支撑屈服后屈曲约束支撑框架损伤集中效应分析

屈曲约束支撑(BRB)屈服后刚度较低,某一层或几层BRB率先屈服会造成屈曲约束支撑框架(BRBF)进入弹塑性阶段后不同楼层间刚度的突变,框架弯矩会重分布,进而影响框架的损伤机制。为此,提出框架基于柱端弯矩比的强柱弱梁计算公式,公式表明：当框架节点下部与上部柱端弯矩同号相等时,柱梁承载力比需求最小为1;当弯矩反向相等时,需求则为无穷大;通过分析楼层间BRB刚度比对两层BRBF弯矩分布的影响,说明BRBF中某层支撑屈服会导致该层节点下部与上部柱端弯矩比发生较大的改变,节点上部柱端弯矩甚至反向增大;综上,支撑屈服后BRBF易出现层间柱铰机制。最后,通过算例验证提出的强柱弱梁计算公式和BRBF弯矩分布规律,同时表明：当BRB-框架刚度比较大或者框架柱梁承载力比较小时,BRBF损伤集中效应较为明显。     

强震下BRBF结构弹塑性静力分析

为考察BRBF结构的层间位移与层剪力的对应关系及塑性铰分布情况,文中以BRBF为研究对象,以屈曲约束支撑的水平力分担率β以及框架强度CB等主要研究参数建立6个模型,通过二阶非线性计算程序,对模型进行弹塑性静力分析。结果表明:屈曲约束支撑的水平力分担率30%～60%的模型的层间变形中低层集中,屈曲约束支撑的水平力分担率90%的模型的层间变形低层集中;模型的层间集中变形以及塑性铰分布情况不受框架强度影响。     

新型钢筋混凝土框架减震体系性能分析

对高烈度区抗侧刚度不足的钢筋混凝土框架结构增加屈曲约束支撑以满足弹性位移角的设计方法研究。结合工程实例,利用底部剪力法确定各楼层的层间位移角,针对不满足要求的楼层加屈曲约束支撑。ANSYS软件模型中梁、柱采用beam4单元,屈曲约束支撑采用link8单元。应用三种不同的地震波对结构在多遇地震和罕遇地震下进行了动力时程分析。结果表明,加屈曲约束支撑后结构的层间位移角满足规范的要求,具有良好的耗能减震性能,并得出相关结论。     

BRB-RC框架弹性层间位移角限值的取值探讨

屈曲约束支撑(Buckling Restrained Brace,BRB)由于其优越的滞回性能,被广泛应用于钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)框架结构中,然而国内关于屈曲约束支撑混凝土(BRB-RC)框架结构抗震变形验算的研究较为不足。本文基于Perform-3D,通过多遇地震下的构件性能评估,研究BRB-RC框架弹性层间位移角限值的合理取值,给结构设计人员以理论参照。     

多层屈曲约束斜撑钢框架弹塑性分析研究

以多层屈曲约束斜撑钢框架为主要研究对象,斜撑框架强度CB以及屈曲约束斜撑的水平力分担率β为主要研究参数,拟设计6个建筑模型,对各模型进行了基于塑性铰理论的二阶非线性时程分析,考察了强震作用下各模型各层的层间位移、层剪力、屈曲约束斜撑的塑性能量分布等。结果表明,各模型的强度CB值从0.3增大到0.5或屈曲约束斜撑的水平力分担率β值从30%增大到90%时,各模型的各层最大层间位移反应值中的弯曲变形反应值越大,这种情况上层部位更明显。随着斜撑框架强度CB值或屈曲约束斜撑的水平力分担率β值的增加,各模型的各层屈曲约束斜撑分担的剪力和各层最大层剪力比值也变大。     

