BRB-钢管高强混凝土结构的抗震性能分析

为了研究屈曲约束支撑-钢管高强混凝土框架结构在多遇地震和罕遇地震作用下的抗震性能,结合我国抗震规范,利用通用有限元分析软件SAP2000对设置了屈曲约束支撑的三层钢管高强混凝土框架结构进行静力弹塑性分析,得到了该结构在地震作用下的能力曲线、层间位移、顶点位移和塑性铰分布情况等相关参数,并对其抗震性能进行了分析.结果表明,框架中设置的屈曲约束支撑可有效提高钢管高强混凝土结构的抗震性能,满足结构抗震性能的要求.     

采用分离模量分析钢管混凝土框架结构的抗震性能

基于一榀两跨3层钢管混凝土柱-钢梁框架结构模型的抗震性能试验,建立了反复荷载作用下的刚度退化规律。选用合理的反复荷载作用下钢材和钢管约束混凝土材料的本构模型,考虑钢与混凝土的粘结滑移作用以及节点加强等因素的影响,应用钢管混凝土分离模量理论,采用APDL(ANSYS Parametric Design Language)参数化程序设计语言编制的命令流,对钢管混凝土框架在反复荷载作用下的抗震性能进行了非线性有限元分析。计算结果与模型试验结果吻合较好,并讨论了套箍系数对框架结构抗震性能的影响。     

钢管混凝土框架-剪力墙结构的抗震性能分析

针对钢筋混凝土剪力墙对钢管混凝土框架结构的抗震性能影响,采用SAP2000有限元软件对12层钢管混凝土框架-剪力墙结构进行模态分析和地震响应弹塑性时程分析,并结合12层钢管混凝土框架结构进行分析比较.结果表明:在不同地震波作用下,钢管混凝土框架-剪力墙结构的层间最大位移,层间最大位移角,水平向绝对加速度峰值等数值均小于钢管混凝土框架结构的数值,数值分析表明钢管混凝土框架结构能与钢筋混凝土剪力墙很好地共同作用,表现出较好的抗震性能.     

内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土框架结构的静力弹塑性分析

目的研究内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土柱-工字型钢梁框架结构的工作特点和抗震性能及不同材料配置量对结构抗震性能的影响．方法使用OpenSees软件,对一个8层内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土柱一工字型钢梁的框架结构建立标准模型,进行Pushover分析．结果不同参数对组合柱的承载力、刚度、延性均产生影响,并且由于约束作用的存在改变了夹层混凝土和核心混凝土的本构关系,间接影响了组合柱的抗震性能．将Pushover分析中能力谱法得出的性能点反带入能力谱求出其所对应的目标位移为140mm,满足规范的限值要求．结论设计时应根据需要改变梁柱刚度比的最小值及其性能,达到在合理塑性破坏形式的前提下,使组合柱更多的参与结构抗震,以提高结构的抗震能力．     

一字形芯钢管混凝土防屈曲支撑分析研究

利用有限元分析软件ANSYS对普通支撑和一字形钢管混凝土防屈曲支撑进行模态分析,通过对比两种支撑的模态云图和振型参数来研究加约束的一字型芯钢混防屈曲支撑的优劣势和临界荷载变化及其失稳的位置。分析一字形钢管混凝土防屈曲支撑的滞回耗能,防屈曲支撑的摩擦系数和填充混凝土的强度因素。得到以下结论:一字形芯更容易出现y轴方向的弯曲失稳,框架结构的刚度以及自振周期能够通过安装一字形钢混屈曲支撑而发生明显改变。     

矩形钢管混凝土框架的非线性有限元分析

基于一榀单跨两层矩形钢管混凝土框架的抗震性能试验,利用通用有限元软件ABAQUS建立了框架的非线性有限元分析模型,模型中考虑了混凝土反复荷载下的刚度退化.通过与试验结果的对比分析,证明利用该模型进行矩形钢管混凝土框架结构的有限元分析是可行的,能真实反映框架结构各阶段的受力状态和最终的破坏结果,具有较大的实用价值,可利用该模型进行不同类型钢管混凝土框架结构的全过程非线性分析,揭示其组成构件的工作机理和破坏过程,以及构件在受力过程中的应力分布等微观机理,为钢管混凝土结构的推广应用以及合理设计奠定基础.此外,通过有限元分析还可以得知框架结构中梁、柱的受力状况和材料利用状况,为结构的优化设计提供依据.     

