防屈曲支撑、普通和特殊中心支撑钢框架结构抗震性能分析

基于考虑人字形防屈曲支撑屈服后超强和几乎不再对被撑梁提供竖向支点作用这两个因素,本文提出了采用该种支撑的钢框架结构的设计方法,并分别对采用普通及特殊中心支撑和防屈曲支撑的框架结构的抗震性能进行了对比分析.结果表明,虽然防屈曲和特殊中心支撑框架结构的层间侧移总体上大于普通中心支撑框架结构,但前者的基底剪力却大大低于后者.罕遇地震下,三种结构中的柱子基本保持弹性,普通和特殊中心支撑出现了大幅的平面外失稳,而防屈曲支撑在拉压作用下均进入屈服耗能.三种结构中被撑梁的最大挠度在支撑屈服或失稳前后分别出现在撑点两侧和撑点位置.屈服后的防屈曲支撑几乎不产生对被撑梁竖直向下的不平衡剪力,而失稳后的普通和特殊中心支撑则对被撑梁产生较大的不平衡剪力.     

连于人字形防屈曲支撑的横梁抗震设计探讨

通过3个算例,对采用人字形无粘结内藏钢板支撑剪力墙(即人字形防屈曲支撑)的防屈曲支撑框架结构的抗震性能进行对比分析,以探讨支撑屈服后超强和被撑梁跨中竖向支点作用的有无对支撑跨横梁抗震性能的影响。结果表明,3个算例的框架梁在多遇地震下均能保持弹性,且被撑梁的最大竖向挠度均出现在撑点两侧。罕遇地震下,3个结构中支撑屈服后被撑梁的最大竖向挠度均出现在撑点位置。考虑超强但不考虑支点作用设计的结构中框架梁塑性发展程度较小,而不计超强但考虑支点作用设计的被撑梁塑性发展严重,且横梁的挠度较大,导致层间的两根支撑因承受较大的竖向力而使拉、压支撑的轴向应力-应变曲线明显不对称,不利于支撑受力。     

基于防屈曲支撑的混凝土剪力墙结构-框架结构抗震性能设计

为提升混凝土剪力墙结构–框架结构中的抗震性能,以某多层建筑为研究原型,结合耦合比计算结果,分析制备防屈曲支撑的混凝土剪力墙结构–框架结构试件,采用加载装置测试试件的抗震性能,并计算骨架曲线弹性刚度和塑性刚度。试验结果表明：防屈曲支撑参与框架结构承载后,能够降低结构的破坏程度,提升结构的承载力;能够和混凝土剪力墙–框架结构较好的结合,提升混凝土剪力墙–框架结构的减震性能,保证结构的稳定性。     

防屈曲支撑钢框架结构抗震性能分析

防屈曲支撑是一种新型的耗能减震构件,能够显著提高结构的抗震性能.以云南省“校安工程”中的某小学为例,通过弹性以及弹塑性分析方法研究了安装防屈曲支撑的钢管混凝土结构的抗震性能.结果表明,随着支撑刚度的增加,结构的周期和层间位移角均有所减小;在小震作用下,防屈曲支撑处于弹性状态,为结构提供支撑刚度,在中震作用下,防屈曲支撑开始屈服耗能.结构的整体屈服是一个平稳渐变的过程,破坏模式为梁铰机制.     

