高地震烈度区混凝土框架-屈曲约束支撑结构应用研究

结合某高地震烈度区工程,对混凝土框架-屈曲约束支撑结构的抗震设计方法以及相关问题进行了研究。分析了混凝土框架-屈曲约束支撑结构的最大适用高度、合理的附加刚度、适宜的层间位移角限值,并通过罕遇地震下的弹塑性时程分析考察结构的抗震性能。结果表明:混凝土框架-屈曲约束支撑结构的抗震性能优于纯混凝土结构,主体混凝土框架更容易成为"损伤可控结构",实现震后可恢复性;建议混凝土框架-屈曲约束支撑结构的最大适用高度按混凝土框架结构和框架-抗震墙结构二者最大适用高度的平均值采用;为控制主体混凝土框架的损伤,屈曲约束支撑按刚度分配的地震倾覆力矩宜大于结构总地震倾覆力矩的50%,在各层承担的楼层地震剪力不宜小于30%;建议屈曲约束支撑的附加刚度比控制在1左右,延性系数不小于3;混凝土框架-屈曲约束支撑结构相对于混凝土框架结构的层间位移角限值,在多遇地震下应根据支撑不屈服的要求做适当调整。     

基于位移的屈曲约束支撑混凝土框架结构抗震设计方法

采用基于位移的抗震设计方法对屈曲约束支撑混凝土框架进行抗震设计,采用线性侧移曲线,基于弹塑性位移反应谱求得结构的屈服基底剪力,对屈曲约束支撑进行设计。按照此方法分别设计5层和10层屈曲约束支撑混凝土框架结构,并对设计结果进行Pushover分析和动力时程分析。结果表明:屈曲约束支撑可有效控制结构的位移,结构的侧移模式与假定基本一致,可实现屈曲约束支撑混凝土框架的抗震性能设计。     

屈曲约束支撑装配式混凝土框架结构抗震性能试验研究

消能减震技术能有效地提高装配式混凝土结构的整体抗震性能,改善其破坏模式。然而,目前对屈曲约束支撑装配式混凝土框架结构尚缺乏试验研究。为了获悉屈曲约束支撑装配式混凝土框架的抗震性能和破坏机理,文章进行3榀屈曲约束支撑装配式混凝土框架和1榀现浇混凝土框架的低周反复荷载试验。研究了地震作用下采用整体式和暗牛腿式预制混凝土梁柱节点的屈曲约束支撑装配式混凝土框架抗震性能,观察和记录试验现象和破坏特征,对各试件的滞回曲线、刚度退化、耗能能力、骨架曲线和延性系数等进行对比分析。试验结果表明：屈曲约束支撑装配式混凝土框架具有良好的耗能能力和延性,能量耗散系数E=1.464?1.759,延性系数?=3.02~3.61,屈曲约束支撑可以有效地提高装配式混凝土框架的抗震性能,改善其失效模式;研发的支撑与梁柱连接节点的连接构造可以有效地实现屈曲约束支撑与装配式混凝土框架在地震作用下的协同受力。文中研究成果将为屈曲约束支撑在多高层装配式混凝土结构中的设计和应用提供科学依据。     

屈曲约束支撑装配式钢管混凝土组合框架抗震试验性能研究

屈曲约束支撑可以有效地提高装配式钢管混凝土组合框架的抗侧移刚度和耗能减震作用。为研究地震作用下屈曲约束支撑装配式钢管混凝土组合框架的抗震性能和破坏机理,进行两层单跨屈曲约束支撑单边螺栓端板连接钢管混凝土组合框架的水平低周反复荷载试验。考察柱截面类型和端板形式对结构整体抗震性能的影响。记录和研究了此类混合结构的破坏形式和水平荷载-水平位移滞回曲线,分析和评价其骨架曲线、强度和刚度退化规律、延性和耗能等。试验研究表明,在柱截面含钢率相同条件下,抗侧移体系采用屈曲约束支撑,梁柱连接采用单边螺栓端板连接方式,屈曲约束支撑方钢管混凝土组合框架的水平承载力和初始抗侧刚度大于屈曲约束支撑圆钢管混凝土组合框架,但是其延性和耗能能力反之。试验和分析结果表明：屈曲约束支撑装配式钢管混凝土组合框架结构具有良好的抗震性能,较大的可变形能力和耗能能力,可以在多高层建筑结构中应用和推广。     

