新型内嵌耗能壳板箱形钢墩柱抗震性能研究

为探讨新型内嵌耗能壳板箱形钢墩柱的抗震性能,建立新型钢墩柱的有限元模型,并与试验结果进行对比分析,验证了本文有限元模型的准确性。开展新型钢墩柱滞回性能的参数分析,得出试件的横向加劲肋间距或轴压比减小时,试件的承载能力、滞回曲线所包络的面积以及极限位移均随之增大;内嵌壳板厚度增大时,试件抗震性能明显改善,而改变内嵌壳板弧度对试件抗震性能的影响相对较小,试件的长细比越小,其初始刚度越大,骨架曲线下降段越陡,承载力退化越严重。     

局部削弱剪切钢板阻尼器力学性能试验研究

在耗能钢板两侧沿厚度方向以长条形、上下两端圆弧过渡进行局部削弱,削弱条带沿钢板宽度方向均匀分布,形成局部削弱剪切钢板阻尼器。设计3种不同规格试件进行拟静力试验,分析了阻尼器的滞回曲线、骨架曲线、等效黏滞阻尼系数、总累计耗能量、强度退化和刚度退化性能指标,并采用ABAQUS有限元软件进行数值模拟分析及参数化分析。结果表明,局部削弱剪切钢板阻尼器滞回曲线饱满,耗能性能稳定,具有较好的后续承载能力;削弱条带处厚度比削弱条带高度对阻尼器耗能性能的影响大,耗能钢板厚度与削弱条带厚度的比值适当增大可以提高阻尼器耗能能力;数值模拟结果与试验结果吻合较好。     

新型装配式钢板组合剪力墙轴压受力性能分析

新型钢板组合剪力墙是装配式构件中的一种新型抗侧力构件,为了研究该新型结构构件的设计参数对承载力的影响,采用大型有限元软件ABAQUS建立钢板组合剪力墙的有限元模型进行模拟分析,模型中混凝土和钢板均采用实体模型模拟,考虑了材料非线性。研究了钢板组合剪力墙的轴压受力机理,模拟了组合剪力墙的轴压性能,分析不同设计参数包括隔板横向间距、钢板厚度、墙体宽度、混凝土强度等级对试件承载力的影响。分析结果表明:所建立的有限元模型能较好地模拟组合墙的轴压性能,钢板厚度、墙体宽度和混凝土等级对承载力影响较为明显,均与试件的承载力呈线性关系,适中的隔板横向间距能保证该新型组合剪力墙具有最大的承载能力。     

剪跨比为1的内置钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

为改善复杂高层建筑中剪力墙的抗震性能,进行剪跨比为1的2个无内置钢板的型钢混凝土剪力墙试件和12个有内置钢板-混凝土组合剪力墙试件的低周反复加载试验,揭示轴压比和内置钢板厚度（即墙身含钢率）对试件抗震性能的影响规律。结果表明,相对于无内置钢板的型钢混凝土剪力墙试件而言,内置钢板-混凝土组合剪力墙试件的承载能力、变形能力和耗能能力均显著提高,但是要使这三者综合最佳,应该将墙身含钢率控制在一定范围内,且设计轴压比应控制在0.50以内。     

蝴蝶形钢板剪力墙-自复位钢框架结构体系性能研究

蝴蝶形钢板剪力墙-自复位钢框架结构作为一种新型结构体系,结合了蝴蝶形钢板延性耗能和自复位钢框架复位能力的优势。通过ANSYS有限元软件分别对蝴蝶形钢板、自复位钢框架以及二者组合而成的结构体系进行了模拟分析,得到系列试件的能力曲线和滞回曲线。根据能力曲线计算找出显著屈服点,评估不同参数下结构刚度变化与承载能力之间的联系;根据滞回曲线计算得到的能量耗散系数和残余层间侧移角评估整体结构的耗能能力和复位能力。分析结果表明:在钢板的单推过程中,蝴蝶形钢板剪力墙显示出了卓越的延性性能,有利于吸收和耗散地震能量;设计时要控制开缝参数b/t,确保蝴蝶形钢板的稳定性,使蝴蝶形钢板的强度得以充分发挥;增加蝴蝶形钢板厚度t以及减少开缝排数m会增强整个结构的耗能能力,使得滞回曲线更加饱满;整个结构体系的承载能力并不是内填钢板和外围框架承载能力的简单叠加,而是要乘以一个折减系数,折减系数初步分析为0.18。本文的模拟研究结果可作为后续试验研究的依据。     

