K形偏心支撑钢框架的弹性抗侧刚度与极限承载力

为了明确K形偏心支撑的传力路径和内力分配,便于计算层间侧移和耗能连梁转角,依据结构力学基本假定,给出了K形偏心支撑框架各构件在侧向力作用下的内力表达式,进而推导出K形偏心支撑弹性抗侧刚度的近似计算公式,通过试验数据和ANSYS有限元分析,验证了公式的精确性,并提出了K形偏心支撑构件的简便设计方法;基于虚功原理和小变形假定,当已知外力分布时,依据偏心支撑达到极限状态时的典型屈服机制,推导出K形偏心支撑极限承载力公式,利用SAP2000对10层算例进行推覆分析,验证了极限承载力公式,为工程设计提供参考依据.     

含偏心支撑小高层钢框架结构的抗震性能

目的 研究多层偏心支撑钢框架在地震作用下的弹、塑性力学性能、地震响应及其耗能能力.方法 采用通用有限元计算软件SAP2000,对内蒙古某9层商住楼分别建立纯框架、中心支撑框架及偏心支撑框架结构模型,计算了罕遇地震下结构刚度、内力分布、振动模态及荷载一位移曲线等,并采用多条地震波分别对中心支撑和偏心支撑结构体系进行了弹性时程及弹塑性时程的对比分析,比较了两种结构体系的动力特性及抗震性能.结果 在小震作用下(弹性阶段),偏心支撑和中心支撑结构远高于纯框架结构的抗侧移刚度,足以满足规范对多层钢结构的抗侧移要求;在大震作用下(塑性阶段),偏心支撑结构耗能能力优于中心支撑结构和纯框架结构,地震响应小于中心支撑结构,具有更高的结构屈服后塑性抗侧移刚度.结论 偏心支撑钢框架结构抗震性能较好,能够避免大震作用下结构的突然倒塌.     

K型偏心支撑钢框架的地震反应分析

偏心支撑结构弹性阶段刚度大,塑性阶段耗能能力强,是适用于高烈度地震区的一种有效的抗侧力结构体系。采用梁单元与壳单元相结合的非线性有限元模型,对K型偏心支撑钢框架进行弹塑性时程分析,研究耗能梁段的长度、腹板高厚比和加劲肋间距的变化对K型偏心支撑钢框架结构抗震性能的影响,提出了相应的抗震设计建议。     

Y形偏心支撑高强钢框架结构抗震性能

在Y形偏心支撑高强钢框架结构抗震性振动台试验的基础上,建立了试验试件的有限元模型,并验证了分析的正确性。设计了一个9层的Y形偏心支撑高强钢框架结构,以耗能梁段长度、耗能梁段腹板高厚比、高跨比为参数,对9层结构进行了非线性动力时程分析,研究了以上参数对结构抗震性能的影响。研究结果表明,改变耗能梁段长度、高跨比对结构层间侧移、耗能梁段性能、框架柱弯矩、耗能能力均有不同程度的影响,对框架柱轴力、基底剪力无显著影响;改变耗能梁段腹板高厚比对结构耗能能力有影响,对结构层间侧移、耗能梁段性能、框架柱受力、基底剪力无显著影响,并给出了相关设计建议。     

偏心支撑半刚性连接钢框架的时程分析

将偏心支撑与半刚性连接钢框架相结合是一种新型抗震结构体系,为探讨其在地震作用下的弹塑性反应和影响因素,采用有限元软件进行了时程分析.结果表明:偏心支撑显著增加了半刚性连接钢框架的抗侧刚度,侧移减小约75％,并大大降低了结构性能对节点转动刚度的敏感性;与无支撑框架相比,有支撑框架对地震作用反应敏感,振动频率增加,底部剪力增大,但层间位移角减小;设置偏心支撑使得半刚性连接框架的屈服位置由柱脚移至耗能梁段,增加了结构的安全性和耗能能力;偏心支撑抗侧体系所承担的剪力不小于底部总剪力的75％.     

