支撑布置形式对多重抗侧力结构体系抗震性能的影响

多重抗侧力混合结构是通过楼板将半刚性连接钢框架、屈曲约束支撑钢框架和混凝土芯筒连接起来协同工作的多重抗力体系.为了比较不同支撑布置形式对该结构体系抗震性能的影响,设计了5个方案的三维多重抗侧力混合结构,利用有限元软件ABAQUS建模分析.通过罕遇地震作用下的动力弹塑性时程分析,研究了支撑布置形式对结构变形的影响;基于能量反应的抗震性能分析,从结构整体滞回耗能占比和滞回耗能分配关系两个角度,分析了支撑布置形式对结构滞回耗能的影响.探讨支撑不同布置方式的优劣,为多重抗侧力结构体系设计提供依据.     

钢框架预应力支撑结构拉索截面面积设计方法

为了研究钢框架预应力支撑结构体系中拉索截面面积的取值方法,从理论上对钢框架预应力支撑结构体系的抗侧刚度进行分析,推导出结构体系的抗侧刚度计算公式.钢框架预应力支撑结构体系的抗侧刚度不仅与构件的几何属性和材料属性有关,而且与预应力支撑与水平面的夹角有关,结构体系的抗侧刚度随着层间位移的增大而增大.基于钢框架预应力支撑结构体系抗侧刚度的计算公式,推导出了预应力拉索截面面积设计公式,提出了一种预应力拉索截面面积设计方法,并通过算例验证了提出的设计方法和设计公式的可行性,得到的钢框架预应力支撑结构,可以保证结构体系在设计的外荷载作用下,满足设计对于结构层间位移的要求.     

钢框架双钢板内填混凝土剪力墙结构滞回性能试验研究

为了研究钢框架双钢板内填混凝土剪力墙结构(SFSCSW)的滞回性能,设计了单跨2层半、缩尺比为1∶3的SFSCSW试件,并对试件进行了的低周反复加载试验,研究了试件在循环荷载作用下的破坏模式、变形能力、耗能能力,得到了试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、承载力降低系数曲线、延性系数等.试验结果表明:钢框架双钢板内填混凝土剪力墙结构承载能力高、抗侧刚度大,具有较好的延性和较强的耗能能力;在水平荷载作用下,剪力墙底部墙角外鼓,柱脚翼缘部分屈曲,剪力墙结构发生压弯破坏;钢框架双钢板内填混凝土剪力墙试件1层的层间刚度比2层大,侧向变形比2层小;钢框架双钢板内填混凝土剪力墙结构刚度退化平缓,同一位移加载,承载能力减小程度有限;钢框架双钢板内填混凝土剪力墙结构试件的剪切变形较小.     

水平荷载作用下新型钢-混凝土混合结构简化计算方法

针对钢框架一混凝土芯筒混合结构的不足,提出了钢框架一屈曲约束支撑一混凝土芯筒多重混合结构形式。根据刚度相等原则,建立了多重钢一混凝土混合结构的简化力学模型,给出了框架、支撑钢架和混凝土芯筒的刚度计算公式,根据弹性理论推导出了结构的平衡微分方程,依据边界条件得到了在倒三角水平荷载、均布水平荷载和顶点集中水平荷载作用下侧移和内力的简化算法,最后,对简化算法的可靠性进行了验证。结果表明：该算法具有优良的精度,且应用简便,可供工程设计人员采用。     

中高层异形柱框-剪结构的剪力墙抗侧刚度优化

综合考虑剪力墙剪切变形、异形框架柱轴向变形和连梁刚度对异形柱框架-剪力墙结构的抗侧刚度的影响,对抗震设防区的中高层钢筋混凝土异形柱框架-剪力墙结构体系住宅进行剪力墙抗侧刚度的优化,同时采用底部剪力法分析剪力墙抗侧刚度与水平地震作用的关系,考虑层间位移、刚重比、剪重比等约束条件建立优化数学模型,并结合新规范给出模型的数值解．算例结果表明本优化模型可行、有效．     

填充剪力墙梁柱式木框架混合结构抗侧力

为了研究填充剪力墙梁柱式木框架混合结构抗侧力性能,制作了两种梁柱框架节点,采用单调和往复加载的试验方法,对内填钢板螺栓连接和植筋连接梁柱式木框架节点的受力性能进行试验研究．采用SAP2000软件建立填充剪力墙梁柱式木框架混合结构的有限元分析模型,分析了混合结构的抗侧力工作机理和性能．研究结果表明:内填钢板销式连接框架节点初始阶段刚度近似为零;植筋连接框架节点具有较高初始刚度和承载力;木框架侧移变形能力是剪力墙的2～3倍,填充剪力墙梁柱式木框架混合体系的抗侧力承载力不能充分利用木框架的抗侧力承载力,出现明显的框架抗侧力滞后现象;混合体系抗侧力性能更加接近于剪力墙,可以按剪力墙的要求分析;混合结构抗侧力承载力为组成框架和剪力墙承载力之和,可以采用本文提出的理论分析模型计算．     

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.     

