某多层房屋RC框架和支撑-钢框架抗震性能分析

采用结构设计软件SATWE 2010计算某建筑采用RC框架体系和支撑-钢框架结构的抗震性能,对两种结构体系在多遇地震下的参数进行比较分析。结果表明:支撑-钢框架体系侧移刚度要大过RC框架体系,位移限值较小;合理布置支撑的钢框架体系能有效抑制结构的扭转效应;支撑-钢框架体系的整体稳定性和RC框架体系相当。     

屈曲约束支撑钢框架的地震反应分析

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,对比分析了这两种体系大、小震的时程响应,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刚度退化,而屈曲约束支撑钢框架则能降低结构的地震响应。     

钢框架抗震改造的支撑系统研究

评估了不同支撑系统改造的抗弯钢框架的抗震性能。采用3种结构形式:中心支撑框架、防屈曲支撑框架和巨型支撑框架。设计了一横向刚度不足的9层钢框架,满足规范对高地震灾害区域结构的侧移要求。用中心支撑、防屈曲支撑和巨型支撑改造框架,进行非弹性时程分析,评估地震作用下的结构性能。以局部变形(杆件转角)和整体变形(层间及屋顶侧移)为参数,比较改造框架非弹性性能的不同。结果表明:巨型支撑框架是最有效率的支撑系统,其最大层间侧移比抗弯框架低70%,比中心支撑框架低50%。侧移的减小量与地震特性有关,尤其是频率。防屈曲支撑的抗震性能仅稍优于巨型支撑框架,但其总质量更大。巨型支撑框架的杆件和节点用钢量比中心支撑框架低20%,既降低了费用又体现了抗震优势。     

钢框架抗震改造的支撑系统研究

评估了采用不同支撑系统改造的抗弯钢框架的抗震性能。共采用3种结构形式:中心支撑框架、防屈曲支撑框架、巨型支撑框架。设计了一横向刚度不足的9层钢框架,满足规范对高地震灾害区域结构的侧移要求。用中心支撑、防屈曲支撑和巨型支撑改造框架。进行非弹性时程分析,评估地震作用下的结构性能。以局部变形(杆件转角)和整体变形(层间及屋顶侧移)为参数,比较改造框架非弹性性能的不同。结果表明:巨型支撑框架是最有效率的支撑系统,其最大层间侧移比抗弯框架低70%,比中心支撑框架低50%。侧移的减小量与地震特性有关,尤其是频率。防屈曲支撑的抗震性能仅稍优于巨型支撑框架,但其总质量更大。巨型支撑框架的杆件和节点用钢量比同心支撑框架低20%,既可降低费用又具有抗震优势。     

钢筋混凝土框架——斜撑结构体系抗震分析

在各种钢筋混凝土结构体系中,框架结构是抗震性能比较差的一种,其主要原因是框架结构只有一道抗震防线.目前在混凝土框架结构中增加抗震防线的结构有混凝土框架—剪力墙结构和钢支撑—混凝土框架结构.在钢框架结构中增加抗震防线的结构有框架—中心支撑结构和框架—偏心支撑结构.本文吸取上述各种结构的优点,提出在混凝土框架结构中增加混凝土斜撑,由混凝土框架和混凝土斜撑组合成一种新的抗侧力结构体系:混凝土框架一斜撑结构.本文通过与同类结构的对比及试设计计算结果分析,来论证这种新的结构体系符合抗震规范对结构体系的各项要求,在抗震性能及经济适用等方面都具有一定的优越性,可以应用到实际工程中.     

铰接中心支撑钢框架体系结构设计研究

在进行结构体系比较和振动台试验验证的基础上,确定了某大型电厂主厂房选用铰接中心支撑钢框架体系。对深化设计方案进行了地震响应的数值模拟研究。虽结构平面扭转和竖向质量分布均不规则,但考虑到多遇地震下没有构件屈服或失稳,且多遇、罕遇地震下的层间侧移角均满足规范要求,认为结构设计较为合理,可以满足"小震不坏"、"大震不倒"的抗震设防要求。同时也再次验证了只要设计合理,铰接中心支撑钢框架体系在8度抗震设防区仍可具有较好的抗震性能,高度也可以突破民用建筑12层的限制。最后给出了铰接中心支撑钢框架结构节点连接部分抗震设计的一些原则性建议。     

