含偏心支撑小高层钢框架结构的抗震性能

目的 研究多层偏心支撑钢框架在地震作用下的弹、塑性力学性能、地震响应及其耗能能力.方法 采用通用有限元计算软件SAP2000,对内蒙古某9层商住楼分别建立纯框架、中心支撑框架及偏心支撑框架结构模型,计算了罕遇地震下结构刚度、内力分布、振动模态及荷载一位移曲线等,并采用多条地震波分别对中心支撑和偏心支撑结构体系进行了弹性时程及弹塑性时程的对比分析,比较了两种结构体系的动力特性及抗震性能.结果 在小震作用下(弹性阶段),偏心支撑和中心支撑结构远高于纯框架结构的抗侧移刚度,足以满足规范对多层钢结构的抗侧移要求;在大震作用下(塑性阶段),偏心支撑结构耗能能力优于中心支撑结构和纯框架结构,地震响应小于中心支撑结构,具有更高的结构屈服后塑性抗侧移刚度.结论 偏心支撑钢框架结构抗震性能较好,能够避免大震作用下结构的突然倒塌.     

南京地铁基坑支护结构的MSD综合刚度及变形预估研究

在Clough综合刚度的基础上,提出了改进的深基坑支护结构MSD综合刚度.在考虑围护结构、支撑体系与场地土层条件下,分析了不同工程地质条件下南京地区地铁车站深基坑支护结构综合刚度特性,建立了深基坑综合刚度与围护墙最大侧移的经验公式.结果表明:改进的MSD综合刚度可以较好地反映不同地质条件下基坑支护结构的整体变形特性.基坑围护结构最大侧向变形与综合刚度呈递减函数关系,当综合刚度增大到一定值后,其变形值趋于恒定.采用该方法预估了南京地区地铁深基坑的围护结构最大侧移,计算结果与实测值吻合度较好,表明经验公式可用于预估相似地基上的深基坑最大侧移.     

支撑布置方式对不规则高层钢框架抗震的影响

多高层钢结构常采用框架支撑体系,支撑的使用形式以及支撑的布置方式决定着结构各方面性能。对于不规则的高层钢结构,合理的布置支撑在节省钢材的同时可以提高钢框架的抗震能力,从而满足建筑的形态需求。建立9层的高层模型,采用Midas Gen进行反应谱分析和Pushover分析,对比多种支撑布置方案下结构的抗震性能。在分析计算的基础上探讨支撑布置的影响规律,为结构设计提供参考。结果表明:增加布置支撑的层数可使结构的抗侧刚度有较大提高,构件的挠度和应力比有所降低;采用偏心支撑,可以最大程度地减少结构成本,且结构耗能能力较强,延性好;采用跨层的K形支撑对结构的抗侧刚度提高显著,且在大震下结构抵抗地震作用的能力较强,构件的挠度和应力比较小。综合考虑多方面因素,将采用偏心支撑的方案确定为最佳方案。     

地震作用下钢框架与中心支撑钢框架的对比研究

针对钢框架和中心支撑钢框架两类结构,利用非线性静力分析程序计算得到结构在弹性状态和弹塑性状态下的侧移刚度.输入地震波,调整加速度峰值,对结构分别进行弹性和弹塑性时程分析,讨论两类结构在地震作用下的结构响应和能量分布的异同.结果表明,中心支撑钢框架的受力性能优于钢框架.     

预应力巨型支撑-钢框架结构初始预拉力取值准则

目的 研究新型结构形式--预应力巨型支撑-钢框架结构体系的工作机理,获得其初始预拉力取值准则.方法 采用SAP2000建立典型算例,逐步增大初始预拉力,模拟了预应力巨型支撑参与工作的整个过程,并进行理论分析.结果 预应力巨型支撑可以使结构整体产生与外部水平作用相反方向的侧移,从而减小结构的整体侧移,提高结构抗侧刚度;特定方向的外部作用下受压预应力巨型支撑对提高结构抗侧刚度起反作用,但实际工程中外部作用方向不定,应设置x型支撑.结论 初始预拉力以在外部作用下受压预应力巨型支撑剩余拉力接近零为准则.     

装配式高层预应力钢框架-支撑体系性能研究

为了加快我国工业化装配式钢结构发展的进程,提出了一种实现节点刚性连接的装配式高层预应力钢框架-支撑体系,通过有限元软件ABAQUS分析,研究拉索的截面面积、初始预应力度以及柱子的轴压比等参数对高层预应力钢框架支撑性能的影响,对比分析不同参数下结构的承载能力和刚度退化规律,得到该结构体系的受力模式和拉索初始预应力的取值准则.结果表明:预应力支撑可以有效地改善结构的受力性能,与钢框架结构相比,整体抗侧刚度提高了210%,极限承载能力提高了54%;拉索的初始预应力度越大,越可以延缓结构抗侧刚度的初次退化;预应力支撑钢结构体系设计时,拉索初始预拉力的取值准则为,在设计的外荷载作用下,预应力拉索的拉力大于0.     