内嵌双阶段装配式防屈曲支撑的钢框架-支撑结构抗震性能评估

为研究新型内芯可更换的双屈服点装配式防屈曲约束支撑对装配式钢框架-支撑结构抗震性能的影响,首先采用有限元软件Perform-3D建立了普通支撑、防屈曲支撑和新型内芯可更换的双屈服点装配式防屈曲约束支撑的有限元模型,并验证了建模方式的准确性;之后在此基础上建立内嵌新型内芯可更换的双屈服点装配式防屈曲支撑的钢框架-支撑结构有限元模型,并采用弹塑性时程分析方法对普通钢框架结构、钢框架-普通支撑结构、钢框架-防屈曲支撑结构、内嵌新型双屈服点装配式防屈曲支撑的钢框架-支撑结构的抗震性能展开研究。分析结果表明：Perform-3D能准确模拟普通钢支撑、普通防屈曲支撑及新型内芯可更换的双屈服点装配式防屈曲支撑;内嵌新型双屈服点防屈曲支撑的钢框架-支撑结构在最大层间位移角和结构顶层位移、基底剪力上均优于其他结构,新型内芯可更换的双屈服点装配式防屈曲约束支撑在地震作用下起到了重要的作用,它主要通过新型内芯可更换的双屈服点装配式防屈曲约束支撑来耗能,这说明内嵌新型内芯可更换的双屈服点装配式防屈曲支撑的钢框架-支撑结构具有良好的抗震性能。     

防屈曲支撑加固混凝土框架结构抗震设计及性能分析

防屈曲支撑在轴向荷载作用下均具有稳定的滞回、良好的耗能能力和低周疲劳性能,在实际工程中的应用越来越广泛.混凝土框架结构作为主要的结构体系之一,有相当一部分由于建造时未考虑抗震或抗震设防水准过低、使用功能改变或结构耐久性退化等原因,不能满足现有抗震规范要求,亟需进行抗震加固以提高抗震性能,避免结构在地震作用下发生倒塌,保...     

防屈曲约束支撑对异形柱框架结构抗震性能增强作用的试验研究

对两榀有无人字形防屈曲约束支撑的异形柱框架进行拟静力试验,研究防屈曲约束支撑异形柱框架结构的破坏形态、滞回特性、承载能力、延性性能、耗能能力等抗震性能指标。结果表明:人字形防屈曲约束支撑异形柱框架的滞回曲线呈现梭形,无撑异形柱框架的滞回曲线有明显捏拢现象,人字形防屈曲约束支撑可以使框架各层延性系数分布更加合理;有撑框架与无撑框架结构相比,有撑框架初始整体刚度提高了53.49%,极限荷载提高了1.50倍,整体极限位移角增大了近3倍。防屈曲约束支撑推迟了梁柱节点塑性铰的产生时间,改变了异形柱框架的屈服机制,使结构发生两阶段屈服,基于此提出了以人字形防屈曲约束支撑达到屈服时作为有撑异形柱框架结构的屈服点,以期更好地反映结构的抗震性能,更符合有撑框架的实际屈服机制。防屈曲约束支撑使异形柱框架结构累积损伤程度减轻,屈服阶段至破坏前,组合结构黏滞阻尼系数基本稳定在0.21左右,没有出现大幅度降低。     

某钢筋混凝土框架-防屈曲支撑结构体系的设计方法及抗震性能分析

根据现行工程设计规范研究了钢筋混凝土框架-防屈曲支撑结构体系的设计方法,与普通支撑相比,防屈曲支撑在中、大震时进入屈服耗能状态,仍为结构主要抗侧力构件,并为结构提供附加阻尼比,可不必进行框架结构和支撑框架结构地震力包络设计。通过某工程实例对钢筋混凝土框架+防屈曲支撑结构体系进行了分析,结果表明:原框架结构在加支撑后承受地震剪力有所增大,但由于有支撑的加入,原框架柱部分承担的剪力反而有所降低,X向框架柱剪力降低到52%,Y向框架柱剪力降低到51%,与普通支撑-框架相比,柱配筋将有大幅的下降;结构在中震作用下防屈曲支撑少量屈服,附加阻尼比约为0.8%,主体结构基本处于弹性状态;大震作用下防屈曲支撑均进入屈服耗能状态,附加阻尼比约达到3.6%,部分梁屈服,柱子少量屈服,可以达到保证生命安全的设防目标。     

防屈曲支撑在钢框架中的减震性能分析

目前国内外对防屈曲支撑单构件的研究相对较多且较为成熟,而对于加入防屈曲支撑而形成的整体结构的工作性能、耗能能力、协同工作性能等研究相对较为缺乏.本文就一工程实例,采用SAP2000有限元软件对纯钢框架、普通支撑框架和防屈曲支撑框架进行弹塑性动力分析加以对比,研究了防屈曲支撑框架与其它形式框架的抗震性能.结果表明:防屈曲支撑框架的耗能性能是纯框架的1.3倍,是普通支撑框架的1.17倍,底层防屈曲支撑的滞回性能明显优于顶层的支撑.因此在实际工程设计中,宜优先采用底部布置防屈曲支撑,顶部1-2层采用普通支撑的形式.     