装配式钢板剪力墙自复位平面钢框架动力性能的影响因素分析

运用ABAQUS有限元软件建立装配式钢板剪力墙自复位平面钢框架模型进行变参数分析,研究钢材等级、板件厚度、宽度、板件开缝情况对结构动力性能的影响,分析结果表明:提高钢材强度等级能够增加结构抗侧刚度,控制层间位移角;增加钢板剪力墙板件厚度能够使结构位移响应减小,耗能能力增强;增加板件宽度使结构最大开口转角和最大残余转角增加,对结构整体耗能能力以及抗侧刚度影响不大;开缝钢板剪力墙相较于不开缝钢板剪力墙虽对结构抗侧刚度提高较小,但耗能能力更强,能够保护框架主体结构,有效减缓柱脚塑性发展,减少结构塑性损伤.     

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％.     

轻钢-混凝土混合结构周期折减系数研究

轻钢-混凝土混合结构是一种既符合中国国情,又适宜工业化和模块化生产的新型结构体系。该体系中的轻钢次结构能增大混凝土主结构的抗侧刚度,采用只考虑主结构的简化模型进行设计分析时,可采用周期折减系数来考虑这种影响。推导了2层或3层轻钢次结构抗侧刚度以及轻钢-混凝土混合结构周期折减系数简化计算公式;在混合框架试验的基础上,用ABAQUS有限元软件建立了轻钢-混凝土混合框架的精细化分析模型和简化分析模型,试验结果和模拟分析结果吻合较好;通过有限元模拟分析,验证了轻钢次结构抗侧刚度和混合结构周期折减系数简化计算公式的正确性。     

钢框架预应力支撑结构拉索初始预拉力设计方法

为了研究钢框架预应力支撑结构体系中拉索初始预拉力的取值方法,从理论上对钢框架预应力支撑结构体系进行分析,推导出预应力框架支撑结构体系拉索初始预拉力的取值公式,得到预应力拉索初始预拉力与结构层间位移角之间的关系.采用反弯点法,推导出预应力框架支撑结构体系的抗侧刚度计算公式,得到预应力框架支撑结构体系的抗侧刚度与构件的材料属性、截面属性、预应力拉索与水平面的倾角有关,与拉索的初始预拉力无关.基于推导出的预应力拉索初始预拉力和层间位移角的关系公式,提出一种预应力拉索初始预拉力的设计方法,通过算例验证了提出的预应力拉索初始预拉力设计方法的可行性,保证结构体系在设计的外荷载作用下,卸载索不退出工作,而增载索的安全储备提高了30%左右.     

轻钢结构住宅支撑体系抗震性能研究

目的为了分析轻钢结构支撑体系对结构在不同地震烈度和场地土条件下的抗震性能影响，并通过布置不同形式的支撑以提高结构的抗侧移刚度．方法利用同济大学MTS多高层设计软件，采用楼盘平面布置中的一个单元，建立H型钢框架支撑体系模型，计算出结构的最大层间位移和上部结构的平均用钢量．结果在7度第1、2、3、4类场地土条件及8度1、2类场地土下适合布置柱间中心支撑以提高结构的抗侧移刚度控制结构的侧向变形；8度3、4类场地土条件下不适合布置中心支撑宜采用偏心结构支撑以提高结构的耗能吸能能力．结论在多层住宅应布置支撑以提高结构的抗侧移刚度，并当横梁刚度不大时支撑采用十字交叉支撑，当刚度很大时,宜采用人字型支撑．     

中心支撑-钢框架高层公寓的结构分析及优化研究

中心支撑-钢框架(CBF)结构作为双重抗侧力体系常用于高层建筑,水平荷载计算时涉及剪力在两种抗侧力体系间的分配,目前,简化的理论计算方法有按支撑体系与框架体系间的抗侧刚度比值或者按照两种体系的变形协调来分配总剪力.对于高层建筑,尤其是对于长条形、立面有收缩的公寓建筑,理论计算方法存在偏差,需要对两种理论计算方法的适用性进行评价.同时,长条形建筑的长宽比大,沿建筑长边的框架榀数较多,与常规CBF结构相比,框架体系分担的剪力较大,从受力角度出发,可通过将梁柱节点设为铰接,释放柱端弯矩,减小框架体系受到的剪力,从而改变剪力在支撑体系与框架体系之间的分配比例,实现减小框架柱截面尺寸和减少用钢量.该优化方法通过改变受力体系的内力实现减重,值得重视.对某12层长条形高层公寓分析结果表明：对于长条形、立面有收缩的公寓建筑,基于变形协调的理论计算方法得到的剪力在两种抗侧力体系间的分配与电算接近,误差最大为负13.9%;而基于刚度比的方法与电算相差较大.对框架体系的部分梁柱节点设置为铰接后,支撑与框架体系受到的剪力占底部总剪力的比例分别增大4%和减小4%,当减小框架体系柱截面,并保持结构的周期比、最大层...     