Y型偏心支撑加固震损RC框架的数值模拟

为研究Y型偏心支撑加固震损RC框架的抗震性能,采用有限元程序ABAQUS对RCF-YB1试验试件进行了验证分析.在此基础上系统研究了耗能梁段腹板高度对Y型偏心支撑加固震损RC框架结构抗震性能的影响,重点对比分析了加固后试件的滞回曲线、水平承载力、抗侧刚度、累积滞回耗能.结果表明,针对中等程度损伤的RC框架,采用Y型偏心支撑加固后仍可获得较大的水平承载力和抗侧刚度.此外,Y型偏心支撑的耗能梁段对加固震损RC框架的抗震性能有较大影响,随着耗能梁段腹板高度的增加,试件的水平承载力、抗侧刚度、耗能均呈增大趋势.     

偏心支撑钢筋砼框架耗能梁的有限元分析

在钢筋砼杠架结构中加入偏心支撑，提高了结构的抗侧刚度，改善了结构的承载能力和耗能能力。对偏心支撑钢筋砼框架的结构２的耗能梁进行了弹塑性静力分析，提出了它由延性破坏到脆性破坏的分界线；得出了它在弹性阶段及弹塑性阶段的内和分布情况；并采砼劈裂强度计算模型，推导了它的抗剪强度计算公式，计算结果与实际破坏情况符合较好。     

带可更换抗侧耗能装置的装配式钢框架结构静力性能研究

为实现钢框架结构震后损伤可快速修复的功能,基于损伤控制思想,提出一种带可更换抗侧耗能装置的装配式钢框架结构.利用ABAQUS有限元软件进行数值模拟分析,首先对该钢框架结构的受力机理开展研究,分析钢框架体系内力流传递路径,提出结构的合理失效顺序,建立相应失效准则;而后对该装配式钢框架结构与对应刚接框架及铰接框架进行对比分析;最后进行变参数分析,着重讨论该柱脚节点抗侧剪切件截面宽度、厚度及高度、节点板连系螺栓数量、柱脚横梁刚度及柱轴压比等参数对该装配式钢框架结构力学性能的影响.研究表明,合理设计的该装配式钢框架结构在屈服荷载及抗侧刚度两方面可以与对应刚接柱脚框架完全等效,且该新型钢框结构主体构件的应力分布优于对应刚接框架,可以将结构内的塑性损伤集中在翼缘连接盖板、抗侧耗能装置等易于更换的耗能元件上,使梁柱等主体构件基本处于弹性状态,具备震后可恢复功能.     

K型偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的滞回性能分析

K型偏心支撑钢框架是偏心支撑结构中常用的一种抗震耗能结构形式,偏心支撑结构弹性阶段刚度大,塑性阶段耗能能力强是适用于高烈度震区的一种有效的抗侧力结构体系.根据偏心支撑结构在地震荷载作用下耗能梁段进入塑性的破坏特点,提出了耗能梁段采用曲壳单元和其余构件采用梁单元的非线性有限元模型来分析K型偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的滞回性能和破坏机理,并自编了计算程序.通过有限元模拟计算分析,得到了K型偏心支撑钢框架抗震设计中合理的支撑截面大小、耗能梁段长度、高跨比、加劲肋间距、加劲肋厚度、腹板厚度等设计参数的确定方法.     

交叉形和Y形耗能支撑钢框架滞回性能分析

为避免Y型耗能支撑钢框架在地震作用下由于耗能梁段对钢梁及楼层产生的不利影响,提出了一种改进的交叉形耗能支撑钢框架结构.采用ABAQUS6.11有限元分析软件对交形耗能支撑钢框架结构进行了滞回性能分析,并与传统Y形耗能支撑钢框架结构从水平承载力、抗侧刚度和耗能能力三方面进行了对比分析.研究表明：在设计合理的情况下,交叉形耗能支撑钢框架具有较大的抗侧刚度和良好的耗能能力,并且其强度、刚度、耗能能力均优于传统Y形耗能支撑钢框架结构.     