防屈曲支撑在高层混凝土框架结构抗震加固中的应用

某十层的纯框架结构建筑检测结果表明,其弹性层间变形和弹塑性层间变形均不满足现行规范要求。采用防屈曲支撑对该结构进行了抗震加固设计,并基于SATWE软件分析了其小震下的结构性能。利用SAP2000软件,基于Pushover分析方法进行了抗震性能分析。由分析结果得知,防屈曲支撑增加了结构的抗侧刚度,增强了结构延性,改善了原结构薄弱层的抗震承载力。经防屈曲支撑加固后的结构,其变形特性仍与原框架结构类似。对实际工程所采用的防屈曲支撑进行了抗震性能抽检试验,结果表明,构件力学性能与设计数据吻合良好。防屈曲支撑技术用于高层框架结构的抗震加固具有良好的技术优势。     

Design and seismic response of tall chevron panel buckling‐restrained braced steel frames

The numerical analysis of the seismic performance for tall chevron panel buckling‐restrained braced steel frames (PBRBFs) under small and strong earthquake excitations has been carried out to investigate a capacity design procedure for chevron PBRBFs and to examine the effects of axial strength distribution of braces along the height of buildings, vertical supports of braces for the braced beams and the overstrength of braces on the seismic response of PBRBFs. It revealed that the chevron braces that remained elastic can actually provide the vertical supports for the braced beams. Under severe earthquake excitations, the vertical supports deteriorated greatly after braces yielding. The PBRBFs designed by omitting vertical supports of braces for the braced beams and considering the overstrength of braces exhibited superior performance with smaller plastic deformations for braced beams and reduction in ductility demands for panel buckling‐restrained braces (PBRBs) as compared with the others. The distribution of yielding for PBRBs in 10‐story buildings verified that the participation from the higher modes is not very remarkable and that the capacity design based on the first‐mode response can be considered for multistory PBRBFs. Moreover, on the basis of the analysis results of the 30‐story PBRBF, the participation of the higher modes should be taken into account for high‐rise PBRBFs. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

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。     

开孔钢板装配式屈曲约束支撑钢框架抗震性能试验研究

为研究开孔钢板装配式屈曲约束支撑（buckling-restrained brace,BRB）钢框架的抗震性能及框架平面外变形对其抗震性能的影响,对两个相同设计的单层单跨单斜式开孔钢板装配式BRB钢框架分别就是否考虑框架平面外变形情况下进行了拟静力试验,并对相同设计的开孔钢板装配式BRB构件进行了拟静力试验。结果表明：不考虑框架平面外变形和考虑框架平面外变形10mm的开孔钢板装配式BRB钢框架均表现出良好的滞回耗能性能,滞回曲线饱满且基本对称,满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》最大弹塑性层间位移角1/50的限值要求;框架平面外变形10mm对开孔钢板装配式BRB钢框架平面内抗震性能影响很小,其弹性水平刚度、层间屈服剪力和层间最大剪力受框架平面外变形的影响略为降低,变化范围均在5%以内;框架平面外变形10mm对BRB轴向变形的影响很小,框架中开孔钢板装配式BRB和开孔钢板装配式BRB构件均具有良好的滞回性能,约在1/720层间位移角时先于钢框架进入屈服状态,发挥耗能作用,其滞回曲线饱满,延性良好,累积塑性变形能力系数均大于600,完全满足ANSI /AISC 341-10中要求的大于200的要求。     

3种偏心支撑钢框架的塑性设计方法

偏心支撑钢框架是在中心支撑钢框架的基础上发展起来的一种新型结构体系,它能够有效改善钢框架在大震作用下的抗震性能。本文基于已有耗能梁段的塑性设计模型,考虑钢材的应变硬化效应影响,提出了一种改进的偏心支撑耗能梁段塑性模型,并基于此模型对不同形式的偏心支撑钢框架在弯矩、剪力共同作用下的屈服模型进行了研究,推导出其塑性设计公式。     

