对抗震钢框架板件宽厚比限值与相应的地震作用设计取值的细化和完善

在文献[1]的基本思路和初步结果的基础上,对钢结构中按弹性准则设计的截面,根据腹板屈曲与否对其进行分级;改进、完善和细化了框架截面等级与地震作用取值的对应关系,使之更趋合理;给出了各等级截面的框架以众值烈度地震作用效应表达的地震组合设计式,使实际应用更为方便。     

论地震作用和钢框架板件宽厚比限值的对应关系(上)——我国规范与国际主流规范的地震作用比较

抗震钢框架梁柱截面的板件宽厚比,既是反映钢框架延性的关键指标,也是控制耗钢量的关键指标。框架梁柱截面的板件宽厚比选择,与地震作用下钢框架的受力状态紧密相关。对我国《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）与国际主流规范的设防标准进行比较,讨论我国抗震规范采用“小震”为基准的弹性设计方式,与国际主流规范以“中震”为基准,并按结构性能折减设计地震作用进行结构弹性设计方式之间的异同。进而,详细比较我国抗震规范与欧洲EC8、日本BCJ等国际主流抗震规范的地震作用计算和底部剪力。比较结果表明,我国抗震规范第一水准设防的地震作用FEk,与欧洲EC8规范性能因子q=4时及日本BCJ规范Ds=0.25时的设计地震作用水平比较接近。所分析内容,是合理借鉴国际主流规范,建立适合我国抗震规范体系的地震作用与框架梁柱截面板件宽厚比限值对应关系的基础。     

单层钢结构厂房板件宽厚比限值的选用分析

在单层钢结构厂房设计中,合理选用钢构件宽厚比限值,对厂房的单位耗钢量有很大的意义。为此,GB 50011—2010《抗震规范》引入了"抗震性能化设计"的设计原则,对钢结构设计提出了"高延性-低弹性承载力"和"低延性-高弹性承载力"两类思路。通过计算比较的方式确定板件宽厚比,使设计更加合理。通过解读GB 50011—2010中的相关条文并通过实例计算,以期对设计者在进行单层钢结构厂房设计时选用合理的设计方法提供参考和帮助。     

十字形截面钢异形柱的抗震性能和板件宽厚比限值研究

按照强震区多、高层钢框架结构柱的受力工况,以现行国标型钢组合的工程应用为目标,设计不同轴压比下不同翼缘宽厚比与不同腹板高厚比组合的36个十字形截面钢异形柱模型,模型截面应力相似系数为1,缩尺比为1∶2。考虑试件的初始缺陷和材料非线性,对这些模型系统地进行常轴力、低周反复荷载下的有限元计算。模拟模型的受力、变形、破坏全过程,研究变形模式、破坏模态、滞回性能、承载能力、耗能能力等抗震性能,并分析翼缘宽厚比、腹板高厚比和轴压比对抗震性能的影响规律,对模型的整体抗震性能进行综合评价。最后,基于抗震设计承载力取值和整体抗震性能的要求,提出不同轴压比下,能够在强震区使用的十字形截面钢异形柱翼缘宽厚比与腹板高厚比的组合限值,为工程应用和钢异形柱结构技术规程的编制提供理论依据。     

钢框架节点域的宽厚比限值和基于宽厚比的抗剪承载力验算

对于框架柱节点域,我国规范对其板厚借用美国特殊抗弯框架的规定,而抗剪承载力验算则按日本规范的公式改造。然而,这些泊来的规定,其适用范围和相容性都需要进一步厘清。在重读国外有关节点域研究文献的基础上,梳理欧、美、日等规范的有关规定,通过节点域的正则化宽厚比,把这些国际流行规范的腹板厚度要求归纳到同一坐标系进行讨论,并与一些搜集的试验结果比较。进而,根据"高延性-低弹性承载力"和"低延性-高弹性承载力"两条抗震设计思路,基于节点域的宽厚比,诠释抗剪承载力的验算公式。     

中外抗震设计规范关于钢柱板件宽厚比限值的比较

板件宽厚比对钢结构的抗震性能有着重要影响,同时也是影响钢结构用钢量的一项重要指标,对钢结构的安全性和经济性均有着很重要的意义.目前国内已有不少文献认为我国现行抗震设计规范对梁柱截面板件宽厚比限值的规定尚不够严谨和完善,并对此提出了设计建议.结合中国抗震规范GB50011—2001、美国钢结构抗震规范ANSI/AISC 341—05、日本抗震规范BCJ和欧洲抗震规范Eurocode 8的相关规定,比较研究了中外抗震设计规范对工形截面和箱形截面钢柱板件宽厚比限值规定的异同,分析了中国抗震规范GB50011—2001关于钢柱板件宽厚比限值的合理性,为相关设计和研究提供了参考.     

