Pall型摩擦阻尼支撑体系试验研究

鉴于Pall型摩擦阻尼普通支撑会对框架边柱产生附加轴力,考虑采用防屈曲支撑来代替普通支撑,使支撑充分发挥作用,同时不会对边柱产生增长的附加轴力,为防屈曲支撑在Pall型摩擦阻尼支撑体系中的应用奠定基础.由于Pall型摩擦阻尼器滞回特性不受支撑屈曲力影响的特性,故采用普通钢板来代替防屈曲支撑进行Pall型摩擦阻尼支撑体系试验研究,同时对此支撑体系在考虑几何非线性情况下进行有限元AN-SYS仿真分析.对比试验结果和仿真分析结果,表明试验结果与仿真分析结果得出的Pall型摩擦阻尼器摩擦力和支撑内力的变化规律基本相同,为下一步采用防屈曲支撑体系进行试验研究奠定基础.     

剪切型防屈曲钢板阻尼器的滞回性能试验研究

剪切型钢板阻尼器广泛应用于建筑结构的抗震设计中,但现有的钢剪切板阻尼器腹板易发生平面外屈曲,从而引起耗能腹板的疲劳破坏。为此,提出了剪切型防屈曲钢板阻尼器,是在传统的钢板阻尼器的基础上,在腹板的两侧增加了约束板和固定板,约束板用于防止耗能腹板的屈曲变形,固定板为约束板提供支撑。为研究剪切型防屈曲钢板阻尼器的滞回性能,设计了3个试件并对其进行了拟静力试验。试验结果表明：剪切型防屈曲钢板阻尼器可以有效抑制耗能腹板平面外屈曲,与传统钢板阻尼器相比,具有较强的耗能能力;约束板合理的形状对剪切型防屈曲钢板阻尼器性能有较大影响。采用数值模拟方法对剪切型防屈曲钢板阻尼器进行参数分析,研究了宽厚比对阻尼器滞回性能的影响。结果表明腹板宽厚比取值过大或过小时,承载力和耗能性能降低,但等效黏滞阻尼系数增大。     

剪切型防屈曲钢板阻尼器的滞回性能试验研究

剪切型钢板阻尼器广泛应用于建筑结构的抗震设计中,但现有的钢剪切板阻尼器腹板易发生平面外屈曲,从而引起耗能腹板的疲劳破坏。为此,提出了剪切型防屈曲钢板阻尼器,是在传统的钢板阻尼器的基础上,在腹板的两侧增加了约束板和固定板,约束板用于防止耗能腹板的屈曲变形,固定板为约束板提供支撑。为研究剪切型防屈曲钢板阻尼器的滞回性能,设计了3个试件并对其进行了拟静力试验。试验结果表明:剪切型防屈曲钢板阻尼器可以有效抑制耗能腹板平面外屈曲,与传统钢板阻尼器相比,具有较强的耗能能力;约束板合理的形状对剪切型防屈曲钢板阻尼器性能有较大影响。采用数值模拟方法对剪切型防屈曲钢板阻尼器进行参数分析,研究了宽厚比对阻尼器滞回性能的影响。结果表明腹板宽厚比取值过大或过小时,承载力和耗能性能降低,但等效黏滞阻尼系数增大。     

摇摆减震框架结构抗震性能试验研究

摇摆防屈曲支撑-框架新型结构体系是通过将防屈曲支撑框架柱端与基础断开并在柱脚设置耗能阻尼器,以放松支撑框架柱端与基础之间的受拉约束,在强烈地震中允许支撑框架柱端抬起,产生结构摇摆。通过对一榀固接防屈曲支撑-钢筋混凝土框架与两榀摇摆防屈曲支撑-钢筋混凝土框架进行拟静力试验对比研究,得到:摇摆防屈曲支撑结构滞回曲线饱满,耗能能力良好;层间位移角达到1/150时,摇摆柱脚抬起,基底剪力减小,柱脚裂缝数量减少,变形能力增强;摇摆防屈曲支撑结构具有防屈曲支撑、耗能阻尼器、框架梁、柱等多道抗震防线,整体抗震性能好。     

