高强钢组合K型偏心支撑框架耗能梁段长度研究

建立了多个耗能梁段长度不同的高强钢组合K型偏心支撑框架有限元模型,对其滞回性能进行了非线性数值分析,研究了耗能梁段长度对高强钢组合K型偏心支撑框架承载力、强度退化、刚度退化、延性和耗能能力的影响规律.结果表明:耗能梁段长度不同,相应的高强钢组合K型偏心支撑框架抗震性能差异较大.最后,结合承载力、强度、刚度、延性及耗能能力,给出了高强钢组合K型偏心支撑框架相关设计建议,为工程设计提供参考.     

Y形偏心支撑高强钢框架结构抗震性能

在Y形偏心支撑高强钢框架结构抗震性振动台试验的基础上,建立了试验试件的有限元模型,并验证了分析的正确性。设计了一个9层的Y形偏心支撑高强钢框架结构,以耗能梁段长度、耗能梁段腹板高厚比、高跨比为参数,对9层结构进行了非线性动力时程分析,研究了以上参数对结构抗震性能的影响。研究结果表明,改变耗能梁段长度、高跨比对结构层间侧移、耗能梁段性能、框架柱弯矩、耗能能力均有不同程度的影响,对框架柱轴力、基底剪力无显著影响;改变耗能梁段腹板高厚比对结构耗能能力有影响,对结构层间侧移、耗能梁段性能、框架柱受力、基底剪力无显著影响,并给出了相关设计建议。     

高强钢组合K形偏心支撑钢框架抗震性能分析

偏心支撑钢框架设计时需要通过内力放大系数调整梁柱截面以抵抗耗能梁段的应变硬化效应,导致用钢量增大和节点连接困难.根据"相对强弱"的抗震思想,可将高强度钢材引入基本处于弹性的钢框架部分,耗能梁段采用屈服点较低钢材,形成高强钢组合偏心支撑钢框架.为研究这种新型结构的抗震性能和用钢量优势,采用ANSYS对2榀单层剪切屈服机制的K形偏心支撑钢框架进行了非线性有限元分析,其中考虑材料非线性和几何非线性.结果表明在相同应力比设计原则下,对同一耗能梁段采用高强钢框架可以节省约14%的用钢量,而抗震性能与普通偏心支撑钢框架相当.     

Y型偏心支撑钢框架耗能段长度的研究

对不同耗能梁段长度的Y型偏心支撑钢框架的滞回性能进行了非线性有限元分析。结果表明，随着耗能梁段长度的增加，Y型偏心支撑钢框架的强度、刚度、延性和耗能性能均产生了不同程度的退化现象；耗能梁段愈短，其塑性变形愈大，由此而导致耗能梁段过早塑性破坏的可能性也就愈大，而耗能梁段过长则抗震性能较差。最后．根据有限元模拟结果对耗能梁段的长度提出了设计建议。     

Y型偏心支撑钢框架的动力性能研究

Y型偏心支撑钢框架具有很好的抗震耗能能力。采用梁单元与壳单元相结合的非线性有限元分析模型,对Y型偏心支撑钢框架进行弹塑性时程分析,研究耗能梁段的长度和腹板高厚比的变化对结构抗震性能的影响,提出了相应的抗震设计建议。     

V型偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的滞回性能分析

V型偏心支撑钢框架具有很好的抗震性能。为了更好地了解V型偏心支撑框架抗侧力性能和耗能梁段的受力特性,本文针对V型偏心支撑钢框架进行非线性有限元分析。分析结果表明,V型偏心支撑的耗能梁段在加载后期发生剪切屈服型破坏,保证了钢框架其它杆件仍处于弹性,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。     

可替换式偏心支撑钢框架抗震性能

为了研究耗能梁段屈服类型、柱轴压和震后替换耗能梁段对可替换式偏心支撑钢框架抗震性能的影响,采用拟静力循环加载的方法对4个可替换式偏心支撑钢框架进行试验,并从滞回曲线、刚度退化、延性系数和构件应变等方面分析其抗震性能. 结果表明,耗能梁段屈服类型对可替换式偏心支撑钢框架抗震性能影响较大,随着耗能梁段从剪切型过渡到弯曲型,结构的承载能力、延性和耗能能力均呈下降趋势;随着柱轴压的增加,试件的初始刚度和延性系数逐渐降低;震后替换耗能梁段的模型与原模型相比,仅耗能能力有所下降,其余性能变化不大,说明这种结构具有良好的可替换性. 通过对应变分析发现,直至试验结束,耗能梁以外绝大部分区域仍处于弹性阶段,说明耗能梁段作为第一道抗震防线可以保护其他构件.     