外包钢板混凝土T形短肢剪力墙抗剪承载力分析

为了研究外包钢板混凝土T形短肢剪力墙在水平往复荷载作用下的抗剪承载能力,设计了11个T形短肢剪力墙试件,应用ABAQUS有限元分析软件建立了分析模型,对试件施加竖向荷载和水平往复荷载,有限元分析时考虑了材料的非线性。分析了不同肢厚比、不同钢板厚度和不同轴压比等参数对试件抗剪承载力的影响,结果表明:提高钢板的厚度可有效的提高试件的承载能力和耗能能力;控制肢厚比在6左右可有效提高试件的极限荷载,继续增大之后影响不大;控制轴压比在0.3左右时可以有效提高试件极限荷载和延性,轴压比继续增大之后,试件的极限荷载和延性都在下降。根据以上对试件的分析结果,基于叠加法,提出了外包钢板混凝土T形短肢剪力墙试件的抗剪承载力计算公式,计算结果与模拟结果数据吻合较好,可为设计应用提供依据。     

高强钢组合型连柱钢框架体系子结构抗震性能有限元分析

高强钢组合连柱钢框架是一种双重抗侧力无支撑框架结构,其耗能连梁采用低屈服点的钢材、抗弯钢框架采用较高屈服点的钢材。为了研究不同钢材对连柱钢框架子结构抗震性能的影响,文章设计6组子结构试件。利用有限元软件ABAQUS建立非线性有限元模型,仅改变抗弯框架部分的钢材等级,分析子结构在循环荷载作用下的破坏模式、滞回性能、刚度退化和延性系数等参数。研究结果表明:高强钢组合的连柱钢框架体系子结构具有良好的变形能力和耗能能力。随着钢材强度等级的提高连柱钢框架体系子结构的承载能力、刚度逐渐增大,但是耗能能力、延性明显下降。     

装配式钢-混凝土组合管剪力墙抗震性能试验研究

为研究装配式钢-混凝土组合管(SRCT)剪力墙的抗震性能,完成了4个足尺SRCT剪力墙试件的低周反复荷载试验,分析了试件的破坏形态、承载能力、滞回曲线、位移延性、刚度退化和耗能能力等。结果表明：SRCT剪力墙具有良好的承载能力、刚度和延性,表现出良好的抗震性能;随钢板厚度的增大,试件的破坏形态由钢板撕裂屈曲为主转为焊缝破坏为主,预制构件生产制作时需保证薄钢板与型钢连接的焊接质量,避免焊接破坏发生;0.2轴压比作用下,试件的屈服位移角的平均值为0.005 rad,极限位移角为0.013 rad,均高于现行规范限值;拉结筋间距200～250 mm范围内,适当减小拉结筋间距可提高剪力墙的延性及耗能能力。     

剪切钢板阻尼器刚度和耗能的参数研究

对使用低屈服点钢腹板的剪切钢板阻尼器进行参数分析,研究包括腹板厚度、翼缘厚度、腹板整体尺寸和腹板高宽比等参数对阻尼器刚度和耗能的影响。为了准确模拟剪切钢板阻尼器在低周反复加载试验时的力学性能,采用Abaqus作为模拟平台,基于金属塑性材料和混合强化法则。分析结果表明:腹板厚度对阻尼器刚度的影响较大;翼缘厚度对刚度的影响较小;高宽比不变时,腹板整体尺寸对刚度的影响较小;腹板宽度不变时,腹板高度对刚度的影响较大。通过这些参数调节阻尼器刚度时,应使腹板柔细比处于合理范围内,以确保阻尼器具有良好的滞回性能。     

双波形钢板剪力墙滞回性能研究

为研究双波形钢板剪力墙的滞回性能,利用有限元软件ABAQUS分别建立单波形钢板剪力墙与双波形钢板剪力墙的有限元模型,对2种波形钢板剪力墙在低周往复荷载作用下的受力机制及滞回性能进行对比分析,研究了内嵌波形钢板的设计参数对双波形钢板剪力墙滞回性能的影响规律,给出了波形钢板设计参数的取值建议。结果表明:与单波形钢板剪力墙相比,双波形钢板剪力墙的抗侧刚度、承载能力及耗能能力均提高,但其延性有一定程度的降低; 内嵌波形钢板的厚度与波形几何尺寸是影响双波形钢板剪力墙滞回性能的关键参数,随着厚度的增大,双波形钢板剪力墙的抗侧刚度、承载能力、耗能能力及延性均提高; 随着波长的增加,双波形钢板剪力墙的抗侧刚度提高,但承载能力及耗能能力降低; 随着波幅的增加,双波形钢板剪力墙的抗侧刚度降低,但承载能力及耗能能力均提高。     