自复位黏滞阻尼器的构造设计与抗震韧性提升

为提高建筑结构抗震韧性，提出了一种将环簧阻尼器和黏滞阻尼器并联的自复位黏滞阻尼器构造，分析其工作原理，在元件和构件层次分别进行了静力和动力试验研究。试验结果表明：自复位黏滞阻尼器构造合理，在不同振动频率下表现出良好的自复位能力与无损伤耗能能力。采用基于性能的塑性设计方法，设计了屈曲约束支撑钢框架、自复位环簧支撑钢框架和自复位黏滞阻尼支撑钢框架，对比分析不同结构体系的地震响应。分析结果表明：基于性能的塑性设计方法可以实现自复位黏滞阻尼支撑钢框架的性能目标；在一致的性能目标下，自复位黏滞阻尼支撑钢框架相比自复位环簧支撑钢框架具有更低的承载力需求，降低了结构用钢量，同时降低了楼层加速度响应，减少非结构构件损失；相比屈曲约束支撑钢框架，具有与之相当的消能减震效果，同时能够有效地控制结构残余变形，进而提高结构的抗震韧性。     

防屈曲支撑加固钢筋混凝土框架拟静力试验设计

防屈曲耗能支撑由于兼具普通支撑和金属阻尼器双重功能,近年来在高抗震设防烈度地区的新建筑结构设计和既有结构抗震加固中得到越来越多的应用。本文以河北省图书馆抗震加固工程为依托,从图书馆原结构中选取单榀、单层、单跨钢筋混凝土框架的1/2缩尺模型作为试验模型,制作两榀钢筋混凝土框架试件,并对其中一榀框架用课题组自主研发的一种组合钢管混凝土式防屈曲耗能支撑进行加固。对两榀框架试件分别进行拟静力试验,来考察防屈曲支撑对钢筋混凝土框架的强度、刚度、延性和耗能能力等抗震性能的影响。有限元分析结果表明,未加固框架试件的强度和刚度低、耗能能力较差;防屈曲支撑加固的框架试件的强度和刚度显著提高,耗能能力较好;防屈曲耗能支撑具有很好的滞回性能。本文的试验设计可为相关抗震分析和试验设计提供参考。     

昆明国家开发银行大楼混合减震分析

昆明开发银行办公楼处于高烈度区,且建筑平面为"凹"形,对结构抗震不利,钢框架及钢框架—支撑结构体系不能满足设计要求。为改善结构的抗震性能,采用了钢框架+防屈曲耗能支撑+黏滞阻尼器的混合减震结构体系,实现了各地震作用下设定的抗震设计性能目标。该混合减震结构的减震特点是在小震时,防屈曲支撑处于弹性变形阶段,以黏滞阻尼器耗能为主;在中震时,部分防屈曲耗能支撑开始耗能,黏滞阻尼器的阻尼力仍随速度增长而变大,黏滞阻尼器与防屈曲耗能支撑都对结构进行耗能减震;在大震时,大部分防屈曲耗能支撑发挥耗能作用,形成饱满的耗能滞回曲线,对结构的整体耗能占主导作用。     

屈曲约束支撑中钢芯长度的试验优化分析

当钢结构承受侧向荷载时,常采用中心支撑框架。然而,受扭和受压时支撑的滞回性能是不对称的。当受压时,这种框架的强度会持续退化,故采用屈曲约束支撑解决这个问题。屈曲约束支撑的钢芯长度对整体性能影响很大,因为它直接影响着杆件的耗能能力。屈曲约束支撑相当于阻尼,可耗散地震能量,尤其当作为支撑中的"保险"时。短的改进屈曲约束支撑可称为阻尼屈曲约束支撑,好比沿着支撑构件设置了阻尼。制作这种阻尼屈曲约束支撑,并进行试验及分析。对核心板和节点的局部改进,提出了一些建议。     