多层屈曲约束支撑钢框架动力响应机理分析

为了研究多层屈曲约束支撑钢框架(BRBF)动力响应机理,采用国际上最常见的BRBF结构形式为研究对象,以屈曲约束支撑BRB水平力分担率β为主要研究参数,进行弹塑性动力二阶非线性分析,探讨了层损伤分布机理以及构件持有性能。结果表明:不同地震波的弹性体系能量谱曲线和结构基本周期对应关系影响多层BRBF结构的最大层间位移反应值和BRB的层最大延性比值;地震波加速度时程的随机性对多层BRBF结构动力损伤分布影响明显,尤其多层BRBF结构抗震设计时有必要考虑地震动瞬时能量影响;BRB对结构减震效果明显,随着BRB水平力分担率β值的增加,BRB最大延性比以及最大累积塑性延性比有相应减小的趋势。     

设置屈曲约束支撑的斜交网筒结构延性有限元分析

斜交网筒结构具有较大的抗侧刚度,但其延性较差,通过设置屈曲约束支撑可改善斜交网筒结构延性。以30层的斜交网筒结构模型为研究对象,分别对普通斜交网筒结构和设置屈曲约束支撑斜交网筒结构进行静力弹塑性推覆（Pushover）分析。结果表明：屈曲约束支撑可有效改善斜交网筒结构延性。此外,对立面中部、立面角部、底部楼层、上部楼层共4种局部区域布置屈曲约束支撑的方案进行了结构延性分析。局部设置屈曲约束支撑斜交网筒结构的设计应确保斜柱处于弹性工作状态,屈曲约束支撑率先进入塑性耗能状态。建议采用立面中部布置屈曲约束支撑的方案,可实现在保证结构受剪承载力的前提下,较好地改善斜交网筒结构的延性,避免结构发生脆性破坏。     

BSBS钢结构的防火设计及构件耐火性能研究

为探究可建体系（Broad Sustainable Building System,BSBS）钢结构的防火设计及构件耐火性能是否满足设计标准，以广西某医院工程的钢结构设计为例，通过有限元分析方法建立钢结构网格模型，模拟火灾发生时的钢柱形变过程和温度变化，研究了屈曲约束支撑钢框架BRBF(Buckling Restrained Braced Frame)的耐火性能。结果表明：设计的防火设计满足设计标准；BRBF钢柱的耐火极限均不低于3.0 h；钢柱使用0.5 cm×0.5 cm×0.007 cm轻钢龙骨，里面嵌入0.5 cm的容重为80 kg/m3的防火岩棉，并在外层包裹一层0.08 cm的厚水泥纤维板作为防火措施，具有较好防火隔热效果。可见屈曲约束支撑钢框架具有较好的防火性能，可以满足工程的防火需求，有利于预防火灾，以减少火灾带来的损失。     

半刚性框架-屈曲约束钢板剪力墙结构弹塑性层剪力分布研究

为研究弹塑性状态下半刚性框架-屈曲约束钢板剪力墙结构(BR-SPSW)的层剪力分布,设计了具有理想屈服模式的5层、10层、15层和20层的BR-SPSW结构等效拉杆简化模型。综合考虑结构层数、构件截面、近场地震速度脉冲效应及远场地震加速度循环累积效应对结构的影响,采用弹塑性时程分析方法获得了BR-SPSW结构在两类地震作用下的层剪力分布平均值,提出了BR-SPSW结构弹塑性状态的层剪力分布模式,并基于已有层剪力分布模式及GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》的底部剪力法提出的层剪力分布模式进行对比。结果表明,近场地震波的速度脉冲效应和远场地震波的加速度循环效应对半刚性框架-屈曲约束钢板墙的层剪力分布影响较大,层剪力分布应综合考虑二者的影响。建议的层剪力分布模式在计算精度上优于其他层剪力分布模式,可为屈曲约束钢板墙结构基于性能的设计方法提供参考。     

航天科技广场加强层伸臂桁架方案研究

结合实际工程探讨了采用屈曲约束支撑作为高层框架核心筒结构加强层伸臂桁架的可行性及优越性,对比分析了普通支撑与屈曲约束支撑加强层方案结构整体动力性能、层间位移角,以及大震下弹塑性基底剪力等。计算结果表明,在满足正常使用状态的情况下屈曲约束支撑可以选择相对较小的截面,在加强层采用屈曲约束支撑作为伸臂桁架能够有效降低结构刚度突变,通过屈服耗能以降低大震下的反应,减小地震作用对整体结构重要构件的破坏,屈曲约束支撑实现提高刚度、承载力同时减小刚度突变的和谐统一。     

