防压曲支撑布置方式对多层平面框架抗震性能的影响分析

用SAP2000结构分析软件建立了具有4种防压曲支撑布置方式的7层钢框架平面模型，进行了模态分析、时程分析与推覆分析，对比分析了不同支撑布置方式下结构的内力、变形、支撑内力及内力重分布规律。分析表明，支撑布置方式对防压曲支撑钢框架抗震性能有一定影响。在此基础上，探讨了防压曲支撑布置方式的影响规律，特别是对内力重分布及破坏机制的影响，并据此提出了建议。     

钢支撑-混凝土框架动力非弹性扭转机理与抗扭设计研究

通过钢支撑-混凝土框架振动台试验研究了钢支撑失稳或其他构件损伤后引起的扭转突然增大问题,即非弹性扭转问题,结果表明钢支撑受压失稳或失效是导致此类结构出现非弹性扭转的重要原因。基于试验结果,分析了钢支撑失稳或失效导致结构非弹性扭转突增的机理;同时建立了设有偶然偏心的有限元模型算例并进行非线性分析,验证了在增加构件数量的条件下该类结构仍存在非弹性扭转突增问题,表明即使是对称结构,在普通钢支撑发生受压失稳及其反向受拉过程中,也会产生非弹性扭转及其突然增大现象。试验和案例分析均表明类似的现象,即在相同加载及偏心条件下纯混凝土框架非弹性扭转虽然存在,但其突然增大值比钢支撑框架结构要小;设置防屈曲支撑抗扭效果显著,优于设置钢支撑的混凝土框架和纯混凝土框架。建议工程设计中设置防屈曲支撑,可有效减控混凝土框架非弹性扭转危害;通过设置质量偏心,对钢支撑-混凝土框架结构进行强震下非弹性扭转响应分析,并在设计上对其最大值加以限制。     

钢管混凝土Y形柱非线性有限元分析及试验对比研究

以北京市某地铁车站Y形钢管混凝土柱为工程背景,在对其进行拟静力试验的基础上,利用大型通用有限元软件Abaqus对缩比试验模型进行建模和分析,并将计算模型得到的骨架曲线、柱底应力和应变、Y形铸钢部分应力与试验结果进行对比分析,得到结论:1)模拟计算结果与试验结果基本吻合,有限元模拟有一定的可靠度,可为实际设计及施工提供参考,也可为以后研究提供借鉴。2)根据结果推测,柱底仍是试件最薄弱部位。3)提出扩大模型范围研究,对结构进行设计优化和通过等效简化模型来提高其精确度的展望。     

芯材构造形式对屈曲约束支撑力学性能影响研究

为研究芯材构造形式对屈曲约束支撑力学性能的影响,采用国标Q235钢材设计并制作了两种截面形式、两种组合方式,外围约束机制为矩形钢管混凝土的4根端部加强型屈曲约束支撑试件及2根切削型屈曲约束支撑试件,通过拟静力加载试验,对试件的滞回性能、破坏特征、刚度变化规律、等效粘滞阻尼比、延性系数及恢复力模型等进行了分析。试验表明,内核芯材核心段焊接与否对支撑综合性能及其破坏形态不产生明显影响,焊缝质量及焊接所产生残余应力的大小是影响端部加强型支撑性能稳定与否的关键因素;端部加强型与切削型屈曲约束支撑的力学性能具有相同的变化规律,其恢复力模型均可用双曲线进行描述。结果表明,端部加强型屈曲约束支撑的构造设计是科学与合理的。     

内嵌式防屈曲支撑钢框架加固既有混凝土框架结构抗震性能分析

针对既有混凝土框架结构存在承载力、抗震性能不足等问题,本文在内嵌钢框架-防屈曲支撑加固既有框架的试验基础上,对两榀经该方法加固的框架-支撑结构、一榀纯框架结构进行有限元非线性分析,以便深入研究合理的加固参数。用ABAQUS建模,钢材采用硬化弹塑性模型,混凝土采用塑性损伤模型,采用单调水平加载位移增量控制方式进行有限元模拟分析,得出骨架曲线并与试验结果比对。在此基础上分析结构内部受力过程,内力重分配规律,研究钢框架-支撑及节点连接处工作状态,为以后采用类似加固方法进一步改进内部配置、优化结构设计提供科学依据。     