K型偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的滞回性能分析

K型偏心支撑钢框架是偏心支撑结构中常用的一种抗震耗能结构形式,偏心支撑结构弹性阶段刚度大,塑性阶段耗能能力强是适用于高烈度震区的一种有效的抗侧力结构体系.根据偏心支撑结构在地震荷载作用下耗能梁段进入塑性的破坏特点,提出了耗能梁段采用曲壳单元和其余构件采用梁单元的非线性有限元模型来分析K型偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的滞回性能和破坏机理,并自编了计算程序.通过有限元模拟计算分析,得到了K型偏心支撑钢框架抗震设计中合理的支撑截面大小、耗能梁段长度、高跨比、加劲肋间距、加劲肋厚度、腹板厚度等设计参数的确定方法.     

端板连接耗能梁段偏心支撑钢框架滞回性能研究

应用ANSYS软件对端板连接耗能梁段偏心支撑钢框架进行非线性有限元分析。采用梁单元和实体单元联合建模,定义点-面接触并使用MPC算法实现梁单元和实体单元的连接。对已有试验试件进行模拟,计算结果与试验结果吻合较好。根据相关研究成果,结合我国现行设计规范,考虑高强螺栓直径及连接端板厚度等参数的影响,设计了8个端板连接耗能梁段偏心支撑钢框架结构模型。有限元分析表明:端板连接耗能梁段偏心支撑钢框架具有良好的延性和耗能能力;螺栓直径过小会导致连接的破坏先于耗能梁段,按照规范设计的连接满足结构受力要求;耗能梁段端板太薄会造成端板变形过大,导致连接节点破坏,建议厚度取值不应小于连接螺栓的直径。     

基于IDA方法的高强钢组合Y型偏心支撑框架的结构影响系数研究

高强钢组合偏心支撑钢框架作为一种新型的抗震结构体系,我国抗震规范中未明确引入相应的结构影响系数.依据我国抗震规范设计了4个多高层高强钢组合Y型偏心支撑钢框架,采用增量动力分析(Incremental Dynamic Analysis)方法确定各算例的性能曲线,基于改进的能力谱方法确定了各算例的结构影响系数R和位移放大系数Cd.研究表明,高强钢组合Y型偏心支撑钢框架在设防烈度和罕遇烈度下变形均满足规范要求;结构影响系数可取R=4.889,位移放大系数可取     

K型偏心支撑钢框架的地震反应分析

偏心支撑结构弹性阶段刚度大,塑性阶段耗能能力强,是适用于高烈度地震区的一种有效的抗侧力结构体系。采用梁单元与壳单元相结合的非线性有限元模型,对K型偏心支撑钢框架进行弹塑性时程分析,研究耗能梁段的长度、腹板高厚比和加劲肋间距的变化对K型偏心支撑钢框架结构抗震性能的影响,提出了相应的抗震设计建议。     

Y型偏心支撑加固震损RC框架的数值模拟

为研究Y型偏心支撑加固震损RC框架的抗震性能,采用有限元程序ABAQUS对RCF-YB1试验试件进行了验证分析.在此基础上系统研究了耗能梁段腹板高度对Y型偏心支撑加固震损RC框架结构抗震性能的影响,重点对比分析了加固后试件的滞回曲线、水平承载力、抗侧刚度、累积滞回耗能.结果表明,针对中等程度损伤的RC框架,采用Y型偏心支撑加固后仍可获得较大的水平承载力和抗侧刚度.此外,Y型偏心支撑的耗能梁段对加固震损RC框架的抗震性能有较大影响,随着耗能梁段腹板高度的增加,试件的水平承载力、抗侧刚度、耗能均呈增大趋势.     

偏心支撑对不规则钢框架结构的抗震性能影响分析

高层建筑偏心支撑钢框架结构作为一种新型结构体系近年来得到迅猛的发展,在地震作用下,偏心支撑钢框架的耗能梁段率先受剪屈服,通过它的塑性变形来耗散地震能量,从而减小结构其他构件的受力,以保证整个结构的安全。本文是从总耗能长度一致的情况下,分析了其对偏心支撑钢框架抗震性能的影响。本文运用有限元分析软件SAP2000,分别对四种形式(人字形、V字形、八字形、单斜杆)的偏心支撑进行分析。     

交叉形和Y形耗能支撑钢框架滞回性能分析

为避免Y型耗能支撑钢框架在地震作用下由于耗能梁段对钢梁及楼层产生的不利影响,提出了一种改进的交叉形耗能支撑钢框架结构.采用ABAQUS6.11有限元分析软件对交形耗能支撑钢框架结构进行了滞回性能分析,并与传统Y形耗能支撑钢框架结构从水平承载力、抗侧刚度和耗能能力三方面进行了对比分析.研究表明：在设计合理的情况下,交叉形耗能支撑钢框架具有较大的抗侧刚度和良好的耗能能力,并且其强度、刚度、耗能能力均优于传统Y形耗能支撑钢框架结构.     

