设置屈曲约束柱的摇摆钢框架结构抗震性能研究

为避免钢框架结构产生损伤集中效应,提高结构的耗能能力,采用屈曲约束支撑(BRB)替换普通钢支撑框架底层边柱,形成设置屈曲约束柱(BRC)的摇摆钢框架(RSFB).罕遇地震作用下BRC率先屈服耗能,钢框架其余构件保持弹性并绕中柱底部转动以控制结构变形.对1榀RSFB模型进行了拟静力试验,试验现象及分析结果表明:由于平面外约束失效,导致钢框架及BRC伸入段出现较大平面外变形;BRC受压时性能无法充分发挥,结构滞回曲线出现捏缩;但受拉侧BRC仍可正常工作,结构并未完全丧失承载力.建立了多尺度RSFB有限元模型,并通过试验数据进行了验证.在此基础上研究理想平面外约束的RSFB结构(RSFB-FOR)的抗震性能.模拟结果表明:RSFB-FOR结构在往复荷载作用下的滞回曲线饱满,结构层间位移分布均匀,结构塑性变形主要集中于BRC耗能段,表明所提出RSFB结构抗震性能良好.最后,探讨了BRC截面强轴方向对RSFB试验模型抗震性能的影响,结果表明:将BRC截面强轴旋转90°后能提高RSFB结构的稳定性和耗能能力.     

双阶屈服型摇摆钢框架抗震性能研究

为提高含屈曲约束柱的摇摆钢框架(RSFB)结构在屈曲约束柱(BRC)屈服后的刚度和承载力,提出在RSFB结构底层BRC两侧各布置一根钢杆,形成双阶屈服型含屈曲约束柱的摇摆钢框架(TYRSFB)。钢杆底部通过铰支座与基础连接,上部通过限位装置与摇摆钢框架上短梁连接,并在限位装置与短梁之间设置一定间隙,以实现钢杆在结构中只受拉而不受压和整体结构的双阶屈服。对TYRSFB和RSFB结构进行拟静力试验和数值模拟,结果表明：虽然拟静力试验中结构性能因平面外约束失效未能充分发挥,但试验结构仍具有控制变形能力,摇摆钢框架基本保持弹性;所提出钢杆连接构造可以实现钢杆在结构中只受拉而不受压并实现TYRSFB结构的双阶屈服,钢杆进入工作前,TYRSFB结构性能与RSFB结构基本一致,钢杆进入工作后,结构的刚度和承载力明显高于RSFB结构;钢杆的加入不会影响BRC的性能发挥。     

防屈曲支撑-摇摆钢框架抗震性能研究

为提升防屈曲支撑-摇摆钢框架(BRB-RSF)的抗震性能,提出在BRB-RSF中采用螺栓和角钢连接的半刚性节点代替刚性节点,沿框架柱中心线布置后张预应力筋,并对BRB-RSF进行了拟静力试验.同时基于OpenSees建立试验框架有限元模型,并对有限元模型的正确性进行了验证.研究结果表明:具有多道抗震防线的BRB-RSF...     

开孔钢板装配式屈曲约束支撑钢框架抗震性能试验研究

为研究开孔钢板装配式屈曲约束支撑（buckling-restrained brace,BRB）钢框架的抗震性能及框架平面外变形对其抗震性能的影响,对两个相同设计的单层单跨单斜式开孔钢板装配式BRB钢框架分别就是否考虑框架平面外变形情况下进行了拟静力试验,并对相同设计的开孔钢板装配式BRB构件进行了拟静力试验。结果表明：不考虑框架平面外变形和考虑框架平面外变形10mm的开孔钢板装配式BRB钢框架均表现出良好的滞回耗能性能,滞回曲线饱满且基本对称,满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》最大弹塑性层间位移角1/50的限值要求;框架平面外变形10mm对开孔钢板装配式BRB钢框架平面内抗震性能影响很小,其弹性水平刚度、层间屈服剪力和层间最大剪力受框架平面外变形的影响略为降低,变化范围均在5%以内;框架平面外变形10mm对BRB轴向变形的影响很小,框架中开孔钢板装配式BRB和开孔钢板装配式BRB构件均具有良好的滞回性能,约在1/720层间位移角时先于钢框架进入屈服状态,发挥耗能作用,其滞回曲线饱满,延性良好,累积塑性变形能力系数均大于600,完全满足ANSI /AISC 341-10中要求的大于200的要求。     

屈曲约束支撑钢框架结构抗震性能分析与应用

天津某医院项目采用屈曲约束支撑(BRB)–钢框架结构,为进一步研究BRB对钢框架结构抗震性能的影响,分别建立屈曲约束支撑–钢框架及钢框架2种结构体系,以分析在小震作用下是否采用BRB对整体结构抗震性能的影响.采用midas Gen非线性分析软件建模,分析罕遇地震作用下屈曲约束支撑的地震响应.分析结果显示,采用屈曲约束支...     