箱形截面钢压弯构件的滞回性能和板件宽厚比限值研究

本文采用自编的双重非线性壳体有限元程序DNSFEM分析了箱形截面钢压弯构件受常轴力、循环弯矩作用时的循环非线性性能,得到了箱形截面钢压弯构件在常轴力、循环弯矩作用下的滞回性能和主要影响因素,并对强震条件下的板件宽厚比限值提出了建议。     

轴心压杆板件宽厚比限值的统一分析

本文统一分析了轴心压杆三种常用截面的板件宽厚比限值.现行钢结构设计规范对H形截面和箱形截面采用两种不同准则,以致二者宽厚比限值的表达式存在质的区别.在综合运用两种准则并对板件间的约束作用细致分析的基础上,得出一系列实用的宽厚比限值的计算公式.此外,还对承载能力未用足的压杆,提出进一步放宽限值的系数.最后对两本国外新规范进行了评论.     

箱形截面钢短柱在拉压循环荷载作用下的滞回性能和翼缘宽厚比限值

采用自编的双重非线性壳体有限元程序DNSFEM,分析了四边简支板和箱形截面钢短柱的滞回性能,得到了箱形截面钢短柱的翼缘板在强震条件下的宽厚比限值.     

钢桁架的次弯矩和板件宽厚比

通过考察钢桁架拉杆和压杆在次弯矩作用下板件受压屈服而屈曲的可能性,阐明对拉杆板件的宽厚比没有必要加以限制。压杆的板件宽厚比也只是在很窄范围内,即杆件屈曲不起控制作用的情况下,需要从严控制。     

地震作用下钢楼梯对钢框架结构抗震性能影响研究

随着钢结构在现代建筑的广泛应用,人们往往忽略了地震作用下钢结构楼梯在钢框架结构体系中的影响。为了探究钢楼梯对钢框架结构抗震性能的影响,本文利用大型有限元分析软件ETABS建立计算模型,选择主要的控制参数结构周期、位移角、底层剪力和楼梯受力作为研究对象。计算分析表明,钢结构楼梯对整体钢框架结构提供了一定的刚度,在地震作用下,应将钢楼梯的"释放效应"理念应用到未来钢结构抗震设计概念中,以此达到抗震性能设计要求。     

单角钢压杆的肢件宽厚比限值和超限杆的承载力

在采用低碳素结构钢制作单角钢压杆时,肢件宽厚比限值不是需要关心的问题。现在高强度的Q420钢和Q460钢开始在输电塔架中应用,设计工作者不仅要关心宽厚比限值,还要了解超限杆的承载力应如何计算。单角钢压杆的受力情况分为轴压和偏压两类,它们对肢件宽厚比有不同的要求,但现有塔架设计的技术规定并未对此做出区分。根据理论分析和现有文献的试验结果,发现宽厚比限值对轴压单角钢和偏压单角钢有不同意义,分别是防止局部屈曲和防止整体失稳时抗扭性能过低。据此,分别提出两类杆件宽厚比限值和超限杆承载力的计算公式,计算了两批Q460单角钢压杆的承载力,与对应文献试验值符合较好。     

异形柱框架结构轴压比限值的理论分析

1引言 异形柱（截面为：T形、十字形或L形）框架结构体系在我国城市住宅建设应用得越来越多，其抗震性能一直是工程界广为关注的问题。地震作用具有较强的随机性和复杂性，要求在强烈地震作用下结构仍然保持在弹性状态下，不发生破坏是不经济的。既经济又安全的抗震设计是允许在强烈地震作用下破坏，但不应倒塌。因此，提高异形柱框架结构的变形、耗能能力和整体抗倒塌能力，防止“大震”不倒是抗震设计要达到的目标。主要抗侧力构件异形柱的极限破坏应以构件弯曲时主筋受拉屈服破坏为主，应避免变形能差的混凝土首先压溃或剪切破坏，以及钢筋锚固失效和粘结破坏。     