耗能梁段腹板开孔对偏心支撑钢框架抗震性能影响

对一个单层单跨装配式偏心支撑钢框架进行拟静力循环加载试验,并利用ABAQUS软件对试验结果进行非线性数值模拟.在模拟结果正确的基础上建立了5个有限元模型,从承载能力、刚度退化、耗能能力等方面分析耗能梁段腹板开孔率对装配式偏心支撑钢框架力学性能的影响.结果 表明:在单调荷载作用下,耗能梁段腹板开孔率对装配式偏心支撑钢框架...     

带耗能梁段的高强钢框筒结构抗震性能试验研究与数值分析

为了研究带可更换剪切型耗能梁段的高强钢框筒结构（HSS-FTS-RSL）的抗震性能,设计了2：3缩尺子结构试验试件,对其进行低周往复加载,研究其破坏模式、滞回性能及耗能梁段的可更换能力。基于OpenSees建立了HSS-FTS-RSL结构的简化数值分析模型,数值分析结果与试验结果吻合良好。建立了3种不同耗能梁段布置方式的HSS-FTS-RSL整体结构简化数值模型,对其进行非线性时程分析。结果表明：HSS-FTS-RSL子结构试件具有良好的抗震性能,在循环荷载下表现为耗能梁段的破坏;更换耗能梁段不会影响结构的抗震性能;结构在地震作用下的变形满足规范限制要求;在构件截面尺寸相同,即相同用钢量的前提下,采用高强钢可以有效降低构件的应力水平;耗能梁段最大可更换残余层间侧移角为0.41%,且在大震后整体结构残余层间侧移角为0.028%~0.148%,可以实现耗能梁段的更换;基于不同耗能梁段布置方式的HSS-FTS-RSL分析结果,建议HSS-FTS-RSL结构耗能梁段采用三跨间隔布置。     

装配式三层K形偏心支撑钢框架抗震性能研究

为研究装配式三层K形偏心支撑钢框架在低周循环荷载作用下的滞回性能和耗能特性,对三层K形装配式偏心支撑平面钢框架进行拟静力试验,并对3个不同耗能梁长度模型进行有限元非线性分析,主要研究破坏形式、滞回性能、刚度退化率、极限承载能力、延性系数和耗能能力等.结果表明,滞回曲线呈现出一定的"捏缩"现象,随着耗能梁长度增加,框架极...     

Y形高强钢组合偏心支撑框架结构恢复力模型研究

基于剪切屈服型Y形高强钢组合偏心支撑框架低周往复加载试验的试验结果,通过理论分析,得到了以屈服点和极限点为特征点并且考虑刚度退化的双折线恢复力模型,并给出了各特征点参数和各阶段刚度的计算公式.分析结果表明:由该恢复力模型计算所得曲线与试验曲线较为接近,可为剪切屈服型Y形高强钢组合偏心支撑框架结构抗震性能评估和动力弹塑性分析提供参考.     

强震下K型偏心支撑钢框架滞回能需求层间分布

选用10条远场和10条近场地震波对K型偏心支撑钢框架进行了非线性动力时程分析,探索了远场与近场地震下结构滞回能层间分布规律.研究表明,K型偏心支撑钢框架的主要耗能区域分布在耗能梁段;近场地震对结构滞回能需求及滞回能层间分布有较大影响,对各构件耗散的滞回能占总滞回耗能的比值也有很大影响.根据非线性时程分析结果,提出了K型偏心支撑钢框架滞回能层间分布系数的简化计算公式.     

耗能梁段的构造对K型偏心支撑钢框架受力性能的影响

对具有不同加劲肋间距和厚度的K型偏心支撑钢框架的滞回性能与耗能梁段的破坏模式进行了非线性有限元分析,结果表明:腹板加劲肋可加强腹板的抗剪刚度,阻止或延缓对角拉伸带的形成,同时减少由于腹板反复屈曲变形所产生的刚度和承载力退化,使耗能梁段的耗能能力能够得以充分发挥.厚度较小的加劲肋对耗能梁段腹板的受剪刚度和屈曲后的强度贡献亦较小,其在耗能梁段腹板达到剪切屈服时不能有效地阻止腹板屈曲变形的发展,最终导致框架的耗能性能下降,而加劲肋过厚则对框架的受力性能无明显改善.并根据有限元模拟结果对耗能梁段的构造提出了设计建议.