钢绞线预应力的改变对自复位钢框架性能影响

通过ANSYS模拟和试验结果对比,说明了模拟方法的正确性.在此基础上,通过改变自复位钢框架钢绞线上施加预应力大小,建立了四个单层单跨自复位钢框架结构模型.对比分析了钢框架上角钢Mises应力云图、力-位移滞回曲线、结构骨架曲线以及刚度退化曲线.研究表明,随着钢绞线预应力的增加,钢框架刚度增大,屈服荷载与极限荷载增加,自复位钢框架耗能能力稍微降低,自复位能力明显增强.     

新型轻钢龙骨体系桁架梁承载力试验研究

根据12根无比钢桁架梁的承载力试验，获得了典型桁架梁在竖向荷载作用下的极限承载能力、破坏模态及抗弯刚度。无比钢桁架梁的极限承载力和竖向抗弯刚度均较小，跨中弯矩一应变基本呈直线关系。在进行设计时，应加密布置，加大受压上弦杆的截面型号，放宽梁刚度的限制数值。该体系的破坏一般经历局部破坏和整体失稳2个阶段：前者包括V型连接件局部屈曲和自攻螺丝被剪坏2种情况，可分别通过增加V型连接件的数量或自攻螺丝的直径或数量加以解决。     

被动消能交错桁架滞回性能试验

目的 为了提高交错桁架结构耗能能力,提出在交错桁架结构的斜腹杆上设置摩擦耗能阻尼器,构成被动消能交错桁架结构.方法 分别对1/3缩尺普通交错桁架单元和被动消能交错桁架单元进行低周反复荷载试验,分析两种交错桁架单元在循环荷载作用下的破坏机理、滞回性能、延性、刚度退化规律以及耗能能力.结果 普通交错桁架单元依靠杆件的塑性变形耗能,滞回曲线不饱满,耗能能力有限,斜腹杆屈曲后,结构的刚度和承载力迅速降低,桁架单元的延性较差.被动消能交错桁架单元主要依靠摩擦耗能器耗能,滞回曲线饱满,呈平行四边形,耗能能力较强;被动消能交错桁架单元在摩擦阻尼器滑移前,水平刚度较大,摩擦耗能器滑移后,结构刚度降低,发生内力重分配;被动消能交错桁架单元,变形能力强,延性好.结论 在桁架的斜腹杆上设置摩擦阻尼器,可以有效地提高结构的耗能能力和延性.     

带防屈曲消能杆的自复位钢柱脚抗震性能试验

提出带防屈曲消能杆的自复位钢柱脚,对其受力机理进行了分析。将自复位参数(β_(sc))和框架柱轴力作为设计变量,设计制作了四组柱脚试件,通过低周往复荷载试验,对比分析了结构的受力发展过程、自复位能力、变形能力和耗能能力。结果表明:柱脚试件的塑性变形集中于消能杆,对损伤的消能杆更换后,柱脚抗震性能得以快速恢复,实现了预期的设计意图;试件的荷载-位移滞回曲线为典型的"双旗帜"形,卸载后最大残余层间位移角仅为0.001 rad,具有良好的自复位能力;通过对位移延性系数和等效黏滞阻尼系数的分析,表明自复位柱脚具有良好的变形能力和耗能能力;随着β_(sc)参数增大,柱脚自复位能力提高,承载力和耗能能力降低,而对变形能力影响不大;随着框架柱轴力增大,自复位能力和承载力提高,变形能力降低,而对耗能能力影响不大。     

自复位梁腹板耗能钢框架节点抗震性能分析

提出一种自复位钢框架梁柱节点,该自复位钢框架节点的特点是梁柱接触面能够在地震荷载发生时打开和关闭,梁柱通过槽钢与高强螺栓连接在一起,沿梁长方向设置预应力钢绞线以提供恢复能力。通过Ansys建立类型节点并施加低周往复荷载,模拟该类型节点在地震作用下的运动轨迹,通过对M-θr和骨架曲线的分析得出该框架梁柱节点的抗震能力良好。     

大跨度空腹桁架结构的静力性能分析

大跨度建筑通过采用空腹桁架结构,可以降低框架梁弯矩幅值、减小构件截面尺寸、增加结构净空高度,为实现较小截面尺寸构件建造大跨度建筑的可能提供理论依据。文章结合工程实例,采用sap2000对空腹桁架的不同方案进行静力分析,并与普通框架结构进行对比,通过分析空腹桁架不同方案的静力性能,确定合理的腹杆布置方法,分析腹杆与框架梁的内力和变形随两者线刚度比的变化情况,研究腹杆与框架梁的线刚度比对空腹桁架静力性能的影响。结果表明:当空腹桁架两端各设置一根腹杆时,腹杆的刚心应位于距支座0.2L处;当空腹桁架两端各设置两根腹杆时,每端腹杆的对称中心应分别位于框架梁的0.2L和0.8L处,且对称中心距两侧腹杆的刚心为0.08L;为提高空腹桁架结构的静力性能,腹杆与框架梁的刚度比应控制在1.6～3.8;腹杆主要承受弯矩和剪力,承受的轴力较小。     

新型自复位方钢管混凝土框架的抗侧刚度研究

提出一种新型绕梁腹板销轴转动的自复位方钢管混凝土框架梁柱连接节点.推导了自复位方钢管混凝土框架的抗侧刚度计算公式,通过有限元分析验证了公式的正确性.研究了钢绞线截面面积和初始预应力大小对自复位方钢管混凝土框架自复位能力的影响,探明了自复位框架的失效机制.结果表明:自复位方钢管混凝土框架具有良好的自复位能力,框架构件保持弹性.随着钢绞线截面面积增大,自复位框架刚度和承载力增大;钢绞线处于弹性时,初始预应力大小对自复位框架刚度影响很小.初始预应力合理取值可避免自复位框架失效机制的发生,并给出了初始预应力取值范围.     