屈曲约束支撑在侧向刚度不规则结构中的应用

介绍了因结构层高差异较大导致侧向刚度不规则的工程设计难点,综合对比混凝土框架结构、框架–剪力墙结构、框架–普通钢支撑结构及框架–屈曲约束支撑结构对于此类工程的应用特点。对比结果表明框架–屈曲约束支撑结构适用此类工程。对框架–屈曲约束支撑结构进行模拟计算,分析侧向刚度及抗剪承载力计算结果,均满足规范要求。实现了框架–屈曲约束支撑结构体系从概念设计到模拟计算的过程。     

扬州中学实验楼结构消能减震性能分析

扬州中学实验楼作为重点设防类建筑,采用屈曲约束支撑-混凝土框架结构体系,共使用了78套由低屈服强度软钢钢芯制作而成的屈曲约束支撑。采用PERFORM 3D程序对实验楼在罕遇地震作用下进行的弹塑性动力分析的结果表明,屈曲约束支撑的地震耗能占总结构耗能的比例最高达到40%,框架部分承担的地震剪力有效减小,混凝土框架结构进入塑性损伤比例有效减小,说明屈曲约束支撑的消能减震作用有效地保护了主体结构。     

中关村国防科技园A栋综合楼超限结构设计

中关村国防科技园A栋综合楼是一栋特点鲜明的平面细腰形高层建筑,采用传统框架-剪力墙结构扭转效应明显,建筑四角框架成为第一道抗震防线,结构体系存在安全隐患。通过计算对比分析,确定采用局部屈曲约束支撑框架与位于平面细腰部位的混凝土筒体组成的框架-剪力墙结构体系。设计过程中对屈曲约束支撑的布置原则、抗震性能改善效果及连接节点的抗震性能进行了详细的分析,对一些关键构件明确了加强措施。分析结果表明,屈曲约束支撑减震技术与传统混凝土结构体系有机结合,有效地改善了结构性态,提高了整体结构的抗扭、抗震性能。     

附加屈曲约束支撑的混凝土框架抗震分析

附加屈曲约束支撑应用于混凝土框架结构体系之中,大大提高了整体结构的抗剪强度及抗侧刚度,对结构的层间位移及总体位移的减小有积极作用。附加屈曲约束支撑用于框架之中后,体系的滞回曲线更加饱满,大大提高了结构耗能能力。支撑框架的骨架线的下降段也突破传统的局限,伴随位移的增加,其下降程度大大减缓。本文对附加屈曲约束支撑的混凝土框架抗震设计相关问题进行了探讨分析。     

屈曲约束支撑在某会展中心工程中的应用研究

某会展中心采用钢管混凝土框架-屈曲约束支撑结构体系,主体结构跨度大、层高大且平面不规则.屈曲约束支撑作为耗能构件,分别应用在结构框架及大跨延性桁架两个部分.采用SAP2000软件进行动力弹塑性时程分析,考察罕遇地震作用下结构的性能.计算结果表明:屈曲约束支撑可以显著提高结构的侧向刚度、延性及耗能能力;结构在罕遇地震作用下具有良好的抗震性能,能够满足规范的要求.     

基于节点性能的屈曲约束支撑混凝土框架抗震性能分析

为分析带支撑梁柱节点对屈曲约束支撑混凝土框架体系抗震性能的影响,建立了考虑节点性能影响的屈曲约束支撑混凝土框架模型。分别采用有限元软件OpenSEES和ABAQUS对框架中普通梁柱节点和带支撑梁柱节点进行模拟分析,证明了建模的合理性。在此基础上,用OpenSEES对三种形式的支撑框架结构的抗震性能进行对比分析,同时采用逐步增量时程分析方法对考虑支撑与梁柱节点的屈曲约束支撑混凝土框架的抗震性能进行全面评估。结果表明:所采用的带支撑梁柱节点具有良好的承载能力,考虑节点性能的支撑框架能够提高模拟精度和真实反映结构的地震反应。     