内填Y形偏心钢支撑加固RC框架结构设计方法

随着使用时间的增长,RC框架结构会出现结构性能劣化、使用条件改变、抗震设防烈度提高等变化,结构会存在抗侧刚度不足,需要对其进行加固补强.Y形偏心钢支撑抗侧刚度高,耗能段独立于框架之外,耗能能力好,内填Y形偏心钢支撑加固RC框架结构效果好.在试验研究的基础上,提出了基于耗能段与框架梁连接节点承载能力的Y形偏心支撑加固RC框架的简化设计方法和构造措施.主要包括:耗能段与RC框架梁连接节点的构造和设计;耗能段的选取与设计,耗能段与支撑之间的连接构造;钢支撑的确定和设计,钢支撑与梁柱连接节点的构造和设计以及内填Y形钢支撑的布置.提出的简化设计方法可为类似工程的抗震加固提供设计依据.     

V型偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的滞回性能分析

V型偏心支撑钢框架具有很好的抗震性能。为了更好地了解V型偏心支撑框架抗侧力性能和耗能梁段的受力特性,本文针对V型偏心支撑钢框架进行非线性有限元分析。分析结果表明,V型偏心支撑的耗能梁段在加载后期发生剪切屈服型破坏,保证了钢框架其它杆件仍处于弹性,提高了结构的耗能能力和变形能力,显著地改善了钢框架的抗震性能。     

蒙皮效应对门式刚架结构山墙设计的影响

通过建立计算机模型进行数值实验的方法,对门式刚架结构整体受力进行模拟.根据模型计算结果,分析了考虑蒙皮效应时,山墙支撑对柱顶侧移的影响;分析了考虑和不考虑蒙皮效应时,有支撑山墙及中间榀刚架的内力变化规律.分析结果表明：山墙的抗侧移刚度是蒙皮效应发挥作用的重要影响因素.只要山墙得到很好的约束,在通常情况下不必加横向抗侧支撑.在考虑蒙皮效应时,屋顶的压型钢板把中间榀刚架所承受的部分荷载传递给山墙,山墙刚架左右两侧主要控制截面的轴力、弯矩、剪力之差扩大,与中间几榀刚架趋势正好相反.     

钢框架抗侧力体系的试验研究

钢框架抗侧力体系是钢结构房屋中最为重要的受力体系之一.该文通过五榀1∶2钢框架模型在低周往复荷载作用下的抗侧力试验,着重研究半刚性连接钢框架、狗骨式连接钢框架、偏心支撑框架和中心支撑框架,包括滞回特性、刚度、延性、耗能和极限承载力等,为理论分析提供试验依据.     

偏心支撑对不规则钢框架结构的抗震性能影响分析

高层建筑偏心支撑钢框架结构作为一种新型结构体系近年来得到迅猛的发展,在地震作用下,偏心支撑钢框架的耗能梁段率先受剪屈服,通过它的塑性变形来耗散地震能量,从而减小结构其他构件的受力,以保证整个结构的安全。本文是从总耗能长度一致的情况下,分析了其对偏心支撑钢框架抗震性能的影响。本文运用有限元分析软件SAP2000,分别对四种形式(人字形、V字形、八字形、单斜杆)的偏心支撑进行分析。     

交叉形与Y形耗能支撑加固RC框架滞回性能的对比分析

为改善Y形耗能支撑加固RC框架的抗震性能,提出了一种新型的交叉形耗能支撑.基于ABAQUS软件对采用Y形偏心支撑、交叉形耗能支撑加固RC框架进行了非线性有限元分析,并同未加固RC框架进行了对比分析,探讨了交叉形耗能支撑加固RC框架的受力机理、水平承载力、抗侧刚度和耗能能力.研究结果表明：交叉形耗能支撑加固的RC框架在水平承载力、抗侧刚度、耗能能力等方面均优于Y形偏心支撑加固的RC框架.此外,交叉形耗能支撑加固方式对原RC框架损伤小,且施工简便.     