带BRB的钢筋混凝土加层框架结构减震性能分析

本文对加层后抗侧刚度不足的钢筋混凝土框架结构布置屈曲约束支撑,以满足弹性位移角限值的设计要求。运用ANSYS软件对加层后的整体结构进行两种不同地震波作用下的动力时程分析,确定各楼层的层间位移角,对不满足要求的楼层布置屈曲约束支撑,然后对加支撑后的加层框架结构进行多遇地震和罕遇地震下的抗侧移验算。结果表明,加屈曲约束支撑后,结构的层间位移角满足规范要求,且具有良好的耗能减震性能。     

主余震序列作用下屈曲约束支撑框架易损性分析

主震引发的多次强余震可能导致屈曲约束支撑(BRB)在地震作用下发生疲劳破坏。BRB突然失效可能使主震引起的微小损伤加剧,引发结构倒塌。因此,有必要考虑余震对BRB构件和BRBF结构的影响。通过增量动力方法,对考虑BRB疲劳性能的屈曲约束支撑框架(BRBF)进行易损性分析,对比了在单独主震和主余震序列作用下BRBF结构的地震易损性差异。结果表明,在高强度主余震序列作用下,BRBF结构的失效概率显著增加,对其性能要求更高。此外,分别以峰值层间位移角和残余峰值层间位移角作为需求参数指标,对比分析了BRBF结构在主余震序列作用下的易损性差别。结果表明,以残余峰值层间位移角为参数指标时,对结构性能要求更严格。     

板柱-支撑结构抗震设计关键问题分析

板柱结构具有可利用空间大、布局灵活、显著降低层高等优势,但是存在结构水平刚度较弱、位移大、抗震承载力较差等问题。为解决上述问题,在板柱结构中设置屈曲约束支撑,以提高结构的抗侧刚度,增强其抗震承载力。通过对3个高度不同和2个大面积的板柱-支撑结构的计算表明,板柱结构抗侧刚度和承载力较弱的问题可通过设置适当数量的屈曲约束支撑解决。为研究板柱-支撑结构的变形、层间剪力、倾覆弯矩、支撑布置等问题,通过PKPM建模分析,结果表明:多遇地震作用下,板柱-支撑结构可采用框架结构的弹性层间位移角(1/550)来控制结构变形;板柱-支撑结构中支撑承担的楼层剪力建议不低于楼层剪力的40%;通过对比GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》和力学概念计算得到楼层倾覆力矩的结果,认为采用规范建议的方法较为合理;支撑的竖向居中布置会减小支撑倾覆力矩占比,而对支撑剪力占比影响较小。     

板柱-支撑结构抗震设计关键问题分析

板柱结构具有可利用空间大、布局灵活、显著降低层高等优势,但是存在结构水平刚度较弱、位移大、抗震承载力较差等问题。为解决上述问题,在板柱结构中设置屈曲约束支撑,以提高结构的抗侧刚度,增强其抗震承载力。通过对3个高度不同和2个大面积的板柱-支撑结构的计算表明,板柱结构抗侧刚度和承载力较弱的问题可通过设置适当数量的屈曲约束支撑解决。为研究板柱-支撑结构的变形、层间剪力、倾覆弯矩、支撑布置等问题,通过PKPM建模分析,结果表明:多遇地震作用下,板柱-支撑结构可采用框架结构的弹性层间位移角(1/550)来控制结构变形;板柱-支撑结构中支撑承担的楼层剪力建议不低于楼层剪力的40%;通过对比GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》和力学概念计算得到楼层倾覆力矩的结果,认为采用规范建议的方法较为合理;支撑的竖向居中布置会减小支撑倾覆力矩占比,而对支撑剪力占比影响较小。     

