支撑长细比对人字形中心支撑钢框架结构影响系数的影响

为考察支撑长细比对中心支撑钢框架结构影响系数的影响,设计支撑长细比不同的4个人字形中心支撑钢框架并通过增量动力分析计算其结构影响系数。结果表明,对于按照我国规范设计的普通中心支撑钢框架,随着支撑长细比的增加,结构影响系数R逐渐减小;而对于欧美规范中的特殊中心支撑钢框架则并非如此。     

中心支撑-框架钢结构设计与研究

对人字形中心支撑-框架结构的抗震设计进行研究。在不同的支撑长细比下,支撑受压屈曲后的强度退化程度是不同的。根据我国抗震规范规定的设计支撑强度的方法,当取不同的长细比λ时,会产生不同的结构初始刚度和变幅很大的强度值,且工程设计很复杂。为此,提出一新的支撑强度设计方法,并认为人字形中心支撑的强度是由一侧杆受压后屈曲强度与另一侧杆的受拉屈服强度两部分构成。新的设计方法确保了结构初始刚度和强度不受支撑长细比影响。建议方法的优点还在于其能够较好地控制最大层间位移角。最后,深入探讨了多层钢支撑-框架结构出现薄弱层的问题。     

支撑长细比及节点板对中心支撑钢框架抗震性能的影响

支撑作为中心支撑框架主要的抗侧力构件,其性能对整体结构的抗震性能影响较大,其中支撑的长细比是影响支撑性能的关键因素。节点板作为连接支撑与框架常用的连接构件,对体系的刚度也有一定的影响。利用OpenSees建立了考虑节点板作用的3层1跨的中心支撑框架模型,并与试验结果进行对比验证其可靠性。在此模型的基础上对中心支撑框架是否考虑节点板作用及其长细比对整体抗震性能的影响进行了弹塑性时程分析及易损性分析。分析结果表明,在设计过程中考虑节点板的作用,将有利于合理地评估中心支撑框架的抗震性能。我国《建筑抗震设计规范》对长细比的限值过于保守,使得在罕遇地震下支撑仍处于弹性范围内,没有充分发挥其性能。因此,建议适当增大中心支撑框架的支撑长细比,从而保证支撑充分发挥其性能,并减小结构的地震作用。     

偏心钢支撑-钢筋混凝土框架的侧移和地震反应

通过对偏心支撑钢筋混凝土框架试验结果的分析以及性能设计和抗震设计位移控制的比较,对其抗震设计中的变形和性能进行研究。为满足性能设计和三水准抗震设计要求,偏心支撑框架结构的侧移限值应比纯框架结构更严格,而且使得支撑的受压屈曲控制在第一水准位移后,将有利于抗震性能的改善。由于偏心钢支撑的作用,偏心支撑框架结构中柱的剪力明显减小,侧向刚度增大,从而有效地避免了框架结构在地震中柱的剪切破坏和过大的侧移。偏心支撑框架结构的地震反应如最大侧移、最大速度、最大加速度明显降低,结果表明,K型支撑是理想的抗震布置方式。     

钢管混凝土框架结构抗震性能的试验研究

按照现行规范的有关规定设计制作了一榀两跨 3层钢梁 圆钢管混凝土柱的钢管混凝土框架结构模型 ,并通过施加恒定竖向荷载和低周反复水平荷载 ,对模型框架进行了抗震性能试验研究。结果表明 ,基于现行规范所设计的钢管混凝土框架在地震时能形成梁铰破坏机制 ,框架的变形能力、承载能力、延性、耗能能力等受力性能均满足延性框架的抗震要求 ,且模型框架的有效延性系数达到了 7 5 4,远大于一般延性框架延性系数应不小于 4 0的要求。由此可以得出结论 ,钢管混凝土框架结构的抗震性能优于钢筋混凝土框架结构和钢框架结构 ,可在我国中高层住宅建筑中推广应用     

