耗能减震钢框架结构抗震设计方法研究

介绍了一种基于反应谱法的安装软钢阻尼器钢框架结构抗震设计方法,为说明其有效性,给出一设计实例。以SAP2000软件为计算工具,对算例结构进行了静力弹塑性分析,并采用能力谱方法证明本抗震设计方法合理有效、简单实用、便于操作。     

网架屋面与下部钢框架结构整体计算方法

大跨度网架的应用越来越广泛,独立的简化计算模型与边界条件的假定已经无法满足设计的要求,需要结合空间软件对结构进行整体分析,因此,这里论述了网架屋面结构与下部钢框架结构整体计算的重要性及实际计算方法。     

环形弹簧阻尼器在钢框架结构中的减震性能分析

利用环形弹簧的缓冲和减震能力,提出一种具有自复位作用的环形弹簧阻尼器(Ring spring damper,RSD),将其用于钢框架结构的被动耗能减震。阐明RSD的构造特征和基本工作原理,建立了其恢复力模型。使用C++计算机语言在开源有限元程序OpenSees中,开发了RSD材料模型,将其赋予OpenSees中的单元可实现RSD的高效数值模拟。利用已有的试验结果验证了该建模方法的合理性和正确性。进而,将RSD应用于某钢框架结构的减震研究,基于OpenSees建立了该RSD减震钢框架数值模型,开展了抗震弹塑性时程计算。计算结果表明,设置RSD后,减震结构的位移响应较原始结构有明显降低,RSD减震系统表现出良好的地震防护效果。     

永磁调速器涡流及温度场的耦合分析与计算

本文针对永磁调速器发热的复杂性以及永磁体高温易退磁的特点,建立了500kW永磁调速器稳态运行条件下的电磁场与三维温度场耦合的求解域物理模型,给出了求解域内的基本假设及相应的边界条件。运用ANSYS Workbench对永磁调速器铜盘、钢盘及永磁体进行了三维温度场仿真分析,确定温度分布,可为永磁调速器的冷却结构设计以及更大容量永磁调速器温度场的准确计算提供理论依据。     

粘滞阻尼器减震框架结构设计与分析

为应对地震工程带来的对建筑结构性能日益严苛的要求,本文对实际的混凝土框架结构进行附加粘滞阻尼器减震设计分析,并进行小震弹性以及罕遇地震弹塑性验算,给出工程设计上实用的设计方法和流程。     

高层消能减震钢框架结构最佳阻尼量分析

通过对分别设置金属和黏滞阻尼器的消能减震钢框架结构在两条地震波作用下进行弹塑性时程分析,研究结构的最佳阻尼量。考虑到杆系模型地震响应分析耗费大量时间,先将高层钢框架结构利用静力弹塑性分析方法简化为多质点层模型体系再对其进行分析。设置于各层的金属阻尼器屈服强度与原结构层屈服强度之比设定为λ,对λ=0.0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5这6种算例模型进行地震响应时程分析,对比其地震响应值,得出λ=0.3时所设置的金属阻尼器的阻尼量为该结构的最佳阻尼。同理,设置于各层的黏滞阻尼器阻尼系数与原结构层黏滞阻尼系数之比设定为γ,对γ=0,30,50,70,100,120这6种算例模型进行地震响应时程分析,对比其地震响应值,得出γ=100时所设置的黏滞阻尼器的阻尼量为最佳阻尼。研究结果为消能减震结构设计提供参考。     

附加金属阻尼器对钢框架结构减震性能研究

利用自编时程分析程序,研究10层钢框架结构在EL-Centro地震波作用下,附加金属阻尼器前后的地震响应,考查多遇地震和罕遇地震作用下阻尼器消能减震效果和附加金属阻尼器前后地震动输入给结构的能量大小.     

某框架结构消能减震分析

通过对某框架结构进行分析,重点讨论了结构增设粘滞阻尼器后在多遇地震、罕遇地震下的整体力学性能,得出结构在罕遇地震下的弹塑性发展趋势。结果表明,合理设置粘滞阻尼器可增加结构阻尼比,减小地震响应,起到预期消能减震的效果。该结构位移角满足规范要求,同时有效改善了结构薄弱层的抗震性能。     

某大跨度悬挑钢框架结构有限元计算与优化分析

为确保某大跨悬挑钢桁架结构的安全性,提高结构质量以及节约资源,采用ANSYS有限元软件对该结构进行有限元计算及优化分析.结果表明结构悬挑端的主要支撑构件受到最大压应力,在非悬挑部分基础附近有较大拉应力,整体受力不均匀.针对结构受力特性以及防止挠度过大产生不利影响,对结构进行优化分析,优化后的结构挠度有所减小,安全性提高,满足规范要求,且总体用钢量减小,节约资源.可为同类工程设计提供参考借鉴.     

