钢框架-混凝土筒体混合结构抗震性能振动台试验研究

钢框架钢筋混凝土筒体结构在高烈度区的抗震性能和地震剪力在钢框架和混凝土筒体之间的分配比例是这种体系抗震性能研究的重点。模型的振动台试验表明,该结构体系的破坏集中于混凝土筒体,钢框架没有出现明显的破坏现象,结构整体的延性较好;而混凝土筒体结构承担了绝大部分的地震剪力。建议在混凝土筒体内预埋尺寸较小的构造用钢柱、钢梁,以改善筒体延性。     

Y形偏心支撑-高强钢框架结构抗震性能试验研究

为研究Y形偏心支撑-高强钢框架结构抗震性能,在已完成的1∶2缩尺3层模型结构振动台试验的基础上,重新设计了耗能梁段,并对该结构再次进行振动台试验。试验中选取El Centro波、Taft波和兰州波作为地震动输入并考虑7度多遇到9度罕遇的地震水准,分析了结构在水平地震作用下的动力特性、加速度响应、位移响应、应变响应、剪力分布等,并与已有试验结果进行了对比。通过ABAQUS建立了有限元分析模型,与试验结果进行对比。结果表明：该结构在多遇地震作用下处于弹性状态,在罕遇地震作用下表现为耗能梁段的局部破坏;耗能梁段破坏后,结构刚度大幅下降,但未发生倒塌;在多遇地震和罕遇地震作用下,结构的最大层间位移角满足抗震规范层间位移角限值的相关要求;在罕遇地震作用下,耗能梁段进入塑性状态而进行耗能,其他构件仍保持弹性状态;所建立的有限元模型可以有效模拟振动台试验结果。     

苏州嘉盛中心办公楼钢-混凝土混合框架结构抗震性能分析

苏州嘉盛中心办公楼建筑高度24m,平面呈蝴蝶形状,结构体系采用钢混凝土混合框架结构,属于具有扭转不规则、凹凸不规则、楼板不连续等多项不规则的超限多层建筑结构。首先解读了结构构成逻辑,然后找寻了结构潜在的薄弱部位并设置屈曲约束支撑,针对结构受力特点制定针对性的结构抗震性能目标,并基于多尺度模型对关键节点进行受力性能分析。分析结果表明,结构能够满足预设的抗震性能目标;屈曲约束支撑发挥了第一道抗震防线作用,罕遇地震下有效地耗散了地震能量。     

混凝土砌体填充墙钢筋混凝土框架结构抗震性能试验研究

为了研究砌体填充墙对钢筋混凝土框架抗震性能的影响,考虑了强框架和弱框架两种框架类型、混凝土空心砌块和混凝土实心砌块两种砌块类型,进行了4榀缩尺比例为1/2单层单跨混凝土砌体填充墙框架结构模型和2榀缩尺比例为1/2单层单跨框架结构模型在低周反复荷载作用下的对比试验.分析了各试件的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚...     

竖向地震作用下钢-钢筋混凝土塔式#br# 组合结构抗震性能研究

为研究钢-钢筋混凝土塔式太阳能发电组合结构在竖向地震作用下的抗震性能,对一实际工程的1/18缩尺模型结构进行模拟地震振动台试验。通过观察试验现象和分析试验结果,得出结论为：模型结构竖向前三阶频率分别为18.55Hz、20.12Hz和22.14Hz;结构质心处加速度反应最大,紫铜结构的加速度反应小于混凝土筒体的加速度反应;结构质心处位移反应最大,最大值为4.79mm;强震作用下竖向地震影响对结构起控制作用,同等水准地震作用下水平向地震加速度反应最大值出现时间晚于竖向地震加速度反应最大值;结构塔顶竖向伸缩效应不明显。     

三层钢框架结构振动台试验及性能分析

为了更加直观地了解钢框架结构在地震作用下的动力响应,根据相关规范对原型三层三跨两榀钢框架进行1/10非完全缩尺,施加三种地震波输入振动台使钢框架结构进行振动获取其加速度、位移和应变动力响应并进行抗震性能分析,为后续研究结构抗震中结构参数的选取提供参考依据。     