方钢管混凝土柱-H型钢梁组合节点抗震性能试验

目的 研究不同参数下的隔板贯穿式方钢管混凝土柱-H型钢梁组合节点的抗震性能.方法 对2组共6个隔板贯穿式方钢管混凝土柱-H型钢梁足尺节点试件进行低周往复荷载试验,并且完成节点的非线性有限元分析,明确各试件的破坏过程及特征,并对节点的承载力、延性、耗能能力和刚度退化等抗震性能指标进行分析.结果 隔板贯通节点滞回曲线饱满,具有较强的耗能能力,同时从强度和刚度退化曲线中可以观察到退化现象,并且满足“强柱弱梁,强节点,弱杆件”的设计原则.结论 改变贯穿隔板的厚度对节点的抗震性能、延性性能以及刚度和强度退化影响不是很明显,但是随着隔板厚度的增加节点的抗震性能逐渐增强;改变贯穿隔板的外伸长度对节点的抗震性能有一定的影响.     

多腔钢管混凝土分叉柱力学性能有限元分析

为研究异形截面多腔钢管混凝土分叉柱的力学性能及设计方法,以北京某超高层建筑异形截面多腔钢管混凝土巨型分叉柱为原型,在已进行的低周反复荷载试验基础上,对异形截面多腔钢管混凝土分叉柱抗震性能进行有限元分析,研究了不同构造措施、不同钢材及混凝土强度等级等参数对钢管混凝土分叉柱抗震性能的影响.结果表明:基于本文提出的有限元建模方法,所得有限元分析结果与试验结果吻合较好;适当增加腔体数,设置肋板、角钢和钢管能够有效提高异形截面钢管混凝土分叉柱抗震性能;在等用钢量下,增加腔体数量比增加钢板厚度能更有效地提高分叉柱抗震性能;不同材料强度对异形截面钢管混凝土分叉柱抗震性能有较大影响,在进行其抗震设计时,宜选用强度等级匹配的钢材与混凝土.     

二重刚度屈曲约束支撑-框架结构抗震性能数值模拟

针对屈曲约束支撑内核屈服后刚度骤降的不足,提出二重刚度屈曲约束支撑,说明其构造、工作原理及恢复力模型,并给出其各工作阶段的恢复力表达式.采用Benchmark钢框架结构模型验证该新型支撑对结构的减震效果,通过动力时程分析得出:二重刚度屈曲约束支撑在罕遇地震下能有效抑制结构变形,且使得层间位移角分布更加均匀,耗能更加分散,可避免形成薄弱层.     

短屈服段屈曲约束支撑钢框架抗震性能研究

屈曲约束支撑滞回性能优异,大量应用于中心支撑钢框架结构,可极大提高钢框架的抗震性能.但已有研究表明,当屈曲约束支撑钢框架遭遇罕遇地震时,结构产生较大的残余变形,导致震后更换支撑困难.为此提出了短屈服段屈曲约束支撑,并将其置于钢框架中进行动力时程分析.结果表明,短屈服段屈曲约束支撑钢框架的最大层间位移角较传统屈曲约束支撑钢框架最大降幅在10%左右,减小结构的残余层间位移角可达30%以上;在保证结构安全的同时,很大程度上提高了结构在震后的可修复性和遭遇二次地震时的可靠性,并且随着结构刚度的增加,额外的地震荷载几乎全由屈曲约束支撑承担,并不会给框架增加负担.     