局部错层框架结构混合减震分析

以某扭转不规则的局部错层结构工程实例为研究对象,针对该工程位移角不满足规范限值和减少结构扭转效应等问题,选取7条地震动作为激励,在SAP2000软件中建立其三维模型,并在结构中分别设置黏滞阻尼器(VD)和防屈曲耗能支撑(BRB)进行混合减震分析。分析表明:结构层间位移角降低明显,满足规范要求限值,并且结构位移比均降低到1. 2以下,结构扭转效应得到控制,错层处的框架柱内力较减震前有所降低,可为扭转不规则的局部错层框架结构进行消能减震设计提供有益的参考。     

某框架结构消能减震分析与设计

采用黏滞阻尼器对层间位移角不满足规范要求的某框架结构进行消能减震设计,对比分析了多遇与罕遇地震下减震结构与非减震结构的地震响应,分析结果表明:1)多遇地震下,消能减震结构的层剪力较原结构减小40%以上;层间位移角远小于规范要求,具有良好的抗震性能及减震效果。等效附加阻尼比平均值为:X向13.82%和Y向20.63%,乘以安全系数0.7后分别为9.67%和14.44%,满足附加4%阻尼比的性能目标;2)罕遇地震作用下,结构层间位移角最大值仅为1/111,满足"大震不倒"的设计要求。大量框架梁先后进入屈服,竖向构件基本未进入屈服,实现了"强柱弱梁"的屈服机制;3)多遇地震、罕遇地震下,黏滞阻尼器滞回曲线饱满,耗散了大量地震输入结构的能量,有效提高了结构的抗震性能与安全储备。     

同时设置金属和粘滞阻尼器的钢框架结构减震效果研究

利用有限元软件SAP2000对同时设置金属阻尼器和粘滞阻尼器的15层钢框架结构分别作了多遇地震和罕遇地震下的弹塑性时程分析。分析中,所有阻尼器均布置在横向框架的两个边跨,根据两种阻尼器组合方式的不同定义了不同的分析工况,且比较了各工况时的楼层最大位移、层间最大位移角、层间最大剪力系数等地震响应值,从而讨论了各自的减震效果。研究结果表明:同时使用金属阻尼器和粘滞阻尼器进行减震控制时,两者可以较好地协同工作,从而减小结构的地震响应值,而且通过合理地调整其相对位置与数量,可以将结构在地震作用下的各响应值控制在理想的范围内。与此同时,仅需在结构下部2/3左右楼层设置阻尼器就能够较好地控制结构各层的侧移,从而取得较好的经济效益。本文的研究结果可为结构抗震设计提供有益的参考。     

钢框架结构鲁棒性评估方法

结构鲁棒性体现了结构对局部破坏的不敏感性。为了定量评估钢框架结构的抗连续倒塌能力,提出一种适用于钢框架结构的鲁棒性定量评估方法。在综合考虑构件在结构能量流分布中的贡献和构件失效影响面积的基础上,给出构件重要性系数计算方法,为确定结构的最不利初始损伤模型奠定基础。探讨钢结构构件的承载能力冗余度,并结合构件应变能灵敏度,提出一个基于损伤模型的钢框架结构冗余度评估指标,该指标与构件的承载能力冗余度成正比,而与构件的应变能灵敏度成反比。从定义上对结构冗余度与结构鲁棒性之间的差异进行讨论,提出以结构最小冗余度作为评价结构鲁棒性能的观点。在此基础上,给出一种适用于钢框架结构的鲁棒性评估方法,同时对该方法的适用范围进行分析。最后,通过一个8层空间钢框架结构算例验证所提出的钢框架结构鲁棒性评估方法的可行性。     

高烈度区某框架结构减震分析与设计

以8度(0.3g)区的某29.4 m高的配套办公楼项目为例,对框架结构和框剪结构2种结构类型的抗震方案和减震方案进行比选,结果表明,框架结构的减震方案更合理。减震方案通过设置黏滞阻尼器有效地减小结构地震响应,小震弹性时程分析结果表明,阻尼器可以提供不小于3.5%的附加阻尼比。大震弹塑性时程分析结果表明,阻尼器继续发挥耗能作用,结构损伤和耗能情况均能满足减震目标要求。     