内嵌墙板钢框架结构抗震性能研究

以内嵌蜂巢夹芯复合墙板钢框架和纯钢框架为研究对象,采用有限元模拟内嵌蜂巢夹芯复合墙板钢框架及纯钢框架在低周往复荷载作用下的力学性能。通过对比分析,对低周往复荷载作用下内嵌蜂巢夹芯复合墙板钢框架的抗震性能以及蜂巢夹芯复合墙板与钢框架的协同工作性能进行研究。最后得出结论:蜂巢夹芯复合墙板对钢框架结构的刚度及承载力等均有明显提高作用。     

内填再生混凝土墙的柔性钢框架结构抗震性能试验研究

将再生粗骨料轻质墙板内填至柔性钢框架结构中,通过对4榀单层单跨1∶3缩尺试件的拟静力试验,分析了结构的破坏模式、承载力、延性及耗能能力,研究了节点刚度对结构性能的影响及再生混凝土墙板作为主要抗侧力构件的可行性,并对结构的内力分配进行了分析。研究结果表明：再生混凝土墙板在增加结构承载力和刚度的同时,能缓解梁柱节点的转动变形,改善节点受力;内置墙板后,结构的承载力提高140%,初始刚度提高330%~360%,位移延性系数为2.44～3.28,层间位移角为0.02rad时,承载力退化系数仍大于0.8,表明该结构具有较高的安全储备;同时,内填取代率100%再生骨料墙板的试件比普通混凝土墙板试件屈服荷载提高22%,而峰值荷载基本一致,表明墙板与柔性钢框架组合后结构的整体性能退化较小,可以作为主要抗侧力构件使用;结构中内填墙板承担的水平剪力较多时,钢框架承担的倾覆弯矩较少。     

钢-混凝土预制梁连接区段抗震性能试验研究

为实现预制装配式混凝土框架结构的干式连接,提出一种带工字钢接头的装配式钢筋混凝土梁.通过3个不同配筋率(0.96％、1.50％、2.34％)试件的低周反复荷载试验,研究了不同弯矩系数比对其破坏形态、滞回特性、承载力、延性、承载力退化及关键部位应变的影响.结果表明,该预制混合梁在不同弯矩系数比下表现出不同的屈服顺序和破坏...     

预应力型钢混凝土框架结构竖向反复荷载作用下抗震性能试验研究

通过对1榀柱中内置型钢和1榀梁柱均内置型钢的预应力型钢混凝土框架的竖向反复荷载试验, 研究预应力型钢混凝土框架的破坏机制、滞回特性、延性、刚度和耗能等性能。结果表明：预应力型钢混凝土框架梁是梁铰破坏机制,极限状态时 “拱效应”提高了框架梁的承载能力;预应力型钢混凝土框架梁滞回曲线饱满,变形恢复能力小于普通预应力混凝土框架梁;预应力型钢混凝土框架梁位移延性系数均值为4.8,普通预应力混凝土框架梁的为4.18,均有较好的延性;等效黏滞阻尼系数介于0.258~0.323之间,说明2个试件破坏时截面具有良好的耗能能力;参数分析表明,试件延性系数受含钢率影响不大,随内置型钢截面高度与梁截面高度比值增大而增大。     

Studies on damping behavior of vertically mixed structures with upper steel and lower concrete substructures