摩擦阻尼支撑框架参数研究

基于对影响摩擦阻尼器工作效力的摩擦阻尼器支撑刚度、摩擦阻尼、初始位移3个重要参数进行研究,分析摩擦阻尼支撑结构抗震性能.提出新方法计算摩擦阻尼支撑结构中的摩擦阻尼,得到计算摩擦阻尼的简便公式.利用该公式对比研究地震力下,摩擦阻尼支撑结构与普通支撑结构动力响应间的关系,并分析3个参数影响摩擦阻尼支撑结构动态特性的规律.从图表数据得出,地震力下摩擦阻尼支撑结构动力响应随初始位移增大而增大,随摩擦阻尼支撑刚度、摩擦阻尼增大而减小.从推导公式看,摩擦阻尼可以通过在摩擦阻尼器中增大螺栓预压力、喷涂高摩擦材料、降低摩擦力衰减系数及安装多组并排摩擦装置的办法得到提高.结果表明计算摩擦阻尼新方法是一种研究摩擦阻尼支撑结构参数及动力特性的有效方法,合理确定参数可更进一步提高摩擦阻尼支撑结构的抗震能力.     

基于增量动力分析法的高层建筑-阻尼器系统地震易损性分析

高层建筑在远场强地震下可能发生严重震害,通常在建筑中设置阻尼器实现消能减震,降低建筑物主体结构地震响应以减轻震致破坏。现行建筑抗震设计规范已经给出了建筑中阻尼器的通用设计方法,然而,建筑-阻尼器系统在强地震下的实际响应是否与设计结果有所偏差、在同一设防目标下不同类型阻尼器的性能是否存在差异尚不清楚。基于现行建筑抗震设计规范,设计了20层钢框架结构以作为阻尼器性能评估的Benchmark模型,并以同一减震目标设计了3类典型阻尼器:摩擦阻尼器、粘滞阻尼器和防屈曲支撑,基于所拟合的阻尼器试验曲线,对阻尼器进行参数设计,给出了典型阻尼器的数值模型。基于场地类型选取了10条地震动进行增量动力分析,对比评估了3类典型阻尼器对结构抗倒塌性能的控制效果。采用基于位移的结构性能水准评价指标,研究了3类典型阻尼器的减震控制效果,结果表明,对于采用基于中国规范设计的高层建筑-阻尼器系统,速度型的粘滞阻尼器控制效果最优,位移型的摩擦阻尼器和防屈曲支撑次之,且性能相近。     

Pall型摩擦阻尼器的试验研究与数值分析

本文对一种改进的Pall摩擦阻尼器———T形芯板摩擦阻尼器的性能进行了试验研究和数值分析。试验内容包括摩擦片摩擦系数试验、阻尼器滞回性能试验。试验结果表明阻尼器的起滑摩擦力可由简单的摩擦片试验结果推算得到。通过滞回性能试验我们还发现,阻尼器起滑后恢复力基本保持不变,但是支撑拉力却呈显著增加趋势。考虑几何非线性的数值分析结果与滞回性能试验结果基本相符,这就意味着按传统简化计算方法设计的Pall型阻尼结构可能存在较大安全隐患。     

设置磁流变阻尼器的高层钢框架支撑体系的地震反应研究

磁流变(MR)阻尼器是一种性能十分优秀的减振装置,具有构造简单、调节驱动容易和反应迅速等优点,能有效减小工程结构的地震反应和风振反应,具有广阔的应用前景。本文研究了安装MR阻尼器的高层钢结构框架支撑体系的抗震性能。在介绍了MR阻尼器力学模型的基础上,推导了MR阻尼器-支撑框架系统的地震反应基本方程,并且采用了基于最优主动控制力的“开关-耗能”半主动控制策略对MR阻尼器实施控制。应用本文方法对一栋20层的高层钢结构进行了模拟计算,结果表明:安装了MR阻尼器的框架支撑体系的抗震性能明显优于纯框架支撑体系,是一种简单、方便和有效的减振系统。     

直立锁边金属屋面对檩条侧向稳定的影响分析

直立锁边金属屋面一般与檩条通过T形支托连接。通过分析金属屋面与T形支托连接的特点,计算T形支托的静摩擦力,用ANSYS软件对檩条及T形支托的有限元模型进行非线性稳定分析,研究直立锁边金属屋面与T形支托连接时对薄壁C型钢檩条侧向稳定性的约束作用。分析结果表明,直立锁边金属屋面T形支托连接可以阻止薄壁C型钢檩条的侧向失稳。     

防屈曲支撑与节点板的有限元分析

与传统支撑相比,防屈曲支撑具有受压不易屈曲,耗能性能稳定,减震效果明显等优点,因此防屈曲支撑正逐渐成为结构消能减震的重要选择.与螺栓连接相比,焊接连接构造简单、施工便利.论文对设置了防屈曲支撑的框架结构进行了SAP2000有限元分析,以此为据,对焊接连接构造所设计的节点板度进行了屈曲分析和静力分析,对优化连接构造提出了建议.     

