来结构的减震隔震。本文通过对在高层钢框架结构中配置T形芯板摩擦阻尼器,在罕见地震作用下的动力分析,并应用SAP2000软件对比分析得到框架结构的位移、内力响应差异,验证了T形芯板摩擦型阻尼器在对高层钢框架结构具有很好的耗能减震效果。     

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。     

双槽钢耗能段偏心支撑框架耗能性能研究

为了研究螺栓连接双槽钢耗能段K形偏心支撑钢框架的耗能性能,分析耗能段与横梁的连接构造对偏心支撑钢框架性能的影响,采用有限元分析软件ANSYS对11个不同连接构造的试件进行了有限元模拟计算,分析了螺栓直径、横梁加固板厚度和螺栓中心间距3个参数对K形偏心支撑钢框架的强度、刚度、变形和耗能性能的影响。析结果表明,连接节点螺栓受剪破坏为脆性破坏,螺栓孔承压破坏为延性破坏;连接节点承载力高,耗能段能充分发挥耗能能力,适当的螺栓孔承压变形会使节点提供结构一定的塑性变形,提高结构耗散的能量。     

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.     

可替换式偏心支撑钢框架抗震性能

为了研究耗能梁段屈服类型、柱轴压和震后替换耗能梁段对可替换式偏心支撑钢框架抗震性能的影响,采用拟静力循环加载的方法对4个可替换式偏心支撑钢框架进行试验,并从滞回曲线、刚度退化、延性系数和构件应变等方面分析其抗震性能. 结果表明,耗能梁段屈服类型对可替换式偏心支撑钢框架抗震性能影响较大,随着耗能梁段从剪切型过渡到弯曲型,结构的承载能力、延性和耗能能力均呈下降趋势;随着柱轴压的增加,试件的初始刚度和延性系数逐渐降低;震后替换耗能梁段的模型与原模型相比,仅耗能能力有所下降,其余性能变化不大,说明这种结构具有良好的可替换性. 通过对应变分析发现,直至试验结束,耗能梁以外绝大部分区域仍处于弹性阶段,说明耗能梁段作为第一道抗震防线可以保护其他构件.     

Y形偏心支撑高强钢框架结构抗震性能

在Y形偏心支撑高强钢框架结构抗震性振动台试验的基础上,建立了试验试件的有限元模型,并验证了分析的正确性。设计了一个9层的Y形偏心支撑高强钢框架结构,以耗能梁段长度、耗能梁段腹板高厚比、高跨比为参数,对9层结构进行了非线性动力时程分析,研究了以上参数对结构抗震性能的影响。研究结果表明,改变耗能梁段长度、高跨比对结构层间侧移、耗能梁段性能、框架柱弯矩、耗能能力均有不同程度的影响,对框架柱轴力、基底剪力无显著影响;改变耗能梁段腹板高厚比对结构耗能能力有影响,对结构层间侧移、耗能梁段性能、框架柱受力、基底剪力无显著影响,并给出了相关设计建议。     

BRB-钢管高强混凝土结构的抗震性能分析

为了研究屈曲约束支撑-钢管高强混凝土框架结构在多遇地震和罕遇地震作用下的抗震性能,结合我国抗震规范,利用通用有限元分析软件SAP2000对设置了屈曲约束支撑的三层钢管高强混凝土框架结构进行静力弹塑性分析,得到了该结构在地震作用下的能力曲线、层间位移、顶点位移和塑性铰分布情况等相关参数,并对其抗震性能进行了分析.结果表明,框架中设置的屈曲约束支撑可有效提高钢管高强混凝土结构的抗震性能,满足结构抗震性能的要求.     

方钢管混凝土框架-斜加劲薄钢板剪力墙的抗震性能试验研究

对2个单跨两层1:3比例的方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙试件进行了低周反复荷载试验,研究了斜十字加劲薄钢板剪力墙的抗震性能,并与方钢管混凝土框架-非加劲薄钢板剪力墙进行比较.得到了方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、特征荷载和位移及抗震性能指标,分析了结构的破坏特征、延性、耗能能力、承载能力及刚度退化等力学性能.结果表明,方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙具有较高的侧向刚度和承载力,良好的延性及耗能性能;斜十字加劲肋的设置提高了薄钢板剪力墙的强度和刚度,有效抑制了钢板墙的面外变形.方钢管混凝土竖向边缘构件保证了薄钢板剪力墙性能的充分发挥.     

方钢管混凝土框架结构抗震加固性能的试验研究

首先对一榀破坏后的方钢管混凝土框架模型进行了加固,然后通过拟静力试验,对加固后钢管混凝土框架结构的抗震性能进行了研究.研究结果表明：加固后的方钢管混凝土结构仍具有较好的承载力、延性和耗能能力.     

内嵌耗能壳板高强钢圆钢管桥墩抗震性能

基于损伤控制原理,提出根部设置可更换耗能墩柱的圆钢管桥墩.为提高圆钢管桥墩的强度,根部耗能墩柱采用高强钢圆钢管,并内嵌可为外部钢管壁板提供屈曲约束支撑作用的耗能壳板.为探讨此类内嵌耗能壳板高强钢圆钢管桥墩的抗震性能,共开展了2组7根此类圆钢管桥墩的拟静力试验研究.对比分析了桥墩试件的荷载位移滞回曲线、骨架曲线、承载能力、强度退化、刚度退化及耗能能力,获得了内嵌耗能壳板、轴压比等因素对此类高强钢圆钢管桥墩滞回性能和破坏机理的影响规律.试验结果表明：根部设置内嵌耗能壳板对高强钢圆钢管桥墩的承载力影响较小,但可使试件的变形能力和耗能能力增大.内嵌耗能壳板高强钢圆钢管桥墩的强度退化较为平缓,且最终残余变形减小.在柱顶轴向压力和水平往复荷载作用下,此类桥墩的初始刚度和耗能能力随轴压比的增大而增大.在偏心压力和水平往复荷载作用下,轴压比对此类高强钢圆钢管桥墩的破坏形态、刚度退化和耗能能力具有较大的影响,而对其承载力的影响较小.     

预期损伤部位采用FRC框架结构的屈服机制及抗震性能

为了对钢筋混凝土(RC)框架结构的地震破坏机制和抗震性能进行控制,将纤维增强混凝土(FRC)用于框架结构的预期损伤部位.采用有限元软件ABAQUS对RC框架结构和预期损伤部位采用FRC的框架结构进行弹塑性时程分析,研究预期损伤部位采用FRC框架结构的地震破坏机制和抗震性能.结果表明,FRC框架结构能够推迟结构柱铰的出现,有助于框架结构形成整体破坏机制;FRC框架有良好的变形能力,对变形控制能力优于RC框架;其塑性耗能能力大于RC框架结构.