索支撑-钢框架结构滞回性能研究

将索引入多高层钢结构,形成了耗能索支撑-框架结构,该结构体系能有效提高框架结构的抗侧能力和侧移延性及耗能能力。通过有限元分析,研究了索支撑-框架在不同轴压比下的滞回性能。研究了索截面面积、轴压比对结构耗能能力的影响规律,以及耗能过程中索力的变化规律。研究表明,索支撑-框架结构具有较好的反复耗能和自复位能力,支撑框架在轴压比为0.5左右时,耗能能力最优。索支撑可明显提高结构的抗侧刚度、侧移延性、极限承载力和有效耗能能力。随着索截面面积的增大,结构自复位能力提高,但耗能能力并非一直提高,提出了合理的索截面面积,以确保结构在耗能能力和自复位能力间得到良好的性能点。     

考虑轴压比影响时框架侧移计算的试验及理论研究

为研究轴压比对框架柱侧移的影响,以轴压比为框架柱的主要变化参数,完成了10根钢筋混凝土柱与5根钢柱压弯试验。试验结果表明:随轴压比增加,框架柱抗侧刚度增加,侧移减小;对于混凝土柱,裂缝间距和宽度都增大,裂缝越集中于柱底,压区混凝土破坏越严重,延性越差;对于钢柱,则压区屈曲越严重。随着名义偏心距的增大,二阶效应加剧,轴力对框架柱抗侧刚度的提高有所减弱;轴力对钢柱抗侧刚度的有利影响不及混凝土柱明显。结合试验数据,拟合了考虑轴压比影响的柱抗侧刚度计算公式。根据此公式计算内力侧移的框架算例表明,考虑轴压比影响时,框架结构侧移明显减小;轴力从上至下逐渐增大,轴压比对框架结构的影响愈大,结构侧移减小愈明显。考虑轴压比对框架柱抗侧刚度的影响,符合工程实际,能为现行规范对高层框架侧移计算的完善提供参考。     

偏心支撑半刚接钢框架的动力特性及抗震性能试验研究

偏心支撑半刚接钢框架是一种新型抗震结构体系,为研究其动力特性及抗震性能,进行了4个三层空间框架试件的试验研究。动力特性测试表明,随着梁柱节点转动刚度的降低,结构自振频率减小,阻尼比增加。循环加载试验表明,节点刚度和承载力对偏心支撑框架结构的滞回性能有显著影响,节点刚度和承载力越高,滞回性能越好,节点刚度较低的偏心支撑框架不宜用于抗震设防区;偏心支撑显著增加了半刚接钢框架的抗侧刚度,使得节点刚度对框架刚度的影响减弱,但降低了结构延性;结构的塑性变形主要来自节点域、消能梁段及梁柱节点连接件;多层偏心支撑框架的侧移变形为剪切型,层间屈服位移角较大。     

再生混凝土空心砌块填充墙-型钢再生混凝土框架结构抗震性能试验研究

通过对4榀1/2.5比例单层单跨再生混凝土空心砌块填充墙-型钢再生混凝土框架结构的抗震性能试验,研究了填充墙砌块强度、轴压比以及墙体拉筋间距等对该结构抗震性能的影响。分析了试件的破坏形态、滞回曲线及骨架曲线、承载力、层间位移角、位移延性、耗能能力以及刚度退化。结果表明：再生混凝土空心砌块填充墙-型钢再生混凝土框架结构中墙体部分先于框架部分破坏,且框架的破坏机制符合“梁铰机制”,滞回曲线较为饱满,耗能能力良好,具有较强的抗倒塌能力;随着填充墙砌块强度的降低,结构承载力下降,位移延性系数增大,初始刚度减小且刚度退化速率降低,结构破坏时层间位移角和等效黏滞阻尼系数增大;增大轴压比使结构承载力提高,位移延性系数下降,初始刚度明显提高且刚度退化速率上升,结构破坏时层间位移角以及等效黏滞阻尼系数均略有降低;减小墙体拉筋间距使结构承载力及位移延性有所提高,初始刚度增加,但刚度退化速率基本不变,结构破坏时层间位移角及等效黏滞阻尼系数均增大。     

轴压比对带PC填充墙的装配式联肢#br# 剪力墙受力性能影响分析

在试验研究的基础上,对带预制混凝土(PC)填充墙的装配式联肢剪力墙进行数值模拟分析,系统研究不同连接方式、轴压比下结构的破坏形态、承载力、刚度、延性等性能。结果表明：PC填充墙的存在可提高结构的承载力、抗侧刚度,刚性连接时结构的周期折减系数建议取0.8～1。随着轴压比的增大,试件的屈服荷载和峰值荷载增大;轴压比小于0.3时,结构的抗侧刚度随轴压比的增大而增大,当轴压比大于0.3时,随轴压比增大,刚性连接下的刚度减小,而柔性连接试件刚度基本不变;结构的延性随轴压比的增大而减小,刚性连接试件的延性系数降低速率高于柔性连接试件,建议刚性连接下,轴压比大于0.3时加强剪力墙边缘构件配筋。     