屈曲约束支撑的研究现状及其应用

近几年来,在日本、美国、加拿大等国家,屈曲约束支撑因其优良的耗能性能、方便的施工工艺以及较好的经济性受到学术界和工程界的认同,而我国在该方面的研究还处于起步阶段。为此介绍了屈曲约束支撑的特点、研究应用背景和现状。     

鄂尔多斯某商业广场屈曲约束支撑安装焊缝质量控制研究

屈曲约束支撑体系是新近发明并逐渐在日本、欧美得到应用的一种抗震耗能支撑体系。近年，国内将屈曲约束支撑应用于新建和改造加固的工程亦逐渐增多。因为屈曲约束支撑在受拉和受压时都可屈服而不屈曲，因此克服了传统支撑体系的缺点。大量研究表明，合理的节点设计和良好的节点施工质量是确保屈曲约束支撑发挥耗能支撑作用的关键。探讨钢结构屈曲约束支撑焊缝施工质量控制过程中存在的问题。     

同济大学教学科研综合楼柱间支撑体系布置研究

同济大学教学科研综合楼在地震作用下结构呈现明显的扭转不规则特性,需设置必要的柱间支撑体系来控制扭转效应。采用非线性时程分析和弹塑性静力分析,对钢支撑和粘滞阻尼支撑两类支撑的连续与非连续布置共四种支撑方案进行对比分析。结果表明,连续支撑布置比非连续支撑布置具有更优的抗震性能和抗扭性能,尤其是连续阻尼支撑布置,但与建筑立意不协调。非连续钢支撑布置时层刚度不规则,不利于减小地震反应和控制结构扭转。非连续粘滞阻尼支撑布置克服了非连续钢支撑布置存在的不足,保证结构具有足够的抗震、抗扭性能,且能使得结构布置与建筑相协调。     

Tests of hysteretic behavior for unbonded steel plate brace encased in reinforced concrete panel

Quasi-static tests for ten pieces of the unbonded steel plate brace encased in reinforced concrete panel, which is referred to as the panel buckling-restrained brace (panel BRB), have been carried out. The effects of some constructional details, such as unbonded material, clearance between the panel and the brace, configuration of the steel bar and the edge reinforcement, effective width of the panel, etc., on the hysteretic behavior of the panel BRBs are examined. The results indicate that the panel BRBs with evener unbonded materials, smaller clearance and additional steel bars and ties along the encased braces exhibit better ductility and energy dissipation capacity than the others. The brace under compression appears to exhibit small amplitude flexural buckling with multiple waves, and its ultimate axial force exceeds its yield load capacity significantly due to strain hardening and frictional action. All specimens of panel BRB exhibit a stable performance under the quasi-static loading until local failure of the panel occurs by either flexure or punching shear. The results also reveal that, with the same construction details mentioned above, the hysteretic behavior of the specimens with the effective width panel almost matches that of the specimens with normal weight concrete panel, however, the former kind of panel BRB would be advantageous in the aseismic performance of the buildings because of its lighter weight.     

Experimental optimization studies on steel core lengths in buckling restrained braces

Concentric braced frames are commonly used in steel structures to withstand lateral forces. However, brace hysteretic behavior is asymmetric in tension and compression. These frames typically exhibit substantial strength deterioration when loaded in compression. Consequently, the concept of Buckling Restrained Brace (BRB) has been introduced to overcome this deficiency.The length of a BRB steel core could have a significant effect on its overall behavior since it directly influences the energy dissipation of the member. Furthermore, BRB could be effectively utilized as a damper to dissipate seismic input energy, particularly when used as a fuse within the brace in a frame. Modified BRBs with shorter lengths may be called damper BRBs, because they function as if a typical damper is utilized along any brace member. These damper BRBs are fabricated and tested in this study both experimentally and analytically. Useful insights into local retrofitting of core plates and connections are also provided.