耗能腋撑钢筋混凝土框架结构减震分析

结合某工程算例,分别利用ETABS和PERFORM-3D软件对比分析了金属阻尼腋撑、黏滞阻尼腋撑、钢筋混凝土腋撑和普通框架结构在小震和大震作用下的整体抗震性能,并分析了小震下腋撑设置对框架梁柱内力的影响。结果表明:在小震和大震下,带腋撑框架结构的层间位移角都比普通框架的小,其中黏滞阻尼腋撑框架平均减震幅值最大,分别为51.3%和43.4%;层剪力最小的是黏滞阻尼腋撑框架,平均减震幅值分别为52.8%和16.97%。小震下金属阻尼腋撑主要提供结构附加刚度,其与钢筋混凝土腋撑对框架梁柱内力影响一致,均使梁柱节点处弯矩和剪力减小但轴力增大,而黏滞阻尼腋撑使梁柱内力均减少。大震下金属阻尼腋撑和黏滞阻尼腋撑框架的损伤程度较轻,金属阻尼和黏滞阻尼腋撑的耗能分别占到了24.66%和39.33%,显示出了耗能腋撑良好的减震作用。     

摇摆架减震框架结构静力弹塑性分析

摇摆架减震框架结构是在原RC框架结构上增设轻型摇摆钢架而成。依据我国抗震规范设计了一栋抗震设防烈度为8度的6层RC框架结构及轻型摇摆钢架,对摇摆架减震框架结构的抗震性能进行了研究。利用Open Sees软件建立RC框架以及轻型摇摆钢架有限元模型,并对该模型进行静力弹塑性分析,分别从荷载-位移曲线、能力谱、性能点和层间位移角四个角度分析了摇摆架减震框架结构的抗震能力。结果表明:摇摆架能够有效分担原结构的基底剪力,在相同的顶点位移下,使原结构的承载力提高37%左右;增设摇摆架对原结构弹性状态下的刚度及周期影响较小,而当结构进入塑性阶段后,该摇摆架可以增加结构刚度并降低结构响应;在7度和8度罕遇地震作用下,原结构产生较大的层间位移角并且出现层屈服机制,利用摇摆架后不仅能够降低结构的响应,而且可以使结构保持在整体屈服机制下。     

粘弹性阻尼器对框架结构的减震效果分析

指出粘弹性阻尼器是抗震被动控制中一种十分有效的耗能减震装置,根据粘弹性阻尼材料的力学性能,对设置粘弹性阻尼器的钢筋混凝土框架结构进行了结构地震反应时程分析,并根据计算结果对其减震效果进行了分析讨论。     

超高层支撑钢框架结构改建和耗能减震加固设计与试验验证

针对一座超高层支撑钢框架结构建筑的改建工程,进行耗能减震加固设计,其中针对其梁柱连接提出梁端侧板补强的方案,针对提升结构整体抗震性能提出增设屈曲约束支撑的方案,并进行梁柱连接补强试验以及屈曲约束支撑构件性能试验。对改建前现场取样所得两组梁柱连接进行的反复加载试验结果显示,未补强梁柱连接试件在加载至AISC(2005)规定的层间位移角限值0.04 rad前断裂破坏,而补强连接试件的变形能力较好,均达到并超过了AISC(2005)规定的层间位移角限值0.04 rad的要求,且未发生梁柱连接焊缝断裂。屈曲约束支撑构件性能试验结果显示了其稳定良好的耗能减震能力。整体结构的有限元弹性分析表明,在地震及风荷载作用下,结构楼层的侧向位移满足台湾地区抗震及抗风规范的要求。根据试验及分析结果提出的加固设计方案,可供工程界有关既有高层建筑加固设计参考。     

粘弹性阻尼器对框架结构的减震效果分析

根据粘弹性阻尼材料的力学性能,对设置粘弹性阻尼器的钢筋混凝土框架结构进行了结构地震反应时程分析,并根据计算结果对其减震效果进行了分析讨论.     

剪刀型SMA阻尼器在钢框架结构减震中的应用研究

结合SMA阻尼器的优点,利用剪刀型安装机构将SMA阻尼器安装于钢框架结构,用有限元分析软件SAP2000对装有SMA阻尼器的5层框架结构进行了减震效果的模拟与分析,探索了SMA阻尼器安装位置和安装方式对减震效果的影响。计算结果表明,剪刀型SMA阻尼器具有良好的减震效果。