钢框架-K形支撑结构体系抗震性能试验研究

为实现钢结构住宅中不凸梁凸柱的建筑效果,采用小截面钢构件组成的钢框架-K形支撑结构体系,通过K形钢支撑的设置,有效减小了构件截面尺寸。为研究钢框架-K形支撑结构体系的抗震性能,选取其中典型的抗侧力单元,制作足尺模型进行拟静力试验,并采用ABAQUS软件对其抗震性能进行有限元分析。研究结果表明：该结构体系可实现多遇地震弹性、罕遇地震不倒的设计目标,当结构位移角达1/30时仍可保持承载能力,表现出良好的抗震性能;按照斜向支撑、竖杆、框架梁柱的顺序依次屈服,斜向支撑可有效保护主体框架;位移延性系数为10.0,滞回曲线饱满;当位移角为1/50时,等效阻尼比为18.9%,耗能能力优异。     

巨型钢框架-拉索支撑结构的三种抗震分析方法比较

针对新型巨型钢框架-拉索支撑结构体系的抗震性能,采用Pushover分析、振型分解反应谱分析及时程分析三种方法,分别研究典型巨型钢框架-拉索支撑结构在8度多遇地震作用下的底部剪力和层间位移角。结果表明,三种不同抗震分析方法得到的底部剪力和层间位移角最大值由小到大的顺序均为:Pushove分析、反应谱分析、时程分析。由于时程分析法能更好地反映巨型钢框架-拉索支撑结构顶部的地震作用响应,在评估其抗震性能时应作为其他两种方法的补充。     

偏心支撑钢框架有限元分析

偏心支撑钢框架是近二十多年来发展起来的一种支撑结构形式，具有很好的抗震性能。为了更好地了解偏心支撑框架抗侧力性能和耗能梁段的受力特性，本文对偏心支撑钢框架进行非线性有限元分析。分析结果表明，偏心支撑中的耗能梁段在加载后期发生剪切屈服型破坏，保证了框架其他杆件不屈服，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。     

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。     

云南某工程购物中心南区Pushover静力弹塑性分析

采用静力弹塑性方法对云南某工程购物中心南区（钢框架结构体系）在罕遇地震作用下的抗震性能进行了分析。结果表明,在罕遇地震作用下,该结构的最大弹塑性层间位移角小于规范的限值;钢框架结构的塑性铰主要出现在梁端;绝大部分钢框架柱处于弹性,只有极少数钢框架柱出现了塑性铰,通过调整设计使得全部框架柱都不出现塑性铰。该工程的设计达到了预定的抗震设防目标。     

半刚性框架-屈曲约束钢板剪力墙结构振动台试验研究

为研究半刚性框架-钢板剪力墙结构的抗震性能,进行了1个缩尺比为1/3的单跨4层钢框架-屈曲约束钢板剪力墙的振动台试验。试验采用模拟地震动的方法,选取El Centro波、Taft波和一条人工合成波,分析在7度多遇至9度罕遇共计8个水平地震作用工况下结构的动力特性和动力响应。研究结果表明：在多遇地震作用下,结构无明显塑性变形;罕遇地震作用时,1、3层墙板大部分区格形成拉力带。随着地震激励的增大,结构刚度逐渐退化,9度罕遇地震输入后结构抗侧刚度最大降幅仅为12%;屈曲约束钢板墙作为第一道抗震设防防线,率先进入弹塑性工作阶段,吸收耗散地震能量,避免框架发生破坏;在多遇及罕遇地震作用下结构的层间位移角分别为1/476和1/68,均满足我国现行抗震规范对层间位移角限值的规定。结构整体表现出优异的抗震性能,满足我国“两阶段,三水准”抗震设防要求。     

多层钢框架结构的Pushover分析

采用四种不同的水平加载模式对多层钢框架结构进行了多遇地震、罕遇地震作用下的Pushover分析,得到结构的顶点位移、各楼层层间位移、层间位移角以及塑性铰分布,在性能点处,多遇地震作用下结构并未出现塑性铰,在罕遇地震作用下结构逐步出现塑性铰,进而判断出结构中的薄弱环节为结构的底层。     

一种特殊构造复合型铅黏弹性阻尼器在高烈度区框架结构中的应用

以高烈度区某框架结构教学楼为背景,采用铅黏弹性阻尼器进行消能减震设计。应用PERFORM 3D有限元分析软件对结构进行罕遇地震下的弹塑性时程分析,对比大震下减震结构与原结构的层间位移角等指标,评价梁柱的性能状态以及减震设备的耗能情况。结果表明,应用铅黏弹性阻尼器可以提高框架结构的抗震性能,控制结构的塑性变形,从而保证结构在罕遇地震下的安全。此外,通过计算常规黏弹性阻尼器在平面外受力情况,证明其容易导致阻尼器面外受损而影响阻尼器耗能性能,因此提出了一种特殊构造措施以防止阻尼器在平面外发生破坏。     