上焊下栓节点钢框架力学性能研究

为了研究上焊下栓节点钢框架的抗震性能,设计了2种单榀单跨2层平面钢框架,节点形式分别为带悬臂梁普通栓焊节点和上焊下栓节点,利用有限元软件ABAQUS对钢框架进行低周往复荷载加载分析,对比2种钢框架的破坏模式、滞回性能、耗能能力等;同时为了研究上焊下栓节点钢框架翼缘拼接板宽度和厚度对其力学性能的影响,设计了2组试件,对其进行有限元加载分析。结果表明：上焊下栓节点钢框架的滞回曲线更饱满、延性和耗能能力更好、刚度退化更慢。拼接板的宽度对上焊下栓节点钢框架的力学性能影响不大,建议宽度取值大于梁下翼缘宽度20～40 mm;随着拼接板厚度增大,上焊下栓节点钢框架的滞回性能、承载能力、变形能力及延性显著提高,建议厚度取值大于梁下翼缘厚度2 mm左右,此时钢框架的力学性能最优。     

多腔波形钢板组合墙的轴压整体稳定性能研究

为了降低钢板混凝土组合墙的用钢量、提高其承载效率,同时避免大量使用剪力连接件,提出了多腔波形钢板组合墙,该组合墙由钢管混凝土柱和内填混凝土的双波形钢板交替连接组成。为了得到墙体稳定承载性能的影响因素,对6片高厚比为20.0和16.7的多腔波形钢板组合墙进行轴压试验,其中波形钢板包括梯形波折板和正弦波浪板两类。试验结果表明：试件承载力均由整体稳定控制,加载过程中所有墙体都出现了整体失稳破坏并伴随钢板局部屈曲,而波形钢板与钢管间的焊缝保持完好;增加墙体厚度(即降低高厚比)可以有效提高试件稳定承载力。采用ABAQUS软件建立精细化有限元分析模型,并将试验结果与有限元模拟结果进行对比,发现有限元能较好模拟多腔波形钢板组合墙的轴压整体稳定性能。采用经验证的有限元模型分析了高厚比、截面尺寸、混凝土强度以及波形钢板形式对组合墙轴压稳定性能的影响,发现钢管混凝土柱的板厚和宽度对承载力的影响随组合墙高厚比的增大逐渐增大,波形腔宽度和混凝土强度的影响随高厚比的增大逐渐减小,波形钢板厚度和波形钢板形式对承载力影响较小。提出了多腔波形钢板组合墙稳定系数的计算公式,有限元结果与公式计算结果的比值大部分在1.00...     

钢框架-蝴蝶形钢板墙的承载力和耗能研究

为研究新型钢框架-蝴蝶形钢板墙结构的层间抗震机理,利用ABAQUS有限元软件建立了3层(包含2个半层不连续布置蝴蝶形钢板墙的钢框架模型。应用上述模型,分析了结构的承载力、抗侧刚度、滞回性能、累积耗能等力学性能。结果表明:蝴蝶形钢板墙能够较好与钢框架协同工作,在为钢框架提供耗能的同时也提供一定的抗侧刚度;随着钢板墙厚度的增加,结构的承载能力和耗能能力都会有不同程度的增加;当框架柱的轴压比增大时,结构的极限承载力会下降。     

近海大气环境下多龄期钢框架柱抗震性能的试验研究

利用人工气候环境加速锈蚀试验技术对8榀钢框架柱和3种不同厚度的钢材试件进行近海大气环境下的加速腐蚀。对不同锈蚀程度的钢材试件进行拉伸试验,获得钢材力学性能（屈服强度、极限强度、伸长率和弹性模量）随失重率增大的退化规律;并对8榀锈蚀钢框架柱进行低周往复加载试验,考察了锈蚀钢框架柱的破坏过程与特征,从滞回曲线、骨架曲线、强度和刚度退化、耗能能力等角度初步探讨了不同轴压比、锈蚀程度及加载路径对钢框架柱抗震性能的影响。结果表明：随锈蚀程度的增大,钢框架柱极限承载力、耗能能力显著降低,强度和刚度退化明显;随轴压比的增大,钢框架柱承载能力退化、延性变差;加载路径对钢框架柱塑性变形发展和滞回耗能有较大影响。研究成果可为进行基于构件的多龄期钢框架地震易损性研究提供试验支持。     