可更换屈曲约束耗能板的钢框架梁柱节点抗震性能试验研究

为了实现钢框架结构震后快速修复,基于损伤控制原理,提出一种由耗能板和C形抗剪件通过高强度螺栓连接悬臂梁段与跨中梁段的韧性钢框架梁柱节点,柱与悬臂梁段焊接,通过梁翼缘和C形抗剪件外伸翼缘对耗能板提供面外约束,从而限制其屈曲变形,改善承载与耗能能力。对4个韧性钢框架梁柱节点进行低周循环加载试验,研究不同构造形式的耗能板与C形抗剪件对梁柱节点的变形模式、滞回曲线和骨架曲线的影响。试验结果表明:该梁柱节点可以有效转移梁端塑性铰至耗能板上,即使在层间位移角5%时,主体梁柱构件保持完全弹性;更换损伤的耗能板后,梁柱节点可以恢复原有的滞回性能;层间位移角7%时梁翼缘无法有效约束槽孔削弱型耗能板的面外变形,层间位移角3%时未加劲C形抗剪件的外伸翼缘出现较大残余变形,均不利于节点的快速修复,故建议优先采用狗骨削弱型耗能板与加劲C形抗剪件。     

混凝土异形柱框架抗震性能的试验研究

以实际工程为背景,对8度区6层异形柱住宅一榀框架的1/3模型进行低周反复加载的拟静力试验,对框架的滞回曲线、骨架曲线、耗能能力、出铰机制、强度与刚度退化等进行分析。结果表明,异形柱框架结构具有较好的抗震性能。对异形柱框架进行有限元分析表明,分析结果与试验结果吻合较好,表明该有限元模型是合理的,可以用于异形柱框架结构的分析研究。     

高层屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构抗震性能研究

为研究高层屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构的抗震性能,分别设计了一个10层钢筋混凝土框架结构和屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构模型,进行了地震作用下动力非线性分析。结果表明：屈曲约束钢板墙可显著减小高层钢筋混凝土框架结构在地震作用下的层间位移,同时在罕遇地震作用下框架中塑性铰的数量也有大幅减少,表现出良好的抗震性能。在此基础上,综合规范对框架结构和框架-抗震墙结构抗震等级和柱轴压比限值的规定,并结合屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构的受力特点,提出了高层屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构的抗震设计建议。建议屈曲约束钢板墙的边缘构件按框架结构确定抗震等级和柱的轴压比限值,其他框架部分根据其承担的地震倾覆力矩比例大小,按框架结构或框架-抗震墙结构确定抗震等级和柱的轴压比限值。     

屈曲约束支撑钢筋混凝土框架结构抗震性能试验研究北大核心CSCD

为研究屈曲约束支撑钢筋混凝土框架结构的抗震性能,对安装和不安装屈曲约束支撑的两榀三层两跨的钢筋混凝土框架进行拟静力试验研究,对比有控框架与无控框架的试验结果。结果表明,安装屈曲约束支撑后,钢筋混凝土框架结构的屈服荷载提高了约1倍,极限承载力提高了约0.75倍,初始刚度和耗能能力提高了近2.5倍,框架滞回曲线更饱满,有更好的抗侧移能力,有效控制了节点区域的裂缝发展。由此可见,钢筋混凝土框架结构的承载能力、变形能力、耗能能力、刚度及破坏形态等各项抗震性能均得到显著提升。为使屈曲约束支撑更好地发挥其性能,应保证其与框架连接部分的可靠性,避免平面外失稳。     

装配式摇摆墙-框架结构抗震性能试验研究

为避免罕遇地震作用下传统混凝土摇摆墙的开裂损伤且充分利用装配式结构的便捷性,设计了采用双层钢板混凝土墙的摇摆墙结构体系,在浇筑混凝土时双层钢板可充当摇摆墙构件的外模板。跨越结构上、下层的摇摆墙之间采用高强螺栓连接,摇摆墙在工厂预制后运到施工现场进行安装。选用金属阻尼器作为耗能连接件连接摇摆墙与主体框架结构,同时传递层剪力并耗散地震能量。为研究该装配式摇摆墙-框架结构的抗震性能,设计并制作了一个纯框架和两个摇摆墙-框架,其中两个摇摆墙-框架的区别在于金属阻尼器的安装位置不同。通过拟静力试验分析了其破坏模式及抗震性能。试验结果表明：预制装配式摇摆墙与主体框架结构协同工作性能良好,金属阻尼器耗能效果得到充分利用,结构承载力、耗能能力大幅增加;在水平位移较大时摇摆墙竖向发生刚体位移,对整体结构的抗震性能产生一定影响,后续将采用附加预应力的形式减轻摇摆墙竖向抬升的影响。     