钢筋混凝土框架——斜撑结构体系抗震分析

在各种钢筋混凝土结构体系中,框架结构是抗震性能比较差的一种,其主要原因是框架结构只有一道抗震防线.目前在混凝土框架结构中增加抗震防线的结构有混凝土框架—剪力墙结构和钢支撑—混凝土框架结构.在钢框架结构中增加抗震防线的结构有框架—中心支撑结构和框架—偏心支撑结构.本文吸取上述各种结构的优点,提出在混凝土框架结构中增加混凝土斜撑,由混凝土框架和混凝土斜撑组合成一种新的抗侧力结构体系:混凝土框架一斜撑结构.本文通过与同类结构的对比及试设计计算结果分析,来论证这种新的结构体系符合抗震规范对结构体系的各项要求,在抗震性能及经济适用等方面都具有一定的优越性,可以应用到实际工程中.     

采用BRB伸臂桁架的某超高层钢结构抗震性能分析

位于8度区某高度为280m超高层钢结构采用内外筒方钢管混凝土框架-中心钢支撑(部分防屈曲支撑BRB)-伸臂桁架-环带桁架结构体系,共设置了863根普通钢支撑,并在结构底部加强区部分斜撑处和伸臂桁架腹杆处一共设置了104根防屈曲支撑.通过有限元法对普通钢支撑拉压不对称进行分析模拟.结果表明初始几何缺陷对普通钢支撑轴力的影响较大,长细比越大受压承载力下降越显著.采用ABAQUS对该结构进行了动力弹塑性时程分析,对结构在罕遇地震作用下的抗震性能进行了论证分析.结果表明,该结构满足"大震不倒"的抗震设防目标.     

钢支撑布置方案对掉层框架结构抗震性能影响研究

为了研究钢支撑不同布置方案对掉层框架结构抗震性能的影响,本文设计了一多层和一高层掉层框架结构,分别对其考虑不同的支撑布置位置和支撑与掉层框架间的抗侧刚度比,并在SAP2000中通过弹性反应谱分析和动力弹塑性时程分析进行了研究。分析结果表明合理布置的钢支撑能够使结构上接地层剪力分布更加均匀,使结构扭转位移比和层间位移角明显降低,使结构构件出铰情况得到改善。为使钢支撑充分发挥其性能,本文建议支撑在平面上宜沿掉层框架结构掉层部分外侧两个角柱的两个主轴方向分别布置,在立面上宜从下接地端开始向上连续布置到结构顺坡向和横坡向的薄弱层位置;钢支撑-掉层框架结构经济合理的抗侧刚度比范围宜取0.5～1.5。     

隅撑支撑钢框架的抗震性能分析

为研究隅撑支撑钢框架结构的抗震性能,对纯框架（MRF）、中心支撑框架（CBF）、偏心支撑框架（EBF）和隅撑支撑框架（KBF）等主要框架结构形式的内力进行分析并进行有限元分析对比。结果表明：隅撑支撑钢框架结构的受力性能与耗能能力都要比其他类型的框架形式要好。在相同条件下,KBF比其他形式的框架结构具有更好的抗震性能,因此隅撑支撑钢框架结构是一种良好的结构形式。     

防屈曲支撑框架体系按延性方法设计与按现行规范设计对比

简要介绍了我国抗震设计方法的历史沿革、结构延性设计的基本理念以及必要性,介绍了防屈曲支撑框架结构的概念、受力原理。引入了结构体系延性调整系数γRS,介绍了延性设计方法对梁柱节点、构件截面宽厚比、长细比以及层间位移的要求。本文主要是为了得到在抗震设计中采用本文方法设计工程项目时的经济指标,因此工作重点放在按照延性设计方法设计实际工程以及与按现行规范设计的比较中。论文给出了13层试设计算例设计对比。利用MTS软件分别按延性设计方法以及按现行规范对一个13层防屈曲支撑框架结构算例进行试设计,对按两种方法进行设计得出的各个结果进行对比,讨论按延性设计方法设计结构的优越性。     