內填蝴蝶板的自复位钢框架结构抗震性能研究

內填蝴蝶形钢板剪力墙的自复位钢框架结构作为一种新型结构体系,将蝴蝶形钢板耗能能力出众及延性好的优点和自复位框架复位能力的优势相结合。为深入研究该结构,本文采用有限元软件ANSYS,分别对不同厚度以及不同蝴蝶杆高宽比的两组试件模型进行模拟,整理出滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线及能量耗散系数对比图。随后,围绕着结构的强度、刚度、延性以及复位性能展开参数分析。本文还给出了回复刚度的理论与模拟的对比结果,验证了模拟方式的可靠性。分析结果表明:內填钢板厚度的增加,会增强整体结构的耗能能力和承载能力,但是复位效果会变差;蝴蝶杆高宽比的增加,会降低整体结构的耗能能力和承载能力,延性性能也略有下降,但是结构的复位性能却得以改善;回复刚度的模拟值和计算值吻合较好,可以在设计中予以使用;钢板剪力墙—自复位钢框架结构的性能是由钢板厚度、蝴蝶杆高宽比等因素共同影响的结果,在设计过程中应给予综合考虑。     

钢框架双钢板内填混凝土剪力墙有限元分析

钢框架双钢板内填混凝土组合剪力墙是一种新型的双重抗侧力结构体系。应用ABAQUS有限元软件,对试件进行有限元模拟,分析试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线来研究钢框架-双钢板内填混凝土组合剪力墙的受力性能;简单概述了钢框架双钢板内填混凝土组合剪力墙的影响因素。结果表明:试件的耗能能力较强,承载力高,抗震性能较好。     

弯剪复合分级屈服阻尼器设计与力学分析

为提升弧形钢板阻尼器的耗能能力,调整阻尼器的刚度,提出一种弯剪复合分级屈服阻尼器。借助有限元分析软件ANSYS建立21组模型试件,通过对数值结果的统计分析,总结复合阻尼器中软钢棒直径、弧形钢板半径及宽度和厚度等参数对阻尼器耗能性能的影响规律,并给出了复合阻尼器各项设计参数的建议取值,同时结合对单体耗能构件的数值分析,提出了弯剪复合分级屈服阻尼器的三线性恢复力模型并对其进行验证。研究结果表明：弯剪复合分级屈服阻尼器的初始刚度随软钢棒直径的增大而上升,其耗能能力随软钢棒直径、弧形钢板半径以及厚度的增大而增加,复合阻尼器的二级屈服位移随弧形钢板半径和厚度的增大而减小;所提恢复力模型最大相对误差不超过8%,可准确描述该复合阻尼器的力学性能。     

低屈服点钢LYP100单调与循环拉伸试验研究

对47个LYP100低屈服点钢焊接试件进行单向拉伸和反复拉伸加载试验,研究其在不同加载制度下的应力-应变曲线、荷载-位移曲线、骨架曲线、破坏机理和延性特征.结果表明:试件横截面厚度是影响其耗能能力的重要因素,12mm试件的耗能能力明显优于6mm试件;焊接接头对试件的破坏有不利影响,带焊接接头的试件在循环加载作用下疲劳损伤累积效应显著,容易发生脆性破坏,延性变差;LYP100低屈服点钢与Q345钢、Q460钢焊接后,试件的强度提高,循环荷载作用下强度硬化现象明显,但是其延性变差.     

双向交叉连接件连接的剪力墙抗震性能分析

本文分析一种新型双向交叉连接件在钢板组合剪力墙中的应用。基于ABAQUS有限元模型，遍历不同钢材强度等级下连接件长厚比、跨高比对抗震性能影响进行了分析，如：滞回曲线、骨架曲线、承载能力、延性、刚度退化、耗能能力等。结果表明：钢梁跨高比为12.7,增大连接件钢材强度，试件承载力先增后减，延性性能、耗能能力较大幅度降低，因此连接件钢材强度等级宜取Q235,长厚比取11.1～13.9;连接件不同钢材强度，其承载能力、延性性能、耗能能力均随连接件梁端长厚比增大而提升，强度为Q345,长厚比宜取12.2～13.9;强度为Q390,长厚比宜取12.8～13.9。跨高比对结构滞回性能影响较大，跨高比在6.2～11.1范围内，随跨高比增加，结构初始刚度、承载能力降低，但延性、耗能能力有较大幅度提高；在4.1～5.3范围内，随跨高比增加，承载能力、延性性能、耗能能力均提升。为满足延性、低经济考虑，跨高比宜取5.3～8.6。     

高轴压比SRC剪力墙抗震性能分析

采用MSC.Marc建立SRC剪力墙有限元分析模型,通过对5片SRC剪力墙试件的非线性有限元分析,验证了有限元模型的合理性和可靠性。对轴压比和钢骨配钢率对SRC剪力墙抗震性能的影响进行了参数分析。SRC剪力墙的承载能力随轴压比的增加而提高,变形能力随轴压比的增大而降低;承载能力随配钢率的增加而提高,变形能力也有所提高,但轴压比较高时不明显。