核芯筒厚度对钢-混凝土混合结构抗震性能的影响

目的为了分析核芯筒厚度对结构抗震性能的影响.方法利用同济大学MTS多高层钢结构设计系统,根据钢-混凝土混合结构抗震概念设计原理,采用沈阳地区经济效益较好的住宅平面布置形式,建立H型钢框架-混凝土核芯筒多层住宅结构模型,并计算模型在四类场地土和设防烈度为七、八、九度时的最大层间位移及顶部最大位移.结果绘出了模型的最大层间位移及顶部最大位移随核芯筒厚度变化的曲线.结论提出了混合结构的高宽比最好不大于相应混凝土结构的高宽比限值;最大层间位移和顶部最大位移在小震作用的弹性阶段取混凝土结构的限值等建议.得出了在七度区和八度区一类场地土条件下,合理布置混凝土核芯筒可以充分发挥其抗侧刚度,能够很好地控制结构的位移和变形等结论.     

多重抗侧力钢-混凝土混合结构最优刚度比研究

多重抗侧力钢-混凝土混合结构是通过楼板将半刚性连接钢框架、屈曲约束支撑钢框架和混凝土芯筒连接起来协同工作的多重抗力体系.在工程设计中,三者的刚度比关系对结构整体的安全性有着重要的影响.根据简化力学模型设计了3组18个弹性抗侧刚度相同的多重抗侧力钢-混凝土混合结构.通过罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,研究了结构最大层间侧移与框架、支撑和剪力墙三者刚度比之间的关系;根据改进的Park-Ang损伤模型对剪力墙底层进行震后量化损伤评估,研究其损伤程度与刚度比之间的关系;基于最大层间侧移和底层剪力墙损伤程度双重指标,提出了这种新结构体系的最优刚度比设计建议.     

钢框架预应力支撑结构拉索截面面积设计方法

为了研究钢框架预应力支撑结构体系中拉索截面面积的取值方法,从理论上对钢框架预应力支撑结构体系的抗侧刚度进行分析,推导出结构体系的抗侧刚度计算公式.钢框架预应力支撑结构体系的抗侧刚度不仅与构件的几何属性和材料属性有关,而且与预应力支撑与水平面的夹角有关,结构体系的抗侧刚度随着层间位移的增大而增大.基于钢框架预应力支撑结构体系抗侧刚度的计算公式,推导出了预应力拉索截面面积设计公式,提出了一种预应力拉索截面面积设计方法,并通过算例验证了提出的设计方法和设计公式的可行性,得到的钢框架预应力支撑结构,可以保证结构体系在设计的外荷载作用下,满足设计对于结构层间位移的要求.     

人字形中心支撑钢框架静力推覆试验与有限元分析

为研究中心支撑钢框架在水平荷载作用下的抗侧刚度、延性、极限承载力及破坏模式,对一缩尺人字形中心支撑钢框架进行静力推覆试验.并分别采用SAP2000和ANSYS有限元程序对试验进行模拟.结果表明:受压支撑的屈曲会导致结构抗侧刚度的显著降低,但结构的水平承载力并无显著降低;受压支撑屈曲后,结构还具有较好的延性;规范中认为受压支撑杆屈曲后只有30%的承载能力,且据此来验算横梁的做法偏于保守.     

带偏心钢支承钢筋砼框架动力反应(英文)

用动力分析软件对带偏心钢支撑钢筋砼二层框架结构进行了分析,单元模型建立时考虑了材料非线性和轴力与弯矩的相互作用.钢筋砼模型为三折线,钢支撑用非对称双线性模型.从地震动作用下的地震反应知,X-型支撑和K-型支撑有较小的位移、速度和柱剪力.偏心支撑框架有2个途径传递地震反应：柱和支撑与梁.     

钢支撑束柱抗震性能试验研究

通过试验和有限元理论对比研究了钢支撑束柱的抗震性能和破坏特性。试验模型采用2层钢支撑束柱构件,其中钢支撑为长肢相并的双角钢支撑。试验共分为3组,1组为单调加载试验,另外2组为滞回性能试验。另对钢支撑束柱的抗震性能进行了有限元理论分析,经试验结果验证,得到了钢支撑束柱试件的抗侧承载力、刚度及滞回性能。研究表明,钢支撑束柱的承载力、刚度主要来自钢支撑,而束柱外框架部分的贡献很小。钢支撑束柱的破坏只发生在钢支撑中,外框架部分没有任何损坏。     

EK形、Y形支撑的抗震性能试验研究

在多层及高层钢结构建筑中,多用X形和K形支撑。其缺点是在地震荷载作用下,当支撑杆件屈曲后,水平刚度及承载力都会下降,所以抗震性能差。本文以常用的K形支撑作为对比,取性能较好的EK形、Y形支撑形式,做成3榀单跨3层的大型试验模型,运用伪动力试验方法,分析了这3种支撑形式的结构在地震荷载作用下的时程曲线,恢复力特性,支撑局部的塑性变形对整个结构的影响及支撑部分的耗能效果。通过试验结果可以看出,由于EK形及Y形支撑的受剪板首先发生剪切屈服,有效地阻止了支撑杆件的屈曲,在整个试验过程中,承载能力没有降低。同时Y形支撑对框架横梁的变形影响最小,极限承载力也最高。     