屈曲约束支撑在高层钢结构住宅中的应用

某高层钢结构住宅楼高48.6m,结构体系采用钢框架-支撑结构,主要抗侧力构件采用屈曲约束支撑。通过多种结构形式的对比分析阐述了框架-屈曲约束支撑结构体系地震作用效应小、塑性耗能能力优等结构特征。阐述了屈曲约束支撑设计控制内力的确定和支撑杆件与框架梁、柱连接节点设计等关键技术。通过多遇地震作用下结构整体计算分析、中震弹性分析和不考虑屈曲约束支撑作用的纯框架结构抗震验算,得出框架-屈曲约束支撑结构体系抗震性能优越、技术经济指标合理的结论。     

高层钢管混凝土框架-屈曲约束支撑结构多因素减震效果研究

屈曲约束支撑的合理布置及运用后的减震效果是业内较为关注的问题,针对高层钢管混凝土框架-中心支撑结构,设计若干方案开展了平立面布置研究、不同烈度减震效果研究、不同高度减震效果研究和不同性能目标减震效果研究。结果表明:高层钢管混凝土框架-屈曲约束支撑结构中屈曲约束支撑连续布置在结构边跨中部减震效果较优,分散布置在角部减震效果较差;立面由下至上布置1/2～3/4高度楼层减震效果较优;7度、8度区较9度区减震效果较优;结构高度较高的长周期结构减震效果较优;结构性能目标等级低时减震效果较优。     

内嵌双阶段装配式防屈曲支撑的钢框架-支撑结构抗震性能评估

为研究新型内芯可更换的双屈服点装配式防屈曲约束支撑对装配式钢框架-支撑结构抗震性能的影响，首先采用有限元软件Perform-3D建立了普通支撑、防屈曲支撑和新型内芯可更换的双屈服点装配式防屈曲约束支撑的有限元模型，并验证了建模方式的准确性；之后在此基础上建立内嵌新型内芯可更换的双屈服点装配式防屈曲支撑的钢框架-支撑结构有限元模型，并采用弹塑性时程分析方法对普通钢框架结构、钢框架-普通支撑结构、钢框架-防屈曲支撑结构、内嵌新型双屈服点装配式防屈曲支撑的钢框架-支撑结构的抗震性能展开研究。分析结果表明：Perform-3D能准确模拟普通钢支撑、普通防屈曲支撑及新型内芯可更换的双屈服点装配式防屈曲支撑；内嵌新型双屈服点防屈曲支撑的钢框架-支撑结构在最大层间位移角和结构顶层位移、基底剪力上均优于其他结构，新型内芯可更换的双屈服点装配式防屈曲约束支撑在地震作用下起到了重要的作用，它主要通过新型内芯可更换的双屈服点装配式防屈曲约束支撑来耗能，这说明内嵌新型内芯可更换的双屈服点装配式防屈曲支撑的钢框架-支撑结构具有良好的抗震性能。     

某超限高层钢框架-屈曲约束支撑结构设计

为满足上海市对新建单体预制装配率的指标要求,某新建高层建筑采用了钢框架-屈曲约束支撑结构。该结构属于超限高层,主要存在扭转不规则、楼板局部不连续和竖向不规则等不规则项。主要介绍了主体结构的设计思路和超限分析情况,重点介绍了平面开大洞处的楼板应力、大跨度区域楼板振动以及屈曲约束支撑在罕遇地震下的耗能能力,结果表明各项分析指标均满足规范要求,屈曲约束支撑具有良好的耗能能力。最后介绍了本工程钢框架-屈曲约束支撑延伸至基础底板时所涉及的主要节点构造,并给出了一种改进的混凝土梁-型钢混凝土柱连接节点形式,该节点构造合理、连接可靠、施工方便、且不影响建筑功能,可供同类工程设计参考。     

海口机场综合交通中心钢框架-屈曲约束支撑结构抗震性能分析

采用钢框架-屈曲约束支撑结构体系以增强整体结构的抗震性能;在小震作用下,通过对钢框架和屈曲约束支撑结构进行弹性对比分析,表明屈曲约束支撑能更有效提高结构的平动、抗扭刚度;采用SAUSAGE对设屈曲约束支撑结构进行大震下的动力弹塑性分析,研究结构在大震下塑性发展过程、滞回曲线、最大层间位移角及能量消耗分布情况,表明屈曲约束支撑耗能占比较大,能有效保护主体结构;用ABAQUS对典型支撑连接节点进行有限元分析,保证节点在大震下保持弹性,表明整体结构和节点满足大震下的变形和承载力要求。     

