梁贯通式支撑钢框架体系的强度折减系数研究

基于强度折减系数的抗震设计方法,将增量动力分析(IDA)和能力谱法(CSM)结合,对典型梁贯通式支撑钢框架结构的强度折减系数进行研究。采用结构试验校准后的有限元分析模型对结构进行分析,得到结构性能点。通过比较按照设防烈度弹性设计的基底剪力V e和按照小震设计的基底剪力V d得到强度折减系数R。分析表明:支撑与框架柱的配置比例及布置方式会对此类结构的强度折减系数产生影响;适用于7度设防烈度的典型两层结构两种支撑配置比例(CASE1和CASE2一层与二层支撑配置比例分别为3∶1和2∶1)梁贯通式支撑钢框架结构体系的强度折减系数可分别取为3.02和2.54。最后建议了该新型结构体系考虑强度折减系数并基于我国现行规范进行抗震设计的地震作用取值范围。     

梁贯通式支撑钢框架体系的强度折减系数研究

基于强度折减系数的抗震设计方法,将增量动力分析（IDA）和能力谱法（CSM）结合,对典型梁贯通式支撑钢框架结构的强度折减系数进行研究。采用结构试验校准后的有限元分析模型对结构进行分析,得到结构性能点。通过比较按照设防烈度弹性设计的基底剪力Ve和按照小震设计的基底剪力Vd得到强度折减系数R。分析表明：支撑与框架柱的配置比例及布置方式会对此类结构的强度折减系数产生影响;适用于7度设防烈度的典型两层结构两种支撑配置比例（CASE1和CASE2一层与二层支撑配置比例分别为3∶1和2∶1）梁贯通式支撑钢框架结构体系的强度折减系数可分别取为3.02和2.54。最后建议了该新型结构体系考虑强度折减系数并基于我国现行规范进行抗震设计的地震作用取值范围。     

Y型偏心支撑钢框架倒塌储备能力分析

为了评估Y型偏心支撑钢框架结构的倒塌储备能力,提出了一种针对于Y型偏心支撑钢框架结构的倒塌判定标准,并利用这个标准对不同设防烈度和不同层数的4个算例进行了IDA分析,得到了4个算例的倒塌储备系数和倒塌概率曲线.分析结果表明：相同条件按9度设计的Y型偏心支撑结构比按8度（0.2g）设计的结构倒塌储备能力弱,且层数越高其倒塌储备能力越弱.     

半刚性节点无支撑钢框架地震易损性分析研究

采用顶点最大位移角、位移延性比作为结构性能参数,峰值加速度作为地震动强度参数,以6层无支撑钢框架结构为研究对象,分别随机生成100个刚节点和半刚节点的结构-地震动样本,采用有限元软件SAP 2000对其一一进行非线性动力弹塑性时程分析。研究结果表明:半刚性节点使最大层间位移角上移,薄弱层位置会发生变化;半刚性节点的转动变形消耗地震能量,可以显著降低结构的易损性;拉丁超立方随机抽样可以有效考虑地震动和结构随机性,有利于钢框架结构地震易损性的评估。     

考虑柱脚转动刚度的多层钢框架易损性分析

通过对多层钢框架进行增量动力分析,研究柱脚转动刚度、底层破坏模式以及钢柱宽厚比对多层钢框架抗震性能的影响,具体从结构倒塌储备系数、地震易损性以及结构局部响应考察各影响因素对结构抗震性能的影响。分析结果表明,当破坏模式由钢柱破坏控制时,随着钢柱宽厚比的增大结构抗震性能减弱,考虑柱脚刚度的半刚接柱脚钢框架地震易损性与刚接柱脚钢框架差别较小,当柱脚与柱刚度比为2.0时,框架地震易损性与刚接柱脚钢框架非常接近;当破坏模式由柱脚破坏控制时,可以明显降低钢柱宽厚比的要求。     

基于增量动力分析的超高层混合结构地震易损性分析

在增量动力分析的基础上,结合地震易损性分析,提出了基于增量动力分析的超高层混合结构地震易损性分析方法,该方法可以从概率角度定量评估该类工程结构的抗震性能。以设计的某50层超高层混合结构为算例,采用上述方法对该结构进行地震易损性分析,依据指定不同强度地震作用下各极限状态的结构地震易损性概率,评定该结构的抗震性能。结果表明：该超高层混合结构在7度多遇地震作用下,处于正常使用和基本可使用状态;在7度设防地震作用下,处于基本可使用和修复后使用状态;在7度罕遇地震作用下,处于修复后使用和生命安全状态。该结构基本满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震要求,具有良好的抗震性能。     