焊接工字形截面钢支撑低周疲劳性能试验研究

通过21根铰支焊接工字形截面支撑在6倍试件的受拉屈服位移幅值下的对称循环轴向加载试验,研究了具有不同几何特性的该类支撑构件的低周疲劳和耗能性能。研究发现,支撑翼缘直到断裂的疲劳损伤发展过程可分为可见裂纹萌生,穿透裂纹形成和穿透裂纹扩展3个阶段,并根据试验数据提出了估算支撑构件疲劳寿命和循环耗能能力的经验公式。统计分析表明,裂纹萌生疲劳寿命与弹塑性局部屈曲密切相关,当支撑翼缘的宽厚比越小,支撑的长细比越大时,其裂纹萌生疲劳寿命就越长。试验还表明,低周疲劳性能较优的支撑构件亦具有较高的耗能能力。为了防止框架-中心支撑结构中的支撑构件在强震下过早发生断裂破坏,在实际设计中除要限制板件的宽厚比之外,还应适当放宽现行规范对支撑构件长细比的限制。     

具有双对称截面的双轴加载薄壁楔形梁柱的性能分析

纵向加劲肋可以有效提高方形或矩形薄壁钢管混凝土柱的整体性能。主要讨论轴压下加劲方形短柱的非线性分析与设计。运用有限元程序ABAQUS进行非线性分析。关于荷载-位移曲线和极限强度的试验与分析结果具有良好的一致性。运用这个模型同时也对柱的性能进行了研究,讨论板的宽厚比限值和加劲肋刚度需求,以及运用现有规范预测加劲复合柱承载能力的可行性。     

双轴对称薄壁锥形柱轴心受压的极限承载力

薄壁工字型锥形构件的性能由构件长细比和板单元宽厚比决定。本文对这种交互效应进行了理论研究。构建了一个具有几何非线性的非线性有限元模型进行计算。选取了大量具有不同宽厚比的翼缘和腹板,以及具有不同长细比的构件进行研究,归纳出较完整的极限强度-长细比曲线,和不同的破坏模式。根据设计目的得出一系列的曲线。最后,提出了锥形细长工字型构件(整个截面)的轴心极限承载力经验公式。这个方程简化了有效宽度的计算,提供更灵活的设计方法。     

A numerical study on local buckling and energy dissipation of CHS seismic bracing

Seismic provisions for steel buildings present limiting width-thickness and slenderness ratios for bracing members, most of which were established based on experimental observations. A finite element study has been undertaken to evaluate these limits for pin-ended circular hollow section (CHS) steel braces. Uncertainties in modeling and quantification arise in the simulation of cyclic brace buckling. A finite element modeling procedure was developed and calibrated using existing experimental data. Sensitivity of the finite element analysis results to the uncertainties in modeling and quantification methods were studied in detail. A parametric study was conducted utilizing the calibrated modeling technique. Fifty four CHS brace models possessing different diameter-to-thickness ratios varying from 5 to 30 and slenderness ratios varying from 40 to 200 were analyzed. The effect of cyclic hardening modulus on the response of braces was explored. In all analysis, the models were subjected to reversed cyclic displacements up to ten times the yield displacement. In this paper, the results are presented in terms of the ductility level attained by the member at the onset of local buckling. It is shown that local buckling of the section is not only a function of the diameter-to-thickness ratio but is also influenced by the slenderness ratio of the member. Moreover, the amount of hardening modulus was found to affect the local buckling response significantly. The need to include this material property into seismic provisions is demonstrated. Finally, the hysteretic energy dissipated by the member was quantified for each displacement excursion.     