冷弯型钢组合墙体抗侧刚度研究

对组合墙体抵抗水平剪力的变形特征进行了分析研究。首先将组合墙体的墙面板简化成斜向拉杆,采用等代拉杆法提出了组合墙体在弹性阶段的抗侧刚度计算公式及建议;其次通过对已有的单面石膏板、单面定向刨花板(OSB板)、一面石膏板另一面OSB板三类组合墙体抗剪试验结果的比较分析,验证了组合墙体抗侧刚度简化计算公式的正确性;最后在推导出的组合墙体抗侧刚度计算公式的基础上,分析了组合墙体高宽比、自攻螺钉间距以及墙面板厚度对组合墙体抗侧刚度的影响。研究结果表明:随着组合墙体高宽比的减小、边缘自攻螺钉加密、墙面板厚度的增加,组合墙体的抗侧刚度明显增加;组合墙体抗侧刚度计算公式计算结果安全合理,计算过程简单实用,可供实际工程设计参考。     

框架-横梁未充分加强型人字撑架的抗侧性能

为了充分了解框架-人字撑架(横梁未充分加强型)的抗侧性能,对50个算例进行静力推覆分析,其中框架分别承担基底总剪力的25％和50％．研究表明:框架分担基底剪力的比例大小和支撑架横梁的强弱是影响这种双重抗侧力体系抗侧性能的最关键因素;框架抗侧承载力占基底剪力的比例越大,支撑架横梁越强,结构体系超强系数就越大．推导了框架-支撑体系中关键点受压支撑屈曲、支撑架横梁和框架形成塑性铰时对应的层侧移角公式．分析表明在这些点中,受压支撑屈曲总是最先发生,此时框架的抗侧承载力发挥很小．此外,由于支撑架横梁没有充分加强,受拉支撑的轴力无法达到其屈服承载力．为了获得较好的抗侧性能,提出了人字撑架横梁需要承担的最小不平衡力．     

连接墙板内置支撑的钢框架节点加强构造分析

为确保墙板内置无黏结支撑钢框架结构大侧移下利用内置支撑大幅屈服耗能,而钢框架在支撑连接区域处于弹性,通过有限元分析重点考察了支撑形式、支撑连接位置等对连接区域传力机制的影响,以及框架在连接处的加强构造.分析表明,1/50侧移角范围内时,梁端贴板加强后加强段基本处于弹性,非加强梁段的塑性铰位置与加强段端部间水平距离约为梁高的一半,塑性铰处翼缘轻微屈曲或无屈曲时钢梁截面的最大弯矩均接近塑性弯矩.据此,再结合支撑的连接位置和轴力便可确定出梁端内力,并进行节点域抗剪验算.分析还表明,节点域两侧的梁端弯矩按翼缘和腹板的抗弯刚度比例分配后传给节点域,而不是按现行设计规范中仅通过两翼缘的方式进行传递.节点域的柱腹板在剪切屈服后剪切变形大幅增加,增大了结构层间侧移.基于分析结果,给出了钢梁翼缘和腹板以及节点域柱腹板的贴板厚度等设计建议.     

三角形钢屋架力学计算模型的研究

对三角形钢屋架的杆件类型及立柱抗侧刚度因素对屋架的内力影响进行了研究．由于三角形屋架的弦杆制作通常采用整根杆件制作,与腹杆用节点板连接,并支撑于钢立柱上,因此弦杆杆件类型及立柱侧移刚度对屋架内力有一定影响．本文利用MIDAS对某仓库工程三角形屋架进行了4种力学模拟计算,通过对比：设计时,三角形钢屋架的弦杆按梁单元是必要的,同时不考虑立柱抗侧刚度对屋架内力影响．对此类屋架设计本文提出了明确的计算方法,具有较高的实用价值．