This paper presents 2 models to simulate the damping behavior of a 12‐story vertically mixed structure with upper steel and lower concrete substructures (S/RC structure). One is the modal strain energy damping model based on modal damping ratio. The other is the assembled Rayleigh damping model based on damping matrix that is obtained by combining Rayleigh damping matrix of steel components with that of concrete ones. Then a 12‐story S/RC frame and a 12‐story RC frame are designed and used for shaking table test. Based on the test, the expressions for the damping behavior of steel and concrete substructures of the S/RC frame are derived, and these expressions are utilized to form 2 different damping models of the S/RC structure separately. By comparing the damping behavior of the 2 models in analysis with what has been identified in the tests, the feasibility of the 2 models are assessed in both frequency domain and time domain. Theoretical analysis and experimental results show that the assembled Rayleigh damping model is not applicable to conventional modal analysis because of its nonproportional characteristics. However, the modal strain energy damping model based on equivalence of the dissipated modal strain energy of structure, which embodies the essence of damping, can give better predictions on damping behavior of the S/RC frame in both time and frequency domains. Finally, some suggestions are put forward on the selection of damping parameters in practical seismic design for vertically mixed structures.     

钢和混凝土竖向组合结构设计

以某厂房结构设计为例,采用PKPM与STAAD.Pro结构计算软件进行了建模计算,介绍了混凝土—钢连接节点的设计方法,并对下部钢管结构,上部钢结构的S/RC竖向组合结构设计进行了展望,以供类似工程参考。     

钢和混凝土竖向混合结构阻尼特性研究

下部混凝土结构与上部钢结构串联形成竖向混合结构(以下简称S/RC结构),由于建筑和结构上优势,该结构体系已在国内重大工程中得以应用。S/RC体系上、下部分材料不同,整体结构的阻尼参数难以确定,工程设计被迫采用钢材和混凝土两种不同阻尼参数进行计算。从阻尼矩阵和模态阻尼比两个方面研究分块Rayleigh模型和模态应变能模型这两个阻尼模型,并从理论上对模型的物理意义和应用基础进行分析。之后,以12层RC框架和12层S/RC框架的振动台试验为基础,从频域和时域两个层面对两个阻尼模型的有效性进行检验。结果表明,分块Rayleigh模型的阻尼矩阵为非比例阻尼,其难以用于常规的模态分析。模态应变能阻尼模型具有耗能等效的物理概念,且该模型在时域和频域内均具有更高的预测精度,建议在S/RC结构抗震分析中采用。     

足尺水泥聚苯模壳格构式混凝土填充墙钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

为研究水泥聚苯模壳(EPSC)格构式混凝土填充墙钢筋混凝土(RC)框架的抗震性能,对一足尺单层EPSC格构式混凝土填充墙RC框架模型进行了振动台试验。试验中考虑了墙体开洞及墙体与RC框架的连接方式,研究了不同强度地震动作用下模型结构的动力特性、加速度反应、位移反应、层间剪力和动应变反应。研究结果表明:连续强震动作用下EPSC裂缝数量较多,部分格构柱水平开裂,而RC框架未发现损伤,EPSC格构式混凝土填充墙RC框架具有良好的抗震性能;模型最大层间位移角仅为1/513,格构式混凝土墙体的存在极大增强了RC框架的抗侧刚度;墙体与RC框架设置不同间距、长度的拉结筋均能提高墙体的平面外稳定性能,可控制墙体与框架协同工作。     

实腹式型钢混凝土异形柱中框架抗震性能试验研究

通过1榀两跨三层实腹式型钢混凝土(SRC)异形柱中框架的低周反复加载试验,观察其受力过程及破坏形态,分析其荷载-位移滞回曲线和骨架曲线、承载能力、层间位移角、延性、耗能以及刚度退化等力学特性。结果表明：实腹式SRC异形柱中框架属于典型的“强柱弱梁”结构,破坏机制为梁铰机制;滞回曲线饱满,破坏时结构整体位移延性系数均值达到5.5,等效黏滞阻尼系数达到0.249;抗倒塌能力强,极限弹塑性层间位移角约为1/39～1/13。实腹式SRC异形柱中框架总体上表现出良好的抗震性能,可以应用于高抗震设防烈度区的多高层建筑中。     

钢框架结构阻尼支座楼梯抗震性能研究

为研究钢框架结构阻尼支座楼梯的抗震性能,设计并制作缩尺比例为1:2的阻尼支座楼梯和固定支座楼梯试验模型,在恒定轴力作用下对其分别进行拟静力试验.试验中研究了不同楼梯的破坏形态、滞回性能、耗能性能、变形能力等,分析了不同楼梯的工作机理.试验结果表明:阻尼支座楼梯通过阻尼支座耗能,改变了楼梯的传力途径和内力分布,而固定支座...     