基于增量动力分析的高烈度区框架-核心筒结构地震易损性分析

基于增量动力分析方法和数理统计,可有效进行结构地震易损性分析。以一个8度区、98m高的框架-核心筒结构为例,采用增量动力分析方法,以结构最大层间位移角为性能参数,进行结构地震易损性分析和抗震性能评估。结果表明,随地震动强度增大,结构损伤程度加重,刚度逐步下降、周期延长,结构层间位移角增大。但因出现的薄弱位置不同,最大层间位移角会出现随地震动强度增大而减小的情况,因此抗震性能评估中需考虑楼层因素。地震易损性分析结果得到,结构在小震、中震和大震作用下处于正常使用、修复后使用和生命安全的概率最高,表明结构能够满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震要求。增量动力分析方法,能够获得结构完整的非线性响应,可从概率角度量化结构抗震性能,并有效反映结构薄弱部位,是结构抗震性能评估的有效手段。     

考虑填充墙影响的防屈曲支撑-钢框架抗震性能分析

按照7度设防标准设计一20层平面钢框架,采用层刚度比方法布置防屈曲支撑,通过计算分析选出合理的刚度比例。采用Wael三撑杆模型、改进的Atkinson和Yan本构关系曲线模拟填充墙,并建立含填充墙的20层防屈曲支撑-钢框架模型。采用增量动力分析(IDA)方法并结合ATC委员会的提出的倒塌储备系数(CMR)评价方法,对防屈曲支撑-钢框架和含有填充墙的防屈曲支撑-钢框架进行了抗震性能对比研究。结果表明,填充墙可以显著提高结构的抗侧刚度,并能增强结构在罕遇地震下的抗倒塌能力,通过合理的布置防屈曲支撑可使7度设防钢框架基本实现8度"大震不倒"的设防目标,同时表明CMR抗震性能评估方法在长周期结构中的应用需进一步研究。     

基于构件损伤的屈曲约束支撑钢框架结构地震倒塌易损性分析

构件参与结构抗震的贡献不同,传统结构地震易损性评价指标不能反映此特点,亦不能准确合理评价结构在地震作用下的抗倒塌能力.地震作用下,防屈曲支撑钢框架结构各构件参与抗震方式不同,防屈曲支撑通过轴向变形耗散地震能量,梁端通过弯曲变形耗散地震能量,框架柱通过适当变形保证结构不失稳倒塌.为此,针对防屈曲支撑钢框架整体结构提出基于...     

偏心支撑钢框架拟动力地震反应试验研究

本文介绍了一榀偏心支撑钢框架在El Centro(1940 NS）波作用下的拟动力试验，研究了按照一定要求设计的偏心支撑钢框架的地震作用下的性能。     

Seismic performance of floor-by-floor assembled steel braced structures with stiffened connections

This paper presents an overview of a full-scale testing on a tension-only concentrically braced beam-through frame (TCBBF). The implementation of TCBBF facilitates the construction of low-rise industrialised residential steel houses by means of floor-by-floor assembling. This type of TCBBF system features cold-formed hollow structural section columns connected to H-section through beams by end plate with bearing-type high-strength bolts. A two-storey, four-span by one-span TCBBF subjected to vertical loads was cyclically loaded horizontally to examine the seismic behaviour. Stable behaviour was observed up to a storey drift angle of 1/10. The cyclic behaviour was characterised by a linear response, a slip range and a significant hardening response. Deteriorating pinched hysteretic behaviour was notable for cyclic loading primarily because of cyclic brace compression buckling and tension yielding. TCBBF incorporates very slender bracing members that are unable to bear much axial load when subjected to compression. Alternating brace compression buckling and tension yielding induce unrecoverable plastic deformation, which results in a sharp decrease in the lateral system stiffness of TCBBF when lateral displacement becomes zero or around zero. Additionally, bracing members and frame members share different proportions of horizontal force although the dual systems bear the lateral forces collaboratively. The variation philosophy of distribution proportion of bracing and frame members is evaluated. Pushover analysis is undertaken to duplicate the test results and develop an analytical model, which is able to predict the elastic stiffness and the strength reasonably.     

基于摇摆核心提升分层装配式钢框架结构抗震性能的设计方法

利用摇摆核心可控制分层装配式钢框架结构在罕遇地震作用下的失效模式。提出了摇摆核心-分层装配式钢框架结构体系的平面布置形式及连接构造。通过参数化非线性时程分析，对摇摆核心刚度对结构最大位移响应及层间位移分布形式的影响进行了分析，结果表明，摇摆核心可以有效控制结构在地震作用下的层间变形模式，且随着摇摆核心刚度的增大，结构的层间变形也越均匀。提出了可以综合考虑结构最大位移响应及结构层间变形模式的结构抗震性能评价参数及摇摆核心需求刚度计算方法。     