带BRB的高层钢框架梁柱节点的抗震性能

应用非线性有限元软件ABAQUS对带有BRB和带有普通支撑这2种高层钢框架梁柱节点进行了数值模拟,分析比较了2种支撑对框架梁柱节点的抗震影响,针对带有BRB的梁柱节点,对其进行支撑内芯的屈服强度,节点板的大小、厚度以及节点板上面外加劲肋长度的参数分析。结果表明:BRB在外包钢管和混凝土的约束下具有很好的耗能性能,并且随着支撑内芯屈服强度的降低,节点板尺寸和厚度的增大以及面外加劲肋长度的增加,梁柱节点的滞回曲线更加饱满,拥有更好的抗震性能。     

十字芯板钢管阻尼器K型偏心支撑框架的参数分析

为研究带十字芯板钢管阻尼器的K型偏心支撑框架结构的抗震性能,采用ABAQUS软件分析了阻尼器的削弱比、厚度比、轴压比等因素对该结构抗震性能的影响,研究了结构的变形性能、破坏形态及耗能能力.结果表明:采用十字芯板钢管阻尼器的K型偏心支撑钢框架结构具有优良的变形能力和耗能性能,结构塑性变形与损伤主要集中于阻尼器,能够有效的保护结构的安全.     

新型钢管装配式屈曲约束支撑有限元分析

对现有屈曲约束支撑进行分析和总结,提出一种新型钢管装配式屈曲约束支撑,用ABAQUS软件对其进行有限元分析,对比研究其抗震性能与开孔二重圆管屈曲约束支撑及开孔三重圆管屈曲约束支撑的抗震性能,分析轴向齿轮排数、同轴齿轮大小齿轮直径之比、连接形式对支撑性能的影响。研究结果表明:在长度和耗能构件截面面积都相同且达到相同屈服状态的条件下,新型钢管装配式屈曲约束支撑耗能能力最好;轴向齿轮排数宜大于2排;同轴齿轮大小齿轮直径之比不宜大于3;支撑的连接形式宜设计成固接。     

带有屈曲约束支撑双重结构体系的抗震性能

目的 分析带有屈曲约束支撑的双重结构体系在不同刚度比例下的抗震性能.方法 以两个位于日本软土地区的不同高度结构模型(4层和12层)作为对象,根据模型设计中预备框架刚度比例大小的不同,研究在输入3组地震波下结构的响应.结构的性能由非线性时程分析所得到的结构的层间位移角来衡量.结果 为了使双重体系结构的层间转角最小并使层间转角的分布尽量均匀,需要20%的预备框架刚度比率.结论 将结构设计为双重体系可以改善其抗震性能,预备抗弯框架的存在不但极大减少结构的层间位移角而且可以减小变形的集中.     

碳纤维布及钢板复合加固震损方钢管混凝土框架抗震性能试验研究

为了研究碳纤维布及钢板复合加固震损钢管混凝土框架的抗震性能,按1∶4的缩尺比例设计并制作了3榀3层两跨方钢管混凝土框架模型,进行了模拟地震的预损加载、加固后的低周往复荷载试验.研究了碳纤维布和钢板复合加固震损方钢管混凝土框架结构的有效性,探讨了不同震损程度对加固效果的影响.通过对滞回曲线、骨架曲线、延性系数、耗能能力、刚度退化及强度退化等参数分析可知,在一定损伤程度情况下,采用碳纤维和钢板复合加固后的方钢管混凝土框架,结构的极限承载力、延性性能和耗能能力均有所提高.     

