自复位摩擦耗能支撑框架的抗震性能分析

自复位摩擦耗能支撑(SCFED)是一种兼具耗能能力与自定心能力的新型支撑。本文将SCFED应用于一9层Benchmark钢框架,采用OpenSEES有限元软件,进行了非线性静力推覆分析(Pushover)和非线性动力时程分析,通过与屈曲约束支撑(BRB)框架结构的对比,研究了SCFED框架结构的抗震性能。结果表明:SCFED框架的最大层间位移角较BRB框架小,且沿楼层高度分布更为均匀;BRB框架平均残余层间位移角约为最大位移角的10%~20%,而SCFED框架的残余位移角仅为最大位移角的1%~2%,表明SCFED能有效控制结构的残余变形;由于SCFED在自复位时的刚度转换较为剧烈,导致SCFED框架的层加速度比BRB框架大。     

不同地震动特性下RC框架校舍抗震加固残余变形分析

校舍的抗震性能和震后残余变形直接关系到学生的顺利疏散和学校的震后修复,因此,本文以RC框架校舍为背景对其不同地震动特性下的抗震性能和震后残余变形展开研究。首先,介绍了泰州市姜堰区实验小学敏学楼的工程概况和加固方案,并据此建立了结构三维有限元模型,开展了动力特性分析;随后,进行多遇地震作用下的弹性和设防/罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,并以层间位移角为性能指标对结构抗震性能水平进行了评估;最后,以层间残余位移角和顶点残余位移为指标对比分析了近、远场地震作用下的结构残余变形。研究结果表明,近场地震作用下的抗震性能水平和残余变形指标均差于远场地震作用下的结果,其中底层层间残余位移角为远场地震的1. 67倍;加固后结构在罕遇地震作用下的破坏模式由严重破坏降低到了不严重破坏,层间最大残余位移角最大降低了69. 9%,校舍逃生概率和震后恢复能力显著提升。     

上海浦东国际机场三期扩建工程卫星厅消能减震项目抗震性能化分析

上海浦东国际机场卫星厅的中央大厅结构复杂,布置有耗能型屈曲约束支撑,为获得罕遇地震下的结构性能水平以及屈曲约束支撑的耗能情况,采用动力弹塑性时程分析方法对其进行了分析计算。通过动力特性、基底剪力和顶点位移对比分析,验证了模型及计算结果的合理性。根据分析结果可知,层间位移角满足规范要求,构件损伤满足罕遇地震下结构性能设计要求。在罕遇地震下,屈曲约束支撑的耗能优异,不同地震波作用下耗能占比差异较大。将BRB耗能占比最优区间控制在合理的层间位移角范围内,可最大限度地发挥BRB耗能水平。     

某超高层钢结构公寓建筑消能减震方案优化设计

某超高层钢结构采用钢框架+钢支撑筒结构体系,并采用了屈曲约束支撑(BRB)和钢连梁作为消能构件。塔楼由5个避难层自下而上分成编号为Ⅰ～Ⅵ六个分区。通过改变六个分区消能构件的布置情况,设计了多种消能减震方案。通过对不同消能减震方案进行罕遇地震弹塑性时程分析,比较结构层间位移角、顶点位移、能量耗散及构件损伤等指标,总结了屈曲约束支撑的布置区域及消能构件(BRB和钢连梁)的屈服承载力等因素对结构减震性能的影响。结果表明:在Ⅰ～Ⅱ区布置BRB和钢材等级为Q345的高屈服承载力钢连梁,以上各区布置钢材等级为Q235的低屈服承载力钢连梁的消能构件布置方案减震效率高,且相对经济合理。     

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。     

BRB+VD消能减震结构体系分析研究

介绍了屈曲约束支撑(BRB)+黏滞阻尼器(VD)结构体系的减震原理,研究了体系的周期合理限值、体系的层间位移角限值,并提出BRB的逐步布置方法。以一实际工程为例,阐述了BRB+VD体系的实现过程,对比了BRB+VD,BRB,VD三种结构体系的减震效果,验证了BRB+VD结构体系的优越性。结果表明,提出的逐步布置方法能有效布置BRB,布置屈曲约束支撑和黏滞阻尼器的BRB+VD结构体系能明显提高结构的抗震性能,是高烈度地区复杂框架的合理消能体系。     

屈曲约束支撑-不规则混凝土结构体系的弹塑性地震反应分析

屈曲约束支撑是一种消能减震构件,在受拉和受压两种状态下都能达到屈服。以某框架结构教学楼为研究对象,阐述屈曲约束支撑在不规则混凝土框架结构加固工程中的应用。采用ABAQUS有限元软件,对在单向、双向和三向7度罕遇地震作用下加固前后的教学楼进行弹塑性动力时程地震反应分析研究。通过对比结构加固前后的层间位移角和顶层残余位移以及BRB的滞回耗能,以评价不规则钢筋混凝土框架结构-BRB体系的抗震性能。数值结果表明,合理设置屈曲约束耗能支撑能够提升不规则结构的抗震性能。     

