被动消能交错桁架滞回性能试验

目的 为了提高交错桁架结构耗能能力,提出在交错桁架结构的斜腹杆上设置摩擦耗能阻尼器,构成被动消能交错桁架结构.方法 分别对1/3缩尺普通交错桁架单元和被动消能交错桁架单元进行低周反复荷载试验,分析两种交错桁架单元在循环荷载作用下的破坏机理、滞回性能、延性、刚度退化规律以及耗能能力.结果 普通交错桁架单元依靠杆件的塑性变形耗能,滞回曲线不饱满,耗能能力有限,斜腹杆屈曲后,结构的刚度和承载力迅速降低,桁架单元的延性较差.被动消能交错桁架单元主要依靠摩擦耗能器耗能,滞回曲线饱满,呈平行四边形,耗能能力较强;被动消能交错桁架单元在摩擦阻尼器滑移前,水平刚度较大,摩擦耗能器滑移后,结构刚度降低,发生内力重分配;被动消能交错桁架单元,变形能力强,延性好.结论 在桁架的斜腹杆上设置摩擦阻尼器,可以有效地提高结构的耗能能力和延性.     

被动消能混合式交错桁架单元滞回性能有限元分析

为了增强交错桁架耗能能力,可在桁架单元的斜腹杆上设置摩擦耗能器,形成被动消能交错桁架结构。采用有限元软件ANSYS12.1分析摩擦耗能器在不同摩擦系数、螺栓孔长以及螺栓等级下的荷载位移关系,并将摩擦耗能器的荷载-位移关系转化为等效应力-应变关系,定义到斜腹杆上的等效耗能器单元的材料本构关系中,对被动消能桁架单元进行水平方向循环加载,得到各桁架单元的滞回曲线、骨架曲线以及耗能能力图。有限元分析结果表明:摩擦系数使耗能器的滑移力达到斜腹杆屈曲荷载的96%时,结构的耗能能力最好;耗能器孔长越大,桁架的耗能能力和延性越好,滑移量达到桁架节间距的1%时,延性系数可满足一般框架的抗震要求;螺栓等级越高,其预紧力越稳定,桁架耗能能力越好。     

关于交错桁架结构增设隔震装置的抗震分析

文章结合交错桁架体系的构成及特点,介绍了隔震结构的原理和隔震支座的类别,运用SAP2000分别建立混合型交错桁架体系及增设隔振器混合型交错桁架体系,对结构模型进行模态分析、反应谱分析及时程分析。通过比较和分析数据显示,交错桁架结构增设隔震装置后的抗震性能有明显改善。     

多层摩擦耗能减震结构的减震分析

在钢筋混凝土结构的层间恢复力模型采用线性强化弹塑性模型的基础上．从多自由度的角度对摩擦耗能减震结构进行减震分析。(1)以结构位移为考查目标，通过计算分析了多层摩擦耗能减震结构在地震波作用下，支撑刚度、耗能装置起滑位移对结构减震效果的影响及规律。(2)给出支撑刚度和耗能装置起滑位移偏差对摩擦耗能框架在地震作用下的反应偏差的分析方法，根据分析结果可以得知摩擦耗能支撑参数偏差对此类摩擦耗能框架地震响应的影响显著程度。     

大跨度空腹桁架结构的静力性能分析

大跨度建筑通过采用空腹桁架结构,可以降低框架梁弯矩幅值、减小构件截面尺寸、增加结构净空高度,为实现较小截面尺寸构件建造大跨度建筑的可能提供理论依据。文章结合工程实例,采用sap2000对空腹桁架的不同方案进行静力分析,并与普通框架结构进行对比,通过分析空腹桁架不同方案的静力性能,确定合理的腹杆布置方法,分析腹杆与框架梁的内力和变形随两者线刚度比的变化情况,研究腹杆与框架梁的线刚度比对空腹桁架静力性能的影响。结果表明:当空腹桁架两端各设置一根腹杆时,腹杆的刚心应位于距支座0.2L处;当空腹桁架两端各设置两根腹杆时,每端腹杆的对称中心应分别位于框架梁的0.2L和0.8L处,且对称中心距两侧腹杆的刚心为0.08L;为提高空腹桁架结构的静力性能,腹杆与框架梁的刚度比应控制在1.6～3.8;腹杆主要承受弯矩和剪力,承受的轴力较小。     

钢交错桁架结构体系的非线性有限元模型

交错桁架结构近年来成为国内外学者广泛关注的一种经济、实用、高效的结构形式,但对其抗震性能的研究很少.采用壳单元和梁单元相结合的三维非线性有限元分析模型,考虑了桁架杆件的断裂、初始缺陷,分析了两个交错桁架结构体系试件在循环荷载作用下的性能,从屈服荷载、极限荷载及滞回曲线等方面综合对比了有限元分析结果与试验结果,比较结果表明,此计算模型精确、高效,适用于交错桁架结构体系的滞回性能分析.     

钢结构混合式交错桁架体系的横向合理结构布置探讨

通过弹性反应谱法和弹性时程分析法对13个钢结构混合式交错桁架体系算例进行了参数分析,对中、高层交错桁架体系的建筑物高宽比、桁架高跨比、横向支撑形式和阻尼比等对结构抗震性能的影响进行了探讨.研究结果表明:(1)混合式交错桁架体系薄弱层位于底层;(2)结构最大层间侧移角随高宽比的增大而增大,但均能满足抗震规范的要求;(3)合理的桁架高跨比在1/5左右;(4)改变底部斜撑为风撑、加强横向支撑等措施可以有效地减小结构最大层间侧移角;(5)体系的阻尼比对其层间侧移角有较大影响,提高阻尼比到0.05,结构的层间侧移角有较大幅度的降低等.研究结果可供规程制订和工程设计参考.     