小高层钢结构住宅抗震性能研究

从研究钢结构小高层结构体系的抗震性能出发,分别建立了钢框架、钢框架支撑2种三维空间有限元模型。利用有限元软件分别对2种模型进行了7度和8度抗震设防烈度下的动力特性分析和动力时程分析,并对两种模型动力时程分析结果中的顶点位移和层间位移进行了对比,提出了设置钢支撑对实际工程中小高层钢结构住宅抗震性能的影响。     

自复位防屈曲支撑钢框架的抗震性能分析

为了消除防屈曲支撑在强震后留有残余变形的弊端,本文针对一种新型支撑构件—自复位防屈曲支撑,通过有限元软件ANSYS对自复位防屈曲支撑钢框架、防屈曲支撑钢框架和钢框架进行罕遇地震作用下的抗震性能对比分析。结果表明,自复位防屈曲支撑钢框架的顶点位移、层间位移角、残余变形等地震响应均明显小于防屈曲支撑钢框架和钢框架,尤其在残余变形方面,自复位防屈曲支撑基本消除了结构的残余变形,具有良好的复位效果。     

火电厂钢框排架-消能支撑结构低周往复加载试验

为研究钢框排架-消能支撑结构的抗震性能,以某钢结构火电厂主厂房为原型并采用防屈曲支撑作为消能装置,设计了1榀5层的钢框排架-消能支撑结构试件.通过低周往复加载试验,分析其破坏机制、滞回性能、刚度退化规律、层间变形及防屈曲支撑耗能能力.试验结果表明:钢框排架-消能支撑结构具有较高的抗侧刚度及承载能力.模型试件滞回曲线呈饱满的梭形,等效黏滞阻尼系数达0.262,位移延性系数超过3.53,表现出良好的耗能及延性性能.试验过程中,防屈曲支撑可在较小加载位移时先于主体梁柱进入屈服且塑性耗能特征明显,增加了结构阻尼且耗能稳定,有效提高了结构抗震性能.     

中心支撑-钢框架结构抗震性能和设计方法综述

为推动非双重体系中心支撑-钢框架结构的应用,总结了国内外关于中心支撑-钢框架结构抗震性能的研究成果,对比了国际主流规范在抗震设计方法上的差异.指出中国现行规范存在的不足,认为中心支撑-钢框架结构的抗震设计未充分考虑支撑及其连接的低周疲劳寿命,对高延性和低延性的结构不应采用相同的抗震设计方法,低延性中心支撑-钢框架结构在...     

Y型偏心钢支撑加固RC框架设计方法研究

在工程实践中,已建RC框架所在地区由于设防烈度提高,需要重新设计加固,以保证抗侧刚度满足要求.基于这种情况,提出Y型偏心钢支撑加固RC框架的简化设计方法,为类似工程的抗震加固提供设计依据.应用SAP2000有限元分析软件,建立原RC框架与加固后RC框架的模型,进行非线性动力时程分析.结果得出,加固后的RC框架自振周期、顶层位移、各层位移与层间位移均减小,基底剪力增大;但剪重比仍满足规范要求,加固方法经济合理.     

框架-横梁未充分加强型人字撑架的抗侧性能

为了充分了解框架-人字撑架(横梁未充分加强型)的抗侧性能,对50个算例进行静力推覆分析,其中框架分别承担基底总剪力的25％和50％．研究表明:框架分担基底剪力的比例大小和支撑架横梁的强弱是影响这种双重抗侧力体系抗侧性能的最关键因素;框架抗侧承载力占基底剪力的比例越大,支撑架横梁越强,结构体系超强系数就越大．推导了框架-支撑体系中关键点受压支撑屈曲、支撑架横梁和框架形成塑性铰时对应的层侧移角公式．分析表明在这些点中,受压支撑屈曲总是最先发生,此时框架的抗侧承载力发挥很小．此外,由于支撑架横梁没有充分加强,受拉支撑的轴力无法达到其屈服承载力．为了获得较好的抗侧性能,提出了人字撑架横梁需要承担的最小不平衡力．     

人字撑-钢框架弹塑性抗侧性能的精细化研究

为了研究人字撑-钢框架双重抗侧力结构体系中受压支撑屈曲后的剩余强度、框架抗侧强度对结构体系抗侧性能的影响以及结构体系的最大抗侧承载力等问题,在考虑现行规范相关规定的基础上,设计50个典型人字撑-框架结构算例,开展弹塑性抗侧性能的非线性有限元分析.研究组成结构体系的2个子结构支撑架和框架在整个抗侧过程中的性能及其对结构体系总的抗侧性能的影响.结果表明,结构体系的抗侧性能在压撑屈曲后存在快速下降,框架的相对强弱对下降幅度具有重要的影响|框架与支撑的极限承载力之和不能作为结构体系的抗侧承载能力.根据计算结果提出人字撑横梁承受的不平衡力的改进计算方法.