约束屈曲支撑在多层钢框架中的应用研究

首先,提出约束屈曲支撑-框架结构（BRBF）的设计流程。其次,通过罕遏地震作用下的弹塑性时程分析,得到框架损伤量沿层分布规律。基于此规律和最大名义刚度比,可以确定结构各层应布置的约束屈曲支撑内核的截面面积。最后,对此约束屈曲支撑-框架结构进行非线性动力时程分析。分析结果表明：基于框架损伤量沿层分布规律的约束屈曲支撑分布模式,在强震作用下最大层间位移角分布比较均匀,减震效果良好。     

屈曲约束支撑与黏滞阻尼器的减震效果对比研究

以某钢筋混凝土框架结构工程实例为研究对象,选取与场地条件相匹配的地震动作为激励,在SAP2000程序中计算了该结构在多遇和罕遇地震作用下的非线性动力反应,并在框架结构模型中分别设置屈曲约束支撑和黏滞阻尼器。通过试算确定消能减震装置的参数,使得两种消能减震结构在多遇地震作用下的位移减震率均为40%。在此条件下,对比分析了结构的层间位移角、楼层加速度、基底剪力、柱轴力、塑性铰分布和各层阻尼器的工作状态。分析表明：在多遇地震作用下,屈曲约束支撑增大了结构的加速度响应,而黏滞阻尼器能够减小结构的加速度响应;在罕遇地震作用下,二者均能有效控制楼层的加速度响应,而屈曲约束支撑的位移减震效果更好,但黏滞阻尼器对框架柱内力的减少效果更为显著。     

防屈曲耗能支撑钢管混凝土柱-钢梁组合框架子结构拟动力试验研究

为研究防屈曲耗能支撑在组合框架结构中的减震效果,设计了1榀10层3跨防屈曲耗能支撑钢管混凝土柱-钢梁组合框架,利用网络化结构实验室NetSLab进行了1/3缩尺的子结构拟动力试验,分析楼层剪力、支撑剪力与层间位移之间的响应关系。结果表明:在多遇烈度地震作用下,主体框架与支撑均处于弹性工作状态;在基本烈度地震作用下,主体框架处于弹性工作状态,支撑开始屈服耗能;在罕遇烈度地震作用下,主体框架基本处于弹性工作状态,而支撑则出现明显的滞回耗能效果。由楼层位移时程曲线可知,结构底层层间位移比其他各层大很多,满足组合框架结构多道抗震设防的要求。     

既有钢筋混凝土框架结构加层改造抗震性能研究

以某医药公司综合楼为例,对底部钢筋混凝土框架上部钢结构框架的加层结构进行了抗震性能分析,采用ANSYS有限元软件建立了加层前后结构的有限元模型,并对其进行了EL-Centro波、天津波、TAFT波在多遇、罕遇地震作用下的弹塑性动力响应分析。结果表明加层后的结构层间位移角不能满足规范的要求,通过布置约束屈曲支撑进行抗震加固后,可以有效地减小结构的地震反应,提升加层结构的抗震性能。     

摇摆防屈曲支撑RC框架抗震性能研究

为研究摇摆防屈曲支撑钢筋混凝土框架抗震性能,利用OpenSees建立8层3跨钢筋混凝土框架(RCF)、防屈曲支撑钢筋混凝土框架(BRBF)与摇摆防屈曲支撑钢筋混凝土框架(RBRBF)有限元模型,并进行弹塑性动力时程分析,从层间位移角、最大顶层位移、最大基底剪力和最大底柱轴力等结构响应角度,研究二维和三维模型分析间关系、...     

约束屈曲支撑在单层网壳减震控制中的应用研究

采用有限元分析程序ANSYS,分别对带有约束屈曲支撑(Bckling Restrained Braces,简称BRBs)的单层柱面网壳、单层球面网壳进行动力时程响应分析,分别考虑了水平及竖向地震作用.比较各种情况下网壳节点位移和杆件内力变化情况,综合研究了约束屈层支撑在四边支承单层柱面网壳和单层球面网壳的适用性,探讨了如何布置约束屈层支撑,分析了约束屈层支撑减震性能.