交错桁架体系连接方式对结构性能的影响

利用ETABS程序建立柱脚固接和柱脚铰接的12层和20层的交错桁架结构体系模型,计算分析桁架弦杆与柱采用不同连接方式对柱子弯矩和结构侧移的影响,并考虑柱子弯矩和结构侧移的二阶效应.结果表明,桁架弦杆与柱采用不同连接方式对柱子弯矩有一定影响,对结构侧移没有影响,柱脚铰接只适用于楼层较少的交错桁架结构体系,为实际设计和后续研究提供参考.     

并联复合隔震结构的地震反应分析

本文根据建立的并联复合隔震结构计算模型,基于结构动力时程分析和静力弹塑性方法,编制了计算程序,对地震作用下传统抗震结构、纯橡胶隔震结构、摩擦滑移隔震结构和并联复合隔震结构的地震反应进行了对比分析。结果表明,隔震体系能够显著地降低结构的地震反应。     

竖向荷载下套管节点装配式交错桁架受力性能研究

为研究竖向荷载下桁架与方钢管混凝土柱套管节点装配式交错桁架的受力性能,按实际受力和等强原则设计了2种不同套管节点形式的1/2比例缩尺交错桁架模型试件,并对其进行了竖向静力加载试验研究,得到了试件的破坏形态、承载力、刚度以及应变分布规律.采用ABAQUS建立了试验试件的有限元模型,以轴压比和混凝土强度为参数,研究了其对交错桁架承载力的影响.结果表明:与按实际受力设计节点的交错桁架结构相比,按等强设计节点的刚度和承载能力都较大,节点宜按等强设计;减小轴压比或提高混凝土强度均会提高结构竖向极限承载力,但差别不大.     

安装摩擦阻尼器的高耸塔架结构的动力分析

提出了一种针对安装了摩擦阻尼器的高耸塔架结构的双模型动力分析方法。为满足摩擦阻尼器对高耸塔架结构振动控制的特殊需要,建立了高耸塔架结构的三维空间有限元静力模型和二维串联多自由度动力模型,并在形成控制力变换矩阵和计算摩擦阻尼器两端的相对位移的过程中综合地运用了这两种力学模型。还以国内拟建的第一高钢结构电视塔合肥电视塔作为算例进行了摩擦阻尼器风振控制的分析研究。     

设置被动摩擦减振装置的多层建筑地震反应能量特点

研究了设置摩擦减振装置的多层建筑结构地震反应能量特点.首先建立了摩擦阻尼器的力学模型和结构-阻尼器体系的动力分析模型.进一步地,提出了设置阻尼器的结构体系的能量评价准则.在此基础上以某多层建筑结构为工程背景,研究了在不同类型地震地面运动作用下,设置控制装置的结构体系的振动能量特点.分析表明所提出的能量标准可以有效地描述地震作用下受控结构的能量特点.     

输电线路的风致振动被动耗能控制

研究了输电塔线体系基于摩擦阻尼器的风致振动控制问题。提出了一种适用于高耸输电塔结构风振控制的摩擦阻尼方式，并采用多自由度模型建立了输电导线的动力分析模型。建立了安装有被动摩擦阻尼器的塔线耦联体系的动力分析模型和动力分析方法。研究表明，摩擦阻尼器具有较好耗能能力，可以有效地减小输电塔的风致振动，但其减振效果必须基于优化的阻尼器参数。     

双环可展桁架结构动力学分析与试验研究

基于广义逆矩阵方法分析双环可展桁架的运动过程,通过数值仿真,得出双环可展桁架在展开过程中的各个状态.经过对比分析可知,对于大口径天线,双环可展桁架的刚度可以比同口径单环可展桁架明显增加.利用上述仿真程序输出的几何模型,进一步对50m双环可展桁架原型建立有限元模型,并进行展开过程中各状态的振动模态分析.对2m天线试验样机采取悬挂法消除重力影响并进行振动模态试验,且将其与有限元计算结果对比,结果表明两者的频率较为接近,验证了有限元动力学分析的正确性.     

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。     

某电厂风机桥架振动特性的分析

风机桥架的振动问题是直接空冷系统支架结构设计中的重要问题．本文运用Ansys软件对某电厂风机桥架进行了模态分析、强迫振动分析,并对其进行了现场测试．计算、测试结果表明风机桥架上各点加速度值均不大于0．1g,且计算结果小于测试结果．在风机桥架设计时,必须考虑多台风机共同作用的影响．     

网架螺栓球节点锥头式杆件疲劳性能的试验研究

为了对网架螺栓球节点锥头式杆件疲劳强度进行试验研究,设计了试验方案,对六根锥头式杆件试件和一榀由锥头式杆件构成的桁架试件进行了静力试验和疲劳试验,根据试验结果给出了统计回归公式,并在研究分析的基础上提出了一些看法．     

矩形钢管混凝土桁架静力性能非线性有限元分析

为了研究矩形钢管混凝土桁架的静力性能和分析模型,采用非线性有限元法,建立了两种不同的杆系模型,并将分析结果进行比较.结果表明:单材料模型对矩形钢管混凝土桁架的分析结果较为可靠,但材料本构关系成为有限元分析的关键;矩形钢管混凝土桁架的破坏并不是杆件造成的,而是由节点失效引起的,且失效将发生在相对变形量较大的节点位置;分析所得极限承载力为桁架节点发生塑性变形时荷载值,与桁架整体极限承载力稍有偏差,但分析模型能够满足桁架在桥梁结构中的设计要求.