设置屈曲约束柱的摇摆钢框架结构抗震性能研究

为避免钢框架结构产生损伤集中效应,提高结构的耗能能力,采用屈曲约束支撑(BRB)替换普通钢支撑框架底层边柱,形成设置屈曲约束柱(BRC)的摇摆钢框架(RSFB).罕遇地震作用下BRC率先屈服耗能,钢框架其余构件保持弹性并绕中柱底部转动以控制结构变形.对1榀RSFB模型进行了拟静力试验,试验现象及分析结果表明:由于平面外约束失效,导致钢框架及BRC伸入段出现较大平面外变形;BRC受压时性能无法充分发挥,结构滞回曲线出现捏缩;但受拉侧BRC仍可正常工作,结构并未完全丧失承载力.建立了多尺度RSFB有限元模型,并通过试验数据进行了验证.在此基础上研究理想平面外约束的RSFB结构(RSFB-FOR)的抗震性能.模拟结果表明:RSFB-FOR结构在往复荷载作用下的滞回曲线饱满,结构层间位移分布均匀,结构塑性变形主要集中于BRC耗能段,表明所提出RSFB结构抗震性能良好.最后,探讨了BRC截面强轴方向对RSFB试验模型抗震性能的影响,结果表明:将BRC截面强轴旋转90°后能提高RSFB结构的稳定性和耗能能力.     

双阶屈服型摇摆钢框架抗震性能研究

为提高含屈曲约束柱的摇摆钢框架(RSFB)结构在屈曲约束柱(BRC)屈服后的刚度和承载力,提出在RSFB结构底层BRC两侧各布置一根钢杆,形成双阶屈服型含屈曲约束柱的摇摆钢框架(TYRSFB)。钢杆底部通过铰支座与基础连接,上部通过限位装置与摇摆钢框架上短梁连接,并在限位装置与短梁之间设置一定间隙,以实现钢杆在结构中只受拉而不受压和整体结构的双阶屈服。对TYRSFB和RSFB结构进行拟静力试验和数值模拟,结果表明：虽然拟静力试验中结构性能因平面外约束失效未能充分发挥,但试验结构仍具有控制变形能力,摇摆钢框架基本保持弹性;所提出钢杆连接构造可以实现钢杆在结构中只受拉而不受压并实现TYRSFB结构的双阶屈服,钢杆进入工作前,TYRSFB结构性能与RSFB结构基本一致,钢杆进入工作后,结构的刚度和承载力明显高于RSFB结构;钢杆的加入不会影响BRC的性能发挥。     

损伤可控的含减震外挂墙板RC框架结构抗震性能分析

预制混凝土外挂墙板作为一种高性能外围护构件在装配式建筑中得到广泛应用。为利用外挂墙板与主体结构之间的相对变形,提出在外挂墙板上部和下部分别采用钢筋线连接和U型耗能器（USD）的连接方式,形成含减震外挂墙板RC框架（F-USD）结构;进一步,在结构中加入摇摆墙,形成损伤可控的F-USD结构（F-USDRW）。基于校准的数值模型,进行了动力时程分析,对比了外挂墙板RC框架、F-USD和F-USDRW罕遇地震下USD耗能和结构响应。结果表明:提出的含USD外挂墙板可以实现减震目标;在F-USD中,各层USD耗能分布不均匀,某些楼层USD甚至不屈服;在F-USDRW中,摇摆墙可以有效地控制结构层间剪力和位移分布,各层USD均能够进入塑性阶段,提高了耗能的效率和能力,更有效地降低了结构位移响应和残余变形。     

含减振子结构的巨型框架结构模型振动台试验研究

在含减振子结构的巨型框架结构(MFVCS)中,通过在部分主、次框架的连接处,即次框架柱底部和主框架梁之间设置隔震支座,从而形成减振子结构。为研究MFVCS的减震效果,设计并制作了一个几何缩尺比为1/25的模型,通过更换最顶部的子结构柱底的支座类型,形成非减振和单减振巨型框架两个结构。通过振动台试验,得到了两结构的动力特性和加速度、位移响应,并对比分析了不同地震动作用下的减震效果。结果表明：试验过程中主体结构损伤轻微;不同地震波作用下加速度和位移峰值减震系数平均值分别为15.1%和12.3%,加速度和位移均方根减震系数平均值均为22.2%;含减振子结构的巨型框架结构具有较明显的减震效果。     

铰支桁架-框架结构抗震设计与性能研究

合理设计的框架会因为地震力分布不均匀致使框架的部分楼层梁率先屈服,导致结构层间位移角不均匀系数（DCF）增加,很难出现所有楼层梁端和柱底出铰的完全梁铰机制。为改善普通钢框架层间集中损伤和侧向刚度偏小问题,提出在框架中设置拉链柱和斜撑,形成铰支桁架-框架,控制框架侧向位移大小和分布。推导了框架弹性DCF值,并以此作为铰支桁架-框架的DCF目标值,进而提出了铰支桁架与框架的合理刚度比;给出了基于DCF抗震设计流程,设计算例达到了预期的位移和DCF性能目标。对比了框架、摇摆墙框架和铰支桁架-框架的抗震性能,结果表明:铰支桁架可以提高框架的抗侧刚度,使框架的塑性铰分布模式由不完全梁铰机制转变为完全梁铰机制,使框架层间位移角及剪力分布均匀;相比于摇摆墙框架,铰支桁架-框架具有较大的侧向刚度和相近的侧向变形模式。     

设置屈曲约束柱的摇摆钢框架结构抗震性能研究

为避免钢框架结构产生损伤集中效应,提高结构的耗能能力,采用屈曲约束支撑(BRB)替换普通钢支撑框架底层边柱,形成设置屈曲约束柱(BRC)的摇摆钢框架(RSFB).罕遇地震作用下BRC率先屈服耗能,钢框架其余构件保持弹性并绕中柱底部转动以控制结构变形.对1榀RSFB模型进行了拟静力试验,试验现象及分析结果表明:由于平面外约束失效,导致钢框架及BRC伸入段出现较大平面外变形;BRC受压时性能无法充分发挥,结构滞回曲线出现捏缩;但受拉侧BRC仍可正常工作,结构并未完全丧失承载力.建立了多尺度RSFB有限元模型,并通过试验数据进行了验证.在此基础上研究理想平面外约束的RSFB结构(RSFB-FOR)的抗震性能.模拟结果表明:RSFB-FOR结构在往复荷载作用下的滞回曲线饱满,结构层间位移分布均匀,结构塑性变形主要集中于BRC耗能段,表明所提出RSFB结构抗震性能良好.最后,探讨了BRC截面强轴方向对RSFB试验模型抗震性能的影响,结果表明:将BRC截面强轴旋转90°后能提高RSFB结构的稳定性和耗能能力.