方钢管混凝土框架内置开洞薄钢板剪力墙抗震性能试验研究

为研究方钢管混凝土框架内置开洞薄钢板剪力墙的抗震性能,对4个单跨2层1/3比例的方钢管混凝土框架内置薄钢板剪力墙试件进行了低周反复荷载试验,4个试件分别采用中部开洞、单侧开洞、两侧开洞和未开洞钢板剪力墙.研究了开洞形式对方钢管混凝土框架内置薄钢板剪力墙抗震性能的影响,并与方钢管混凝土框架内置未开洞薄钢板剪力墙进行对比.得到了试件的滞回曲线、骨架曲线、各阶段的荷载和位移值及抗震性能指标,分析了结构的破坏特征、延性、耗能能力、承载能力及刚度退化等力学性能.结果表明:4个试件均能够发挥钢板剪力墙的屈曲后强度,滞回性能稳定,延性较好,承载力退化平缓.中部开洞薄钢板剪力墙被加劲肋分隔为宽厚比较小的区格,耗能能力优于其余3个试件.洞口边缘构件端部连接焊缝撕裂影响了单侧开洞和两侧开洞钢板剪力墙性能的充分发挥.钢板剪力墙开洞一定程度上降低了结构承载力和抗侧刚度,但提高了耗能能力.钢板剪力墙洞口边缘构件应具有足够的强度、刚度及连接强度.     

两种支撑体系混凝土框架动力性能试验研究

通过振动台试验研究了钢支撑-混凝土框架和防屈曲支撑-混凝土框架结构模型的动力性能.对比研究了设置这两种支撑体系的混凝土框架结构的动力特性、动力放大效果、结构损伤状态.研究表明防屈曲支撑-混凝土框架结构在罕遇地震下的抗震性能优于钢支撑-混凝土框架结构在设防地震下的抗震性能.     

钢管混凝土组拼管拱面外屈曲参数分析

以福鼎山前大桥空间有限元模型为基础,分析了影响钢管混凝土组拼管拱面外屈曲的主要参数,包括横撑布置形式、横撑刚度、拱脚约束情况、截面含钢率和混凝土弹性模量。有限元分析结果表明,横撑布置形式、横撑刚度和截面含钢率对钢管混凝土组拼管拱面外屈曲影响很大,但混凝土强度等级和拱脚约束对其影响很小。     

屈曲约束支撑设计的刚度与强度准则

目的 为了达到屈曲约束支撑设计时的安全性和经济性,屈曲约束单元需要同时满足刚度和强度条件.方法 采用弹性稳定理论,对带有侧向约束的理想轴心压杆和带有初始变形的屈曲约束支撑进行了分析.结果 有侧向约束的理想轴心压杆的弹性屈曲荷载由轴心压杆与侧向约束单元屈曲荷载的和叠加而成.给出了在不同初始变形下进行屈曲约束支撑设计时,屈曲约束单元应该同时满足的刚度条件和强度条件.结论 给出的屈曲约束支撑设计的强度和刚度条件的表达式可用以校核屈曲约束支撑设计的合理性.     

矩形钢管混凝土平面框架结构抗震性能的试验研究

以柱轴压比和长细比为参数,进行了四榀单层单跨由方钢管混凝土柱-矩形钢管混凝土梁组成的全矩形钢管混凝土框架的低周反复荷载试验,研究分析了该类结构体系的滞回曲线、延性、破坏机理和特征;考察了各参数对结构体系受力性能及抗震性能的影响规律.研究表明,方钢管混凝土柱-矩形钢管混凝土梁框架结构的滞回曲线饱满,没有明显的捏缩现象;位移延性系数在3.05～3.49之间,满足延性框架的要求.各参数对框架受力性能的影响表现为:随着柱轴压比的增加,试件的承载力提高,位移延性减小,刚度退化的趋势更明显.长细比不但影响曲线的形状,也影响曲线的数值.随着长细比的增加,试件的刚度降低,水平承载力明显下降,屈服位移和破坏位移显著增加.由试验结果可知,方钢管混凝土柱-矩形钢管混凝土梁框架结构具有良好的抗震性能,有进一步研究和推广应用的价值.