地震作用下隔震钢框架的动力分析

采用SAP2000建立了一个装有叠层橡胶隔震器的三维钢框架有限元模型,并对其进行地震作用下的结构非限性时程分析,通过与没有设置隔震器的抗震结构的对比,得到了一些有意义的结论。     

受压钢构件的板件宽(高)厚比

本文通过对均匀压力作用下的四边简支矩形板在弹性状态下的平衡条件,按不同板件宽厚比求得屈曲应力,并以此为基础,进一步对其它支承条件及弹塑性状态(并考虑残余应力和初弯曲影响)、不同嵌固作用下板的屈曲应力的计算,进行了论述。并具体例述了由板件屈曲应力和构件临界应力等稳条件下工字形、箱形截面受压构件的翼缘和腹板宽(高)厚比的计算,经12个板件屈曲试验论证相符较好;同时,运用弹塑性理论对压弯作用下腹扳受剪、截面塑化不等的工字形、箱形截面构件的翼缘和腹板宽(高)厚比的规范规定,详细作了解说。     

低周反复荷载作用下T形截面钢异形柱抗震性能试验研究

通过8个1∶2缩尺的T形截面钢异型柱在低周反复荷载作用下的拟静力试验,研究了试件的变形形态、破坏模态,得到了试件的滞回曲线、骨架曲线、承载能力、延性性能、耗能能力等抗震性能,分析了翼缘宽厚比、腹板高厚比和轴压比等参数对抗震性能的影响。考虑试件的初始缺陷、材料非线性和几何非线性进行了有限元计算分析。有限元计算和试验结果表明,在轴压比和翼缘宽厚比、腹板高厚比满足限值的条件下,T形截面钢异形柱在罕遇地震作用时,其破坏模态为局部屈曲失稳的塑性破坏,变形以塑性为主且发展较充分,有较高的承载能力,具备较好的延性性能和耗能能力,能够在强震区使用。本研究为工程应用和钢异形柱结构技术规程的编制提供参考。     

低周反复荷载作用下十字形截面钢异形柱抗震性能试验研究

通过对8个1∶2缩尺的十字形截面钢异形柱在低周反复荷载作用下的试验,研究了试件的受力变形形态、破坏模态,得到了试件的滞回曲线、骨架曲线、承载能力、延性性能、耗能能力等,分析了翼缘宽厚比、腹板高厚比和轴压比等参数对抗震性能的影响。考虑试件的初始缺陷、材料非线性和几何非线性进行了有限元分析。有限元计算和试验结果表明,在轴压比和翼缘宽厚比、腹板高厚比满足限值的条件下,十字形截面钢异形柱在罕遇地震作用下,其破坏模态为局部屈曲的塑性破坏,变形以塑性为主且发展充分,具有较高的承载能力,较好的延性和耗能能力,能够在强震区使用。本研究为工程应用和钢异形柱结构技术规程的编制提供参考。     

钢框架结构在地震作用下累积损伤分析及试验研究

钢框架结构在强地震作用下将进入非线性状态,结构的刚度和强度等力学性能随之降低,从而影响到结构以后的抗震性能。因此,如何确定结构在一次或多次地震作用后的力学性能,是结构在多次地震作用下动力分析的重要内容,为了达到这个目的,首先需要确定结构在每次地震作用后各层的累积损伤指数,再通过损伤指数来定量确定结构的剩余刚度和剩余强度。本文通过钢框架结构的多次振动台模拟试验,应用损伤力学理论,建立钢框架结构在地震作用下考虑损伤累积效应的双线性恢复力模型,结构在地震作用下的动力分析采用层间模型,并运用Wilson-θ法进行计算分析,通过试验和计算的对比,在多次地震作用后,由于框架结构的层间模型产生了强度和刚度的退化,考虑损伤累积效应后的计算结果更符合试验结果,最终为地震作用后的结构的修复和抗震能力的评估提供分析基础。     

底部框架-抗震墙房屋斜交框架的水平地震作用计算

推导了底部框架-抗震墙房屋沿任意方向地震时,框架承担水平地震作用的计算公式,可用于斜交底部框架-抗震墙房屋二维分析各榀平面框架的水平地震作用。由于正交底部框架-抗震墙房屋只是斜交底部框架-抗震墙房屋的特例,故方法可作为底部框架-抗震墙房屋二维分析的通用方法。