新型屈曲约束支撑钢框架体系耗能有限元分析

本文提出一种新型切削十字型屈曲约束支撑,采用角钢切削工艺,并用焊接方式将2根角钢对焊成核心单元.通过运用SAP2000有限元软件对新型屈曲约束支撑钢框架与未设支撑钢框架进行多遇地震下时程分析,包括结构层间位移角、顶点位移、顶点加速度对比分析,探究新型屈曲约束支撑对钢框架抗震性能的影响.结果表明:新型支撑钢框架结构顶点位移与顶点加速度较未设支撑钢框架结构减小35.8％和43.7％.说明新型屈曲约束支撑耗能、减震作用明显,能有效提高钢框架抗震性能.     

BRB在某医院门诊楼减震设计中的应用

屈曲约束支撑(简称BRB)是一种良好的耗能减震构件,在屈服之前能够为结构提供附加刚度,在屈服之后除了为主体结构提供附加刚度之外,还为结构提供附加阻尼。文章结合某5层医院门诊楼,通过设置屈曲约束支撑以解决结构因抗侧刚度不足而导致的层间位移角超过规范限值,并且屈曲约束支撑在罕遇地震作用下能够先于主体框架屈服进行耗能,使结构的屈服机制合理。     

基于变形和能量双参数损伤的消能摇摆架-框架结构抗震性能分析

为研究消能摇摆架对钢筋混凝土(RC)框架结构的损伤控制作用及其应用于工程抗震加固的可行性,对一栋五层设计有消能摇摆架-框架的RC混凝土框架结构,与设计有屈曲约束支撑加固的消能减震结构、设计有摇摆墙加固的抗震结构和基础隔震结构进行抗震性能对比,通过分析在近场脉冲地震动、近场无脉冲地震动和远场地震动作用下各结构的位移、耗能情况,计算各结构的楼层损伤指数。分析结果表明:消能摇摆架能够有效抑制RC框架结构层间变形发展,减少结构耗能,降低RC框架结构的损伤,可用于结构的抗震加固。     

双向地震作用下自复位屈曲约束支撑框架性能研究

为研究双向地震作用下自复位屈曲约束支撑(SCBRB)框架的性能,依据屈曲约束支撑(BRB)框架振动台试验数据建立并验证了BRB框架数值模型,在此基础上依据"等强原则"建立了SCBRB框架的数值模型,并通过输入双向地震作用分析了不同构件参数对SCBRB框架抗震性能的影响。数值结果表明:由于自复位系统的刚度贡献,SCBRB框架的变形能力能够满足变形需求,SCBRB框架相比BRB框架更能减小结构在地震中的最大位移响应,将结构的残余变形控制在很小的范围内;相比BRB框架,SCBRB框架的楼层加速度和剪力均增大,但增加的剪力主要由支撑承担,框架主体承担的水平作用反而减小。     

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。     

双阶屈服屈曲约束支撑框架小震参数分析

为了弥补常规屈曲约束支撑在多遇地震作用下处于弹性状态,不能发挥消能减震作用的不足,提出了一种将金属套管阻尼器与屈曲约束支撑组合形成的双阶屈服屈曲约束支撑,经试验验证其具有良好、稳定的小震及中大震下的滞回特性。在小震作用下,金属套管阻尼器屈服消能,屈曲约束芯板保持弹性承载。借助有限元软件ETABS建立了一系列双阶屈服屈曲约束支撑框架模型,通过改变支撑与框架刚度比、阻尼器与芯板的轴向刚度关系以及套管阻尼器的屈服比例,对各模型进行小震作用下的动力弹塑性分析,将各模型基底剪力和最大层间位移角与相应的常规屈曲约束支撑框架的分析结果进行对比。结果表明:双阶屈服屈曲约束支撑与支撑芯板的轴向弹性刚度比取2左右,阻尼器屈服比例取0.3左右时,可取得较好的减震效果; 双阶屈服屈曲约束支撑的参数取值改变,对降低结构地震响应的影响趋势不因支撑与框架刚度比不同而改变; 当支撑刚度贡献较大时,相较常规屈曲约束支撑,双阶屈服屈曲约束支撑的设置能降低结构的层间位移角,若要同时降低基底剪力,阻尼器屈服比例不宜高于0.3。     