Experimental study on seismic performance of prefabricated rocking wall frame structure

为避免罕遇地震作用下传统混凝土摇摆墙的开裂损伤且充分利用装配式结构的便捷性，设计了采用双层钢板混凝土墙的摇摆墙结构体系，在浇筑混凝土时双层钢板可充当摇摆墙构件的外模板。跨越结构上、下层的摇摆墙之间采用高强螺栓连接，摇摆墙在工厂预制后运到施工现场进行安装。选用金属阻尼器作为耗能连接件连接摇摆墙与主体框架结构，同时传递层剪力并耗散地震能量。为研究该装配式摇摆墙-框架结构的抗震性能，设计并制作了一个纯框架和两个摇摆墙-框架，其中两个摇摆墙-框架的区别在于金属阻尼器的安装位置不同。通过拟静力试验分析了其破坏模式及抗震性能。试验结果表明：预制装配式摇摆墙与主体框架结构协同工作性能良好，金属阻尼器耗能效果得到充分利用，结构承载力、耗能能力大幅增加；在水平位移较大时摇摆墙竖向发生刚体位移，对整体结构的抗震性能产生一定影响，后续将采用附加预应力的形式减轻摇摆墙竖向抬升的影响。     

内嵌钢板钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

为研究内嵌钢板钢筋混凝土框架结构的抗震性能,采用2层单跨1/3缩尺模型,设计1榀内嵌钢板钢筋混凝土框架试件和1榀钢筋混凝土框架对比试件。通过低周反复加载试验,研究内嵌钢板钢筋混凝土框架试件破坏机理、滞回性能、刚度退化规律、延性以及耗能能力,并与钢筋混凝土框架进行对比。试验结果表明:内嵌钢板钢筋混凝土框架的破坏机制更加合理,变形能力、抗侧刚度和承载力明显增高;在结构屈服前,梁柱无明显裂缝,钢板二层较一层变形发展充分,主应力沿对角线方向;ABAQUS有限元分析结果和试验结果吻合较好。     

含有屈曲约束支撑平面框架的抗震性能试验研究

为了研究含有屈曲约束支撑结构的抗震性能,对含有屈曲约束支撑和普通支撑的平面框架进行了试验研究。结合试件破坏现象及试验结果,对屈曲约束支撑的力学性能、破坏机理以及作用效果进行了分析探讨。同时,还对试验过程进行了数值模拟分析。试验及理论分析结果表明:与含普通支撑框架相比,含屈曲约束支撑的框架在提高承载力的同时,还具有更稳定的耗能能力;经过适当的设计,可以使屈曲约束支撑先于主体结构进入弹塑性状态,提高结构的抗震性能。     

Numerical study of seismic performance of steel moment-resisting frame with buckling-restrained brace and viscous fluid damper

The seismic performance assessment of modified steel moment-resisting frame (SMRF) was carried out by nonlinear time-history analysis. The basic bare SMRF was reduced in strength first and then enhanced by installing passive energy dissipating devices (EDDs) to develop modified frame. Passive EDDs comprise both rate-dependent and rate-independent devices. Viscous fluid damper (VFD) is a rate-dependent device whereas buckling-restrained brace is a rate-independent device. The lateral strength of structure was improved by using these devices either alone or in combination. Seven-scaled time-history records were used for incremental dynamic analysis. The stiffness effect on the stories is demonstrated through the lateral displacement profile of the building. The VFD is found to be a good EDD as it significantly improved the performance of the frame at all levels of seismic analysis.     

Enhancement of seismic performance of reinforced concrete columns with buckling-restrained reinforcement

Reinforced concrete (RC) columns with light confinement prevalent in developing countries exhibit low ductility with brittle shear failure, especially when buckling of longitudinal rebars takes place. This study applies the buckling restraining concept widely used in seismic resistant steel structures to reinforcing bars. Two RC columns 270 mm×300 mm in cross section with a height of 1200 mm and minimum (non-seismic) transverse reinforcement were tested under cyclic lateral loading. Buckling-restrained reinforcement was provided over the critical zone. The buckling-restraining casing effectively prevented buckling of slender vertical bars under a substantially high axial load level, resulting in a more ductile mode of failure with the evident formation of plastic hinge at the base of the column. Prior to gravity load collapse, the drift capacities and the degraded concrete shear capacities of the specimens were significantly increased compared to their counterparts without casings.     

防屈曲支撑钢框架结构耗能性能分析

指出耗能支撑是钢结构及钢筋混凝土结构的重要组成部分,防屈曲支撑作为一种新的耗能支撑,在国内外研究和工程应用中日趋增多,通过SAP2000有限元软件对设有防屈曲支撑的多层钢框架进行了耗能减震性能分析,结果表明：防屈曲支撑具有良好的耗能减震性能,是结构抗震设计的一种新方案。