耦合框架平面外变形钢板装配式屈曲约束支撑#br# 钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

为了研究双向地震作用下屈曲约束支撑（Buckling-restrained brace,BRB）钢筋混凝土框架平面内抗震性能以及BRB与钢筋混凝土框架在平面外方向的相互作用,考虑框架平面外变形、节点板平面外刚度和屈曲约束支撑外伸段平面外刚度的影响,对4个钢板装配式屈曲约束支撑钢筋混凝土框架及1个钢筋混凝土空框架进行了平面内拟静力试验研究。研究结果表明：①耦合框架平面外变形的BRB钢筋混凝土框架和无框架平面外变形的BRB钢筋混凝土框架平面内层间剪力与层间位移滞回曲线饱满稳定,具有良好的抗震性能;②框架平面外变形在一定程度上减小了钢板装配式BRB钢筋混凝土框架平面内初始水平刚度和承载力,增大了钢板装配式BRB和节点板平面外变形量;③节点板面外刚度的提高增加了框架节点平面外作用力;④钢板装配式BRB面外刚度的增加能减小自身平面外变形,减小其对钢筋混凝土框架平面外作用力。     

无粘结内藏钢板支撑剪力墙的墙板约束宽度分析

为了研究单斜无粘结内藏钢板支撑剪力墙中,墙板为限制支撑整体失稳所需的约束宽度,通过有限元分析,考察了构造参数的变化对墙板约束宽度的影响。这些参数包括混凝土墙板厚度,钢板支撑的长度、宽度、厚度及钢材屈服应力。结果表明,对于特定的支撑墙板,在墙板整体受弯开裂前,墙板约束宽度基本不变。同时,当其它构造参数相同时,仅变化支撑钢板的宽度、厚度及钢材屈服应力中的某一参数,墙板的约束宽度基本不变。约束宽度与支撑长度基本成正比,随墙板厚度的增大约束宽度逐渐减小;墙板整体受弯开裂后,随着支撑轴向压力的增加,墙板的约束宽度逐渐增大。     

新型墙板内置无黏结支撑钢框架滞回性能试验研究

通过墙板内置无黏结支撑钢框架结构的拟静力试验研究,考察了墙板内置支撑的构造、支撑与钢框架的连接、梁柱节点形式与节点区加强方式等对其滞回性能的影响。试验表明,总体上,采用组合墙板和组装墙板的两种新型墙板内置支撑均具有良好的延性,墙板无破坏时支撑的轴向累积非弹性变形能力均满足要求。钢板支撑端部焊接加劲肋后再与钢框架直接焊接连接是可行的,梁柱节点刚接时加强梁端的构造使钢框架和支撑均有稳定的受力性能。梁柱铰接节点因承受面内弯矩而使角钢出现裂纹并受拉断裂。支撑和钢框架分别在层间侧移角约1/355和1/75时进入屈服。总体上,梁柱铰接和刚接的结构在破坏前骨架曲线分别呈双折线和三折线。梁柱刚接的结构中,钢梁翼缘在侧移角约1/50时出现局部屈曲,并在随后更大幅值加载下出现裂纹和受拉断裂。试件最终因局部钢构件的断裂而破坏,破坏时侧移角远大于1/50,破坏前结构的滞回性能较稳定。     

防屈曲支撑加固混凝土框架设计研究

防屈曲支撑具有普通支撑和耗能元件的双重特点,分析了采用防屈曲支撑加固混凝土框架的特点。同时结合实际工程,从需求分析、支撑的布置和选择、试验构件的性能鉴定、抗震加固前后结果对比这4个方面阐述这种抗震加固方法在工程中的应用。结果表明,通过合理选择防屈曲支撑的布置方案和性能参数,能够实现防屈曲支撑不同阶段的工作状态,确保了防屈曲支撑耗能,从而达到保护主体构件的加固目标。