空间钢构架混凝土框架结构抗震性能试验研究和设计建议

空间钢构架是由横向和斜向缀条与纵向弦杆焊接而成的承重轻钢结构,将空间钢构架替代普通钢筋混凝土结构中的绑扎钢筋骨架,形成空间钢构架混凝土结构。为研究空间钢构架混凝土框架结构的承载力和变形能力、滞回曲线和骨架线、延性、耗能能力等抗震性能指标及其变形和破坏机制,进行了2榀空间钢构架混凝土框架和1榀普通钢筋混凝土框架试件低周反复荷载的对比试验。试验表明:空间钢构架混凝土框架结构的初始刚度与普通钢筋混凝土框架结构的初始刚度基本相同,在试件屈服后,空间钢构架混凝土框架结构的刚度退化程度要比普通钢筋混凝土框架结构缓慢,其延性要比配筋率相同的普通钢筋混凝土框架结构好。结合试验结果及其分析,给出了空间钢构架混凝土框架结构的抗侧力恢复力模型和设计建议。     

型钢混凝土异形柱空间框架地震响应试验研究

为研究型钢混凝土异形柱空间框架的地震响应,首次对缩尺比为1/4的三榀两跨五层框架模型进行地震模拟振动台试验,输入El Centro波、Taft波和兰州波,分析模型的动力特性、应变响应、加速度响应、位移响应、基底剪力和滞回性能。结果表明：强震作用下,型钢混凝土异形柱框架形成典型的梁铰破坏机制,满足“强柱弱梁”的抗震设计要求|随着输入地震波加速度峰值的增大,结构累积损伤逐渐增加,自振频率逐渐降低,阻尼比增大,加速度和位移响应峰值出现时刻向后推迟;结构在进入塑性阶段的过程中发生扭转变形|基底剪力呈现出先快后慢的增长趋势|滞回曲线饱满,表现出良好的耗能能力。型钢混凝土异形柱框架能够满足强柱弱梁和大震不倒的抗震设防要求。     

两边连接薄钢板剪力墙加固损伤RC框架结构抗震性能

为了提高损伤RC框架的抗震性能,采用两边连接薄钢板剪力墙对其进行加固.通过2个1/3缩尺比单跨2层两边连接薄钢板加固损伤RC框架的低周往复加载试验,对其抗震性能进行了研究,并与未损伤RC框架试验结果进行对比分析.结果 表明:设置两边连接钢板剪力墙,可显著提高损伤RC框架的承载力、抗侧刚度和延性;加固后的结构钢板剪力墙屈...     

Seismic performance of prestressed concrete stand structure supporting retractable steel roof

The seismic behavior of a structural system composed of pre-stressed concrete stand supporting a retractable steel roof was studied, which is typically based on the prototype of engineering project of Shanghai Qizhong Tennis Center. By elasto-plastic finite element analysis and shaking table test, the following were investigated: the effects of roof configurations in opening and closing, the effect of pre-stress on the structural seismic response, and the failure mechanism of the spatial stand frame systems featured with circularly arranged columns and inverse-cone type stands. It was found that the roof status has great effect on the natural period, vibration modes, and seismic response of the whole structure, the stand response to horizontal seismic excitation is stronger in roof opening configuration than in closing state, and the response mode is dominantly translational rather than rotational, though the stand is characterized by its fundamentally torsional vibration mode. The study indicated that the pre-stressed inverse-cone stands can keep the system from global side-sway collapse under gravity loads, even in the case that most columns loose moment capacity. __________ Translated from China Civil Engineering Journal, 2007, 40(8): 22–28 [译自: 土木工程学报]