核芯筒厚度对钢-混凝土混合结构抗震性能的影响

目的为了分析核芯筒厚度对结构抗震性能的影响.方法利用同济大学MTS多高层钢结构设计系统,根据钢-混凝土混合结构抗震概念设计原理,采用沈阳地区经济效益较好的住宅平面布置形式,建立H型钢框架-混凝土核芯筒多层住宅结构模型,并计算模型在四类场地土和设防烈度为七、八、九度时的最大层间位移及顶部最大位移.结果绘出了模型的最大层间位移及顶部最大位移随核芯筒厚度变化的曲线.结论提出了混合结构的高宽比最好不大于相应混凝土结构的高宽比限值;最大层间位移和顶部最大位移在小震作用的弹性阶段取混凝土结构的限值等建议.得出了在七度区和八度区一类场地土条件下,合理布置混凝土核芯筒可以充分发挥其抗侧刚度,能够很好地控制结构的位移和变形等结论.     

中国动漫博物馆钢结构抗震设计与分析

在结构设计中,抗震设计是必不可少的环节。以中国动漫博物馆为例,一层采用钢网格筒钢框架支撑(钢板剪力墙)结构,二层及以上采用钢框架支撑(钢板剪力墙)+跨层桁架结构,运用现行结构抗震理论和有限元模型,进行了动力时程和静力弹塑性分析。分析表明：该结构整体抗侧刚度较好,具有较好的抗震性能。     

底层框架砌体结构房屋震害特征及抗震对策

底层框架砌体结构房屋为上刚下柔结构体系,在"5·12"汶川地震中遭受了严重破坏.通过对汶川地震中此类房屋震害特点进行总结,分析了相关震害产生的原因.对某工程实例在底层设置不同数量抗震墙以实现第二层与底层侧移刚度比的定量计算,分析不同侧移刚度比对结构薄弱层出现位置的影响,并对此类房屋建筑设计提出了几点建议.     

防屈曲支撑-混凝土框排架结构抗震试验及设计建议

为了研究防屈曲支撑-混凝土框排架结构的抗震性能,以某双跨框架和排架组成的钢筋混凝土火电厂主厂房为原型,设计制作了一榀四层防屈曲支撑-钢筋混凝土框排架结构试件,通过水平静力反复加载试验,研究其裂缝开展及损伤机制、滞回曲线、刚度退化规律、结构变形能力、防屈曲支撑耗能能力等.研究结果表明:结构水平力-顶点侧移滞回曲线饱满,防屈曲支撑与主体结构协同工作性能好,可实现这种结构体系的消能减震耗能机制,实测应变和应力应变曲线得到的防屈曲支撑轴力-轴向位移曲线显示其耗能效果显著,增加结构阻尼比.针对除氧间及煤仓间底部2层的抗剪构造设计、煤仓间刚性层(由钢梁、钢支撑及混凝土梁组成)的薄弱部位设计、BRB支撑形式及单榀结构试验模型设计试验等提出了建议.     

型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体混合结构位移特征及控制

以结构刚度特征值λ和核心筒高宽比H/b为参数,对型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体混合结构参数化模型进行了静力非线性分析.在22组计算结果统计分析的基础上,对混合结构的变形特征、位移控制、位移随地震作用变化规律以及罕遇地震作用下弹塑性位移估计等问题进行了研究.研究结果表明,混合结构抗侧力构件的塑性发展主要集中在结构底部几层,最大层间位移角的控制主要集中在平均0.67倍结构高度位置,大震最大层间位移角和最大有害层间位移角可分别取小震时相应数值的4.5、5.5倍进行位移估计.     

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.     

钢框架双钢板内填混凝土剪力墙抗剪性能研究

钢框架双钢板内填混凝土组合剪力墙是一种新型的双重抗侧力结构体系。应用ABAQUS有限元软件,对12片钢框架双钢板内填混凝土组合剪力墙进行抗剪性能研究。通过改变混凝土墙板厚度、钢板厚度、混凝土强度、剪跨比等参数分析钢框架和组合剪力墙的剪力分配,并提出双钢板内填混凝土组合剪力墙的抗剪承载力计算公式。结果表明:在峰值点时,剪力墙承担总剪力的70%~90%,说明剪力墙是主要的抗侧力构件;将提出的抗剪承载力计算公式与有限元模拟结果对比,结果吻合得较好,说明所提出的公式合理。