近断层脉冲型地震作用下BRB减震高层建筑结构抗震性能分析

屈曲约束支撑因其在地震作用下具有良好的耗能能力,被广泛应用于高层建筑结构减震中。而含有明显长周期速度脉冲特征的近断层地震引起高层建筑结构较大的变形以及损伤,其对BRB减震效果有何影响值得深入研究。针对某高层建筑结构进行BRB减震参数设计,选取近断层脉冲型地震动进行动力分析,基于结构层间位移角、楼层加速度、结构塑性耗能等指标评估近断层脉冲型地震对BRB减震高层建筑结构抗震性能的影响。结果表明:近断层脉冲型地震作用下BRB减震高层建筑层间位移反应较大,楼层加速度放大不明显,RBR耗能在结构总塑性耗能中占比减小,结构塑性损伤较大。     

串联双筋自复位屈曲约束支撑参数分析

有效控制支撑的震后残余变形是控制支撑-框架结构残余位移的有效途径之一。为此提出一种新型串联双筋自复位屈曲约束支撑。研究结果表明:BRB核心板面积越大,SCBRB的耗能能力越强,预应力筋的面积变化对SCBRB各阶段的刚度影响较大,初始张拉力将影响SCBRB的自复位效果,且三者都会影响支撑的变形能力。     

不同刚度比下防屈曲支撑钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

为研究不同刚度比防屈曲支撑(buckling-restrained brace,BRB)钢筋混凝土框架的抗震性能,设计并制作了3榀BRB水平刚度与主体框架抗侧刚度比值分别为3、5、7的减震框架,通过低周往复荷载试验,对比研究其耗能减震能力、破坏形态、BRB连接节点及节点板性能、BRB转动变形性能、BRB端部附加弯矩产生机制等,探讨与BRB连接的梁、柱构件设计方法。研究结果表明：3榀框架滞回曲线饱满,耗能能力稳定,随着刚度比的增加,屈服荷载及极限荷载提高,BRB连接节点破坏越严重;BRB连接节点板的存在使框架柱塑性铰位置由柱端移至节点板趾部附近区域;水平荷载作用下,各框架中BRB端部由于转动变形产生附加弯矩,转动变形与层间位移角近似呈线性变化关系;加强消能子结构的延性构造措施是实现大变形下BRB充分耗能的有效途径。     

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。     

全钢自复位屈曲约束支撑框架地震响应分析

为研究全钢自复位BRB框架的抗震性能,以BRB框架设计为参照,根据"等强原则"和支撑自复位要求,在确定ST-SCBRB核心板面积的基础上改变预应力筋的数量,研究其对SCBRB框架地震响应的影响。分析表明:SCBRB框架的层间位移角小于"等强原则"下BRB框架的层间位移角;SCBRB中预应力筋根数越多,SCBRB刚度越大,对应框架层间位移角越小,同时也对支撑的变形需求减小;楼层加速度和层间剪力会有一定程度的增加,其中增加的剪力主要由SCBRB承担,框架柱承担的剪力作用反而减小;SCBRB的变形能力因初始张拉应变减小有所提高,故存在一个能使SCBRB的性能满足需求的最优预应力筋数量。     

带屈曲约束支撑框剪结构的减震研究

以位于8度抗震设防地区的某框架剪力墙结构为研究对象,采用屈曲约束制成对其进行减震控制设计,基于ETABS有限元分析软件,在多遇和罕遇地震作用下对该框架剪力墙结构的楼层剪力、层间位移角、(框架内力等动力响应开展了无控和有控条件下的震动控制效果对比分析。结果表明:增设屈曲约束支撑后,该框架剪力墙结构的楼层剪力和层间位移角得到有效控制,并使之满足规范1/800和1/100的限值要求,多遇地震作用下层间位移角的减震效果达到27.18%,且设置屈曲约束支撑部位的框架内力亦有效降低;罕遇地震作用下屈曲约束支撑充分发挥了耗能能力,有效改善了结构的抗震性能,并达到预期抗震设计目标。     

钢板装配式屈曲约束支撑RC框架平面#br# 外力学性能试验研究

框架平面外方向的层间侧移在一定程度上影响框架中屈曲约束支撑抗震性能的发挥。为了研究框架平面外的层间侧移作用下,节点板加边肋和屈曲约束支撑端部加强对带屈曲约束支撑钢筋混凝土框架平面外方向力学性能的影响,对3榀安装了钢板装配式屈曲约束支撑的钢筋混凝土框架试件在平面外方向进行拟静力试验。研究了带钢板装配式屈曲约束支撑的钢筋混凝土框架平面外力学性能,节点板加边肋和BRB端部加强对其自身在平面外方向的受力与变形特征。结果表明：钢板装配式屈曲约束支撑对钢筋混凝土框架平面外方向的承载能力影响很小;框架平面外变形引起屈曲约束支撑轴向变形非常微小;在框架平面外层间位侧移作用下,带节点板的BRB呈“C”形的变形模式,节点板加边肋与屈曲约束支撑端部加强的设计能减小BRB轴力对其在平面外方向变形的影响。