混合式交错桁架体系在循环荷载下的非线性分析

对交错桁架结构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,分析了一个混合式交错桁架结构在循环荷载作用下的性能,与试验结果比较表明,此计算模型精确、高效。对此模型进行了循环荷载下的滞回性能分析。结果表明,该结构体系具有较好的耗能能力和抗震性能。     

北京市轨道交通指挥中心（二期）屈曲约束支撑设计及动力弹塑性分析

北京市轨道交通指挥中心项目采用了框架支撑结构体系,其中支撑采用普通支撑与屈曲约束支撑结合的布置方式,采用此种方案既有效改善了结构抗侧刚度及抗震性能,又通过优化组合降低了工程造价。构件试验及结构动力弹塑性分析表明：屈曲约束支撑在设防地震作用下可率先进入屈服状态,主体结构在罕遇地震作用下塑性变形主要发生在底部区域框架柱内型钢处,且整体结构损伤程度在安全范围;结构在罕遇地震下各项性能指标满足规范要求。     

Shaking table test and numerical simulation on a vertical hybrid structure under seismic excitation

A shaking table test of a 12‐story steel/reinforced concrete (S/RC) frame, which is composed of a 4‐story steel frame in the higher part, a 1‐story S/RC frame as a transition story in the middle part, and a 7‐story reinforced concrete (RC) frame in the lower part of the model, has been conducted, and its results are compared with those of a standard 12‐story RC frame to evaluate seismic performance of this S/RC frame. The numerical simulation on such hybrid frame structure has been performed and validated by the above experimental results. It is found that irregular lateral‐stiffness distribution along structural height will not only increase rotation at the joint of boundary between transition story and steel frame or concrete frame but also enlarge rotation at such joint and lead to more obvious rigid deformation in steel frame of S/RC frame, which will undoubtedly intensify bending failure. Meanwhile, acceleration response of the upper steel frame will reach its peak when characteristic site period is near the counterpart of the upper steel frame. Further, the maximum interstory drift under frequent earthquake excitation is at the lower substructure, namely, the RC frame, but this is not the case in rare earthquake situation. When it comes to determining damping ratio for vertical hybrid structure, a general method for engineering, which takes concrete and steel damping ratio for the whole structure analysis and then gets envelopes of these results for design, may yield conservative results. Meanwhile, such method may underestimate responses near the transition story.     

预应力混凝土框架结构地震反应评估方法探讨

对预应力混凝土框架结构在罕遇地震作用下的抗震能力和抗震性能的评估方法进行了阐述,总结了一些方法的操作步骤,为预应力混凝土框架结构在罕遇地震作用的地震反应评估提供了理论基础。     

钢结构高效装配减震体系拟动力和静力试验研究

针对装配式钢结构中广泛应用的钢框架箱型柱全熔透焊接的传统连接技术存在热影响区力学性能差、施工效率低、人工成本高、污染环境等关键问题,课题组提出芯筒式全螺栓连接节点,结合中间柱摩擦阻尼器减震技术,构建一种高效装配式减震钢结构体系。以工程实例为原型结构,对其中一榀进行0.7倍缩尺,对钢结构高效装配减震体系试验框架进行拟动力和拟静力试验研究。研究表明在El-Centro波8度(0.2g)多遇、设防、罕遇和8度(0.3g)罕遇地震作用下,试验框架表现出良好的刚接性能,拟动力试验结束后基本无塑性损伤。拟静力试验大变形情况下,试验框架滞回曲线呈双线性,结构主要通过阻尼器进行耗能,试验结束时,除柱脚应变较大外,节点域以及梁和中间柱位置几乎保持弹性状态。结果表明钢结构高效装配减震体系节点有良好的受力性能,中间柱型阻尼器发挥了耗能作用。     

传统风格建筑钢框架结构拟静力试验研究

为研究传统风格建筑的钢框架结构的破坏形态和抗震性能,以位于抗震设防烈度8度区的一传统风格建筑钢框架结构为原型,按1∶2缩尺比例制作了试验模型,对其进行了低周反复加载试验。试验中观察了钢框架结构的受力过程及破坏形态,得到了结构的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、应变特征、延性、耗能性能、刚度与承载力退化等。试验结果表明: 传统风格建筑钢框架结构的斗、栱构件在水平荷载作用下可作为第一道抗震防线,梁端塑性铰发展充分,满足“强柱弱梁、强节点弱构件”的抗震要求;滞回曲线出现捏拢现象,呈Z形变化,表现出剪切滑移特征,与常规钢框架结构有明显的差异;在加载前期刚度退化较为显著;结构破坏时,极限位移角达到1/20,承载力退化系数接近0.9,表现出良好的抗倒塌能力和稳定的承载力。