缓粘结预应力钢绞线肋高与粘结锚固强度关系试验研究

大直径缓粘结预应力钢绞线表面涂覆的胶黏剂与外包护套经机器压制后形成的复合材料横肋可增强钢绞线与混凝土的粘结锚固强度,但横肋的作用机理和肋高对粘结锚固强度的影响尚需深入研究,以便为修订技术标准提供依据。本文通过对5组15根不同肋高的大直径缓粘结预应力钢绞线进行拉拔试验,研究了肋高与破坏机理及粘结锚固强度的关系。结果表明:当肋高2. 2mm时,粘结锚固强度随着肋高的升高而提高,试件均为拔出破坏。而当肋高≥2. 2mm时,随着肋高的增加,粘结锚固强度未发生明显变化,试件均为劈裂破坏,表明在标准拉拔试件尺寸范围内,2. 2mm的胶黏剂肋高是最优肋高。通过使用ANSYS软件建模分析,此试验结果缓粘结预应力钢绞线的设计与应用提供了参考。     

屈曲约束支撑滞回性能的影响因素

为检验不同连接方式及构造方式对屈曲约束支撑滞回性能的影响,设计了螺栓连接和铰接2种连接方式,"十"字形、"T"形及"一"字形3种芯材截面形式,端部焊接型及中部切削型2种芯材制作方式,沿芯材纵向全长焊接及仅在工作段焊接2种组合方式共7个屈曲约束支撑试件。通过拟静力加载试验,分析了屈曲约束支撑的承载力、割线刚度、耗能系数及延性等变化规律。结果表明:7个试件的滞回曲线饱满稳定、耗能能力强;承载力、耗能系数及延性均随加载位移的增大而增大,割线刚度随加载位移的增大而降低,恢复力模型具有典型的双线性特征;连接方式及构造特性对屈曲约束支撑的滞回性能不产生明显影响,芯材材料性能、宽厚比、间隙与芯材厚度的比值是影响其滞回性能的主要因素。结果表明,两角钢具有协同的工作性能;提高焊接质量、增大限位卡附近过渡圆弧的曲率半径分别是增强两种类型屈曲约束支撑稳定滞回的主要工艺及构造措施。     

混凝土管柱排架与小直径管柱防屈曲支撑减震排架抗震性能试验研究

为解决传统空冷凝汽器支架结构抗侧能力弱,抗震能力不足的问题,设计制作了两榀空冷支架结构排架试件,其中一榀为常规直径混凝土双管柱结构试件,另一榀为直径较小的双管柱且增设多段连接防屈曲支撑的结构试件。分别对两榀排架结构试件进行了往复加载试验,对比分析了两榀排架的抗震性能,包括混凝土管柱的开裂与裂缝发展、荷载-排架顶点侧移滞回曲线、刚度退化、骨架曲线等,研究设置于双管柱之间的单斜式防屈曲支撑的轴力 轴向变形滞回曲线的特点及其提高结构抗震性能的工作机制。研究结果表明,多段连接防屈曲支撑可在层间位移角约1/750时进入屈服耗能状态,在层间位移角约1/30之前不失效,可显著增加结构阻尼且耗能稳定,提高了结构抗震性能。     

结构反应模拟试验系统

在美国加利福尼亚大学圣迭哥分校(简称UCSD)正在兴建的一个结构反应模拟试验装置(简称SRMD系统),将使结构工程师在使用新型结构构件对大跨桥梁和建筑进行抗震加固时能够进行大型抗震试验.这套装置能够完成隔震支座、阻尼设施以及桥梁固定装置的抗震静、动力实验.加州7座大型桥梁的加固试验研究工作已排上日程.由加州交通局投资在UCSD兴建的造价为1480万美元的SRMD系统于1999年8月完成并试车成功.该系统的主要架构类似一个模拟地震振动台,其主要特点是台子的试验能力强大,可模拟试验对象在结构中的真实工作状态,并能在试验对象上施加重力荷载.如图1所示.     

国标Q235热轧钢材防屈曲支撑抗震性能试验研究

采用国产Q235热轧钢材设计并制作防屈曲支撑,测试了钢材的力学性能,研究了3个钢材品种、3种截面、2种组合方式的6个防屈曲支撑试件。通过低周反复荷载加载试验,研究了防屈曲支撑的力-位移滞回曲线、割线刚度及其退化过程、等效粘滞阻尼比等抗震性能。结果表明,试件构造合理、工作可靠、抗震性能优异,Q235低碳钢热轧钢材适合于制作防屈曲支撑,其力学表现有利于今后工业产品的标准化和规格化。