附加减震钢框架的加固混凝土框架结构抗震性能试验研究

为提高既有混凝土框架抗震性能,在不显著增加既有结构构件受力的同时,在混凝土框架外部增设钢框架并设置屈曲约束支撑。设计并制作1榀纯混凝土框架和2榀设置附加减震钢框架的混凝土框架,通过低周往复加载试验,研究其开裂和破坏状态、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、等效阻尼比以及钢筋混凝土梁、附加钢框架的应变发展等。试验结果表明：增设附加减震框架后,结构破坏机制更加合理,屈曲约束支撑耗能性能稳定,加固后结构的滞回曲线饱满;采用外部附加钢框架加固钢筋混凝土框架,可提高既有混凝土框架结构的受剪承载能力至3倍以上,既有结构、外部附加钢框架和屈曲约束支撑可协同工作,在设防目标下可避免混凝土柱发生压剪脆性破坏;最后对附加减震框架改进连接构造设计提出了建议。     

屈曲约束支撑在底部框架-抗震墙砌体结构抗震加固中的应用研究北大核心CSCD

底部框架-抗震墙砌体结构(底框结构)底层钢筋混凝土框架与上部砌体墙之间刚度差异较大,底层钢筋混凝土框架在地震中易发生破坏。针对底框结构抗震性能较差的缺点,采用屈曲约束支撑对某幢底框结构房屋进行抗震加固,建立设置屈曲约束支撑的底框结构计算模型,应用反应谱及时程分析方法对该结构进行计算分析。结果表明,设置屈曲约束支撑能够有效减小底框结构刚度差异,降低结构地震响应,提高底框结构抗震性能;采用屈曲约束支撑加固方案具有施工简单、周期短等优点,可供底框结构抗震加固时参考使用。     

屈曲约束支撑在底部框架-抗震墙砌体结构抗震加固中的应用研究

底部框架-抗震墙砌体结构(底框结构)底层钢筋混凝土框架与上部砌体墙之间刚度差异较大,底层钢筋混凝土框架在地震中易发生破坏。针对底框结构抗震性能较差的缺点,采用屈曲约束支撑对某幢底框结构房屋进行抗震加固,建立设置屈曲约束支撑的底框结构计算模型,应用反应谱及时程分析方法对该结构进行计算分析。结果表明,设置屈曲约束支撑能够有效减小底框结构刚度差异,降低结构地震响应,提高底框结构抗震性能;采用屈曲约束支撑加固方案具有施工简单、周期短等优点,可供底框结构抗震加固时参考使用。     

人民日报社报刊综合业务楼施工模拟分析

人民日报社报刊综合业务楼是一体型复杂的高层钢结构建筑,采用钢框架加屈曲约束支撑的结构形式。结构部分关键的竖向构件呈弧形外凸,二阶效应明显,且在竖向荷载作用下即表现出较大的水平和竖向变形;主要抗侧力构件约束屈曲支撑的施工安装顺序对其自身及边缘框架构件的性能也有较大影响;外框柱采用钢管混凝土柱,混凝土徐变对其极限承载力也有削弱。采用施工过程模拟分析技术,揭示了结构在真实施工过程中的变形和受力过程。通过屈曲约束支撑多种安装顺序的分析对比,找出屈曲约束支撑的最佳安装方案,钢管混凝土柱考虑徐变后的强度储备也得到验证。     

混凝土框架-屈曲约束钢板墙结构的位移限值

将屈曲约束钢板墙作为抗侧力构件和耗能构件应用于钢筋混凝土框架结构,即形成混凝土框架-屈曲约束钢板墙结构体系。目前对这类结构在水平荷载作用下的位移限值并未进行研究,规范也无相关规定。利用模型试验和数值模拟的方法,对混凝土框架-屈曲约束钢板墙结构的受力性能进行了研究。分析了这种新型混合结构体系的受力过程与受力特点,并给出了弹性和弹塑性层间位移角限值的建议取值。建议混凝土框架-屈曲约束钢板墙结构的弹性层间位移角限值取为1/600,弹塑性层间位移角限值取为1/50。