Fundamental periods of steel eccentrically braced frames

This paper describes formulation of a hand method that can be used to estimate the computed fundamental periods of vibration of building structures in general and steel eccentrically braced frames (EBFs) in particular. The developed method uses the Rayleigh's method as a basis and utilizes the roof drift ratio (RD_R) under seismic forces as a parameter. To obtain RD_R, more than 4000 EBFs were designed by considering the seismic hazard, number of stories, braced bay width and link length to bay width ratio as prime variables. A model was developed to estimate RD_R, which depends on the rigid plastic deformation mechanism for a typical EBF. The method was verified using design data produced as a part of this work as well as data published in literature. The verifications indicate that the proposed formulation is capable of providing acceptable estimates of the computed period. When compared with existing empirical period–height relationships, the proposed formulation offers closer estimates with reduced scatter. The method was further refined to derive new period–height relationships for two different seismicity regions. The accuracy of the relationship for high seismic regions was verified using measured periods of EBF buildings. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

支撑—异形柱钢框架结构的静力弹塑性分析

简述了Push-over方法的基本原理,并运用ETABS对柱截面积相同、柱形(H形柱,异形柱)不同的支撑—钢框架结构进行弹塑性分析,发现了支撑—异形柱钢框架结构抗震性能优于纯钢框架结构,支撑—异形柱钢框架较支撑—H形柱钢框架弱侧抗侧能力更好等优点。     

低延性中心支撑钢框架结构振动台试验

中心支撑钢框架结构是一种典型的双重抗侧力体系,强震作用下支撑失效会引起结构承载力和刚度的折减,支撑失效后,结构剩余部分作为储备体系能够继续承担地震作用。为深入了解低延性中心支撑钢框架结构在地震作用下的非线性反应,研究在支撑失效后结构储备体系的抗震性能,开展了3层中心支撑钢框架结构模型的振动台试验。模型结构为3榀2跨结构,中间榀布置一跨低延性人字形中心支撑(截面宽厚比超出我国规范限值),模型长度缩尺比为1∶6. 5,分别采用硬土、软土场地的地震波单向激励,峰值加速度逐级增加。结构在7度罕遇地震作用下发生底层支撑失效,储备体系避开了硬土场地地震波的卓越周期,加载至超过9度罕遇地震后依然未出现明显损伤。储备体系对软土场地地震波(宁河波)更为敏感,在8度罕遇地震作用下濒临倒塌。结构2、3层支撑始终未发生屈曲和破坏。研究结果表明,当储备体系设计合理时,低延性中心支撑钢框架结构具有良好的抗震性能和抗倒塌能力。     

基于屈服点谱法的中心支撑钢框架抗震性态评估

屈服点谱(Yield Point Spectra,YPS)是以位移-加速度表述的反应谱形式。YPS可以用于对现有结构进行抗震评估,确定结构在给定地震作用下的峰值位移和延性。本文按照我国设计规范分别设计了6层、9层、12层3个人字形中心支撑钢框架结构,利用YPS对3个结构进行非线性静力分析,得到结构在设防地震和罕遇地震下的峰值位移和层间位移角,并与SAP2000动力时程分析得到的结果进行对比,评估人字形中心支撑钢框架在设防地震和罕遇地震下的抗震性态,评价了YPS方法用于中心支撑钢框架抗震性态评估的可靠性。     

BRBFs的抗震性能分析

应用ANSYS软件对屈曲约束支撑钢框架(BRBFs)和普通支撑钢框架的抗震性能进行有限元数值模拟,分析了两种结构在基本烈度地震作用下和罕遇地震作用下的层位移、顶层加速度及层间相对位移等结构响应,结果表明,在小震作用下两种结构抗震性能均表现良好,但在罕遇地震作用下普通支撑钢框架由于支撑的平面外失稳,导致整个结构刚度退化,而屈曲约束支撑钢框架则能更加有效地控制结构的侧移,降低结构的地震响应。     

Seismic fragility analysis of concrete encased frame‐reinforced concrete core tube hybrid structure based on quasi‐static cyclic test

Concrete‐encased frame‐core tube hybrid structural system has been widely employed in high‐rise buildings. This paper intends to analyze the seismic fragility of this structural system under ground motion excitation. The quasistatic cyclic test on a 1/5‐scaled, 10‐story three‐bay specimen is introduced. Fiber‐based finite element model is developed and integrated with numerical techniques that would be able to simulate the nonlinear response based on the OpenSees program. As the model is verified by the experimental data, a series of incremental dynamic analyses (IDAs) considering different frame‐tube stiffness ratios are carried out. IDA curves are drawn to describe each structural performance state. Fragility curves and probabilistic demand models are proposed for quantifying failure probability. The collapse margin ratio is employed to evaluate the collapse probability. The result shows that the collapse probability under rare earthquake still meets the requirement of Applied Technology Committee‐63 Report. The hybrid structure is proved to perform superior collapse resistance ability. The proper increase in the stiffness of core tube can reduce the collapse probability and enhance the collapse resistance capacity.