预应力巨型支撑—钢框架结构侧移模式研究

基于纯钢框架结构及钢框架—支撑结构的受力特点,提出新的结构形式——预应力巨型支撑—钢框架结构体系。采用SAP2000建立不同结构尺度的二维结构模型,变化框架相对抗侧刚度,进行几何非线性有限元分析,并与纯钢框架结构、非预应力巨型支撑—钢框架结构比较,着重研究预应力巨型支撑—钢框架结构的侧移模式,结果表明预应力巨型支撑可以显著提高结构的抗侧刚度;预应力巨型支撑—钢框架结构侧移模式具有弓形特征,钢框架相对抗侧刚度越小,弓形特征越明显;高层预应力巨型支撑—钢框架结构侧移模式呈现多个弓形串联特征,串联节点正是预应力巨型支撑锚固位置所在。     

双肢冷弯C型钢支撑框架抗震性能试验研究

双肢冷弯薄壁C型钢框架是一种新型的钢框架结构。对两榀3层单跨双肢冷弯薄壁C型钢框架进行拟静力试验,以是否设置交叉支撑作为设计参数,研究支撑对该类钢框架抗震性能的影响。通过对两榀框架结构的试验破坏现象、滞回曲线和骨架曲线的分析,得到了两榀框架结构的破坏模式和各项抗震性能指标,总结了交叉支撑对框架传力机制及抗震性能的影响。结果表明,该类钢框架结构的破坏模式符合"强柱弱梁"的抗震设计要求,具有良好的延性和耗能能力,承载力退化稳定;增设交叉支撑后,框架结构的承载力和刚度明显提高,框架侧移明显减小,但延性和耗能能力有所降低;通过对支撑及框架的受力分析结合试验结论提出该类框架结构支撑的设计建议。     

方钢管混凝土柱-钢梁平面框架抗震性能试验研究

进行了3榀方钢管混凝土柱-钢梁平面框架的低周反复加载试验,分析了轴压比和梁柱线刚度比对框架抗震性能的影响。得到了框架的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线及各阶段的荷载和位移值,分析了框架的破坏特征、延性、耗能能力、承载能力及刚度退化。试验结果表明：框架滞回曲线饱满,具有良好的变形性能和耗能能力;增大轴压比将降低框架的延性和水平极限承载力,提高框架的耗能能力;增大梁柱线刚度比将降低框架的延性和耗能能力,提高框架的水平极限承载力。试验结果可为方钢管混凝土柱-钢梁框架的工程应用提供参考。     

双肢冷弯C型钢低层住宅框架结构抗震性能分析

双肢背靠背C型钢框架是冷弯轻钢结构中的一种结构形式,可用于低层住宅结构体系。为研究双肢背靠背C型钢框架的抗震性能,本文通过试验手段对7个单层单跨钢框架结构进行抗震性能对比研究,探究不同参数对双肢背靠背C型钢框架抗震性能的影响。从试验的影响因素(支撑布置、螺栓间距和轴压比)入手分析其抗震性能,得到框架试件的P-△曲线、骨架曲线以及各个构件的应力-应变曲线,进而分析框架的破坏形式以及结构抗震性能的各项指标。试验结果表明:各个试件均表现出近似的破坏现象,支撑净截面被拉断,梁端和柱角发生局部屈曲,整个框架发生整体失稳。轴压比越大,承载力退化越显著,构件的刚度越高,而刚度退化程度则有所降低;交叉支撑试件的延性性能较好,交叉支撑承载力降低系数高于单向支撑与无支撑的承载力降低系数;随螺栓间距的减小,承载力提高,延性系数减小,刚度退化程度有所提高,但构件的等效粘滞阻尼系数降低,能量耗散系数降低。     

带钢板剪力墙半刚接钢框架受力性能研究

基于支撑杆件和钢板受力情况以及实际钢结构工程中半刚性节点安装以及受力性能,提出了半刚接-带支撑钢板剪力墙结构体系。通过有限元软件ANSYS对单跨一层半刚接-带支撑钢板剪力墙结构进行了变参数(板厚、支撑形式、支撑大小、跨高比)非线性静力性能分析;结果表明:带支撑钢板剪力墙对提高半刚接钢框架承载力以及抗侧移刚度影响显著,并且半刚接-带支撑钢板剪力墙结构体系延性性能良好。