Ultimate capacity of battened columns composed of four equal slender angles

Cold-formed steel structural members play a great role in modern steel structures due to their high strength and light weight. The behavior and strength of battened column members composed of slender angle sections are mainly governed by local buckling of angle legs or torsional buckling of the angle between batten plates. Moreover, local buckling depends on the interaction between the width–thickness ratio of angle leg, overall slenderness ratio of angle between batten plates and overall slenderness of column. Theoretical study has been carried out by a nonlinear material and geometrical finite element model. Numerous cases of slender battened column sections having different width–thickness angle leg ratios, overall slenderness ratios between batten plates and overall slenderness ratios are chosen in this study. Complete ultimate strength curves are drawn and different failure modes are studied by taking different member lengths, which produce local or torsional buckling of single angles between batten plates or overall buckling of the member. Empirical equations for the effect of shear deformation factor and the ultimate axial load capacities of members formed of battened slender angle sections are proposed. Strengths of axially loaded battened members predicted using finite element as well as the proposed empirical equations is compared with the design strengths obtained using North American and European codes. It is concluded that the design strengths predicted by North American and European codes are generally conservative, and these design rules have been shown to be reliable using reliability analysis.     

四肢拼合冷弯薄壁型钢截面立柱轴压性能试验研究及数值分析

对不同长细比的8根四肢拼合冷弯薄壁型钢截面立柱的轴压性能进行试验研究,在试验研究的基础上建立考虑材料、几何和接触非线性的有限元模型,并通过对试验试件的数值模拟,验证有限元方法的正确性。采用数值方法分析长细比、连接螺钉间距、截面翼缘宽厚比对四肢拼合冷弯薄壁型钢截面立柱轴压性能的影响。结果表明:试件最终破坏均呈现局部屈曲和畸变屈曲的破坏模式;四肢拼合冷弯薄壁型钢截面立柱的轴压性能具有"1×4≥4"的拼合效应;随着长细比的增大,四肢拼合立柱的最大承载力和刚度逐渐降低;当螺钉间距在150～450mm之间变化时,四肢拼合立柱的最大承载力和刚度变化不大;减小四肢拼合立柱截面的翼缘宽厚比,可以显著提高其最大承载力。     

论高强度钢压杆稳定计算中的屈服强度因数

《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）关于压杆稳定计算的规定一般以Q235钢为基础,并通过引入屈服强度因数ξ=（fy/235）^1/2使其适用于高强度钢压杆。但是,这一因数的运用在很多情况下过于简单化,致使高强度钢压杆承载潜力不能充分发挥。本文对轴压构件的板件进行的综合分析表明,中等和大长细比构件的板件宽厚比限值只有一部分需要和因数ξ挂钩。此项分析同时采取了两种准则,并考虑了构件初弯曲的影响。格构式轴压构件剪力分析表明,现行规范的公式（5.1.6）的因数ξ可以删去。此外,单边连接的单角钢压杆简化为轴压构件时,等效长细比只要部分乘以因数ξ即可。     

关于钢结构抗震设计中轴心受压支撑长细比问题的讨论

在简要阐述钢结构稳定理论的基础上,结合有关规范和试验资料,讨论钢结构抗震设计时轴心受压支撑构件的长细比限值及抗震承载力验算时不同钢种的长细比修正问题,指出在弹性屈曲范围的长细比不应进行钢号修正。     

角钢、剖分T型钢压杆的弯扭屈曲(1)

单轴对称的角钢、Ｔ型钢压杆有必要做弯扭屈曲验算。计算方法宜采用换算长细比法。利用截面特性的近似值得出单角钢和双角钢构件的实用计算公式。这些公式虽然由弹性稳定理论导出,和非弹性范围内的试验结果也吻合较好。此外,通过对计算结果的分析,建议长细比不大的构件不宜用宽厚比大的型钢规格。     

薄腹工字形截面轴压构件有效面积计算方法比较

对各国规范以及Winter公式关于工字形截面构件有效宽度的计算公式进行简要介绍,并采用各国规范方法和有限元数值模拟对腹板不同宽厚比和构件不同长细比的工字形截面轴压构件有效面积进行计算和分析。结果表明:《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002)在腹板宽厚比较大时有效面积过于保守,《钢结构设计规范》(GB50017—2003)、欧洲规范(E3-1.5:2006)对于长细比较大构件有效面积过于保守,《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018—2002)、美国规范(AISC:2005)以及Winter公式与数值结果吻合较好,且有一定的安全度,建议对于薄腹工字形截面轴压构件有效面积可采用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018—2002)计算方法进行计算。