往复荷载作用下框架-自复位墙结构滞回性能研究

为研究框架-自复位墙结构在往复荷载作用下的滞回性能,将自复位墙简化成刚体,框架等效成单质点体系,采用理论分析的方法,重点考察了预应力筋、阻尼器以及框架设计参数的影响.结果表明:框架-自复位墙结构完全卸载后是否存在残余位移与墙体自重、预应力筋初始力、阻尼器屈服力及框架屈服力的大小有关;提高阻尼器或框架的屈服力可以提高框架-自复位墙结构的耗能能力,而增加预应力筋、阻尼器或框架的弹性刚度,均会降低其耗能能力;框架-自复位墙结构的耗能能力与预应力筋初始力关系不大.     

利用钢板剪力墙耗能的自复位结构有限元模拟

为了解利用钢板剪力墙耗能的自复位结构体系的抗震性能,采用ANSYS软件对结构在低周往复荷载作用下的抗震性能进行了模拟,并与试验数据进行对比,分析了滞回曲线、残余变形、内填薄钢板的应力等指标。此后设计PTA系列模型,研究钢绞线截面面积对结构的影响。结果表明,有限元模拟与试验结果基本吻合,模拟试件到达倒塌位移时的残余变形与试验结果相差0.03%;内填板先于框架进入塑性,起到足够的耗能作用;当结构到达倒塌位移时,梁柱还未失效,梁柱节点处有很微小的面积进入塑性;钢绞线截面面积的增大,对结构的延性和复位能力的增强是有利的。     

利用带缝钢板剪力墙耗能的自复位体系研究

应用有限元分析软件ANSYS对利用带缝钢板剪力墙耗能的自复位体系进行模拟.通过改变结构中钢绞线的初始预拉力、钢绞线的面积、开缝钢板的厚度等参数来分析结构的刚度、承载能力、复位能力和耗能能力.模拟分析表明:钢绞线的面积和钢板的厚度对结构的性能影响非常大;而钢绞线的初始预拉力对梁柱自复位节点脱开时的荷载以及极限荷载影响明显;合理的参数设计会使结构的塑性变形集中在开缝钢板区域;而梁柱钢绞线等主体构件保持弹性,可以重复使用;地震作用过后,只需更换钢板,便可对结构体系进行快速的修复,同时结构的抗震性能还基本保持不变.     

钢桁架连梁-联肢剪力墙耗能机理及抗震性能试验研究

对设置全钢桁架连梁和设置钢筋混凝土、钢桁架混合连梁的双层联肢剪力墙平面结构进行了拟动力试验和低周反复荷载试验,研究了不同工况地震波作用下剪力墙的时程响应,以及其破坏机理、承载力、滞回延性性能、耗能机理、刚度及强度退化机理。试验结果表明：全部设置钢桁架连梁的剪力墙的刚度分布合理,耗能机理及刚度强度退化机理符合联肢剪力墙抗震设计的要求。大震时,在保证较高耗能能力的同时能够维持较高的承载力和刚度,持续约束墙肢,抗震性能优于混凝土连梁联肢剪力墙体系,是一种较理想的连梁设置方案。     

利用蝴蝶形钢板剪力墙耗能的自复位结构体系研究

应用ANSYS软件对利用蝴蝶形钢板剪力墙耗能的自复位结构体系进行了有限元模拟,主要研究了钢绞线预拉力值、蝴蝶板厚度、蝴蝶板中开缝区短柱高厚比L／t、蝴蝶板中开缝区短柱宽厚比撕等参数对结构自复位能力、承载力、抗侧刚度、耗能能力以及延性性能的影响。分析结果表明,通过合理的参数设计,利用蝴蝶形钢板剪力墙耗能的自复位结构体系能够把塑性变形集中在蝴蝶板中,使框架梁柱处于弹性状态,在地震作用后没有残余变形,能够方便快速地修复;并且拥有较高的抗侧刚度、承载力,较强的耗能能力和较好的延性性能。钢绞线初始预拉力值对结构复位能力影响较大,蝴蝶板厚度以及蝴蝶短柱高厚比、宽厚比对结构抗侧刚度、承载力、耗能能力以及延性影响较大。     

带自复位耗能连梁的剪力墙结构的抗震性能

为了减小强地震作用下钢筋混凝土联肢剪力墙的连梁结构损伤,实现震后结构功能的快速恢复,提出了一种兼具自复位和耗能功能的新型自复位耗能连梁.新型自复位耗能连梁在跨中安装了由形状记忆合金绞线和粘弹性耗能单元并联而成的新型复合自复位阻尼器.以一榀10层双肢剪力墙结构为例,对连梁跨中分别安装该新型自复位阻尼器的联肢剪力墙、粘弹性...     

组合碟簧自复位防屈曲支撑滞回性能试验

为控制防屈曲支撑(BRB)的残余变形,采用碟簧自复位系统(DS)和BRB并联形成自复位防屈曲支撑(SBRB)。通过拟静力试验考察组合碟簧刚度、端部连接、复位比率等对SBRB滞回性能的影响。结果表明：与BRB相比,SBRB的残余变形大幅降低;SBRB表现出旗型的滞回曲线,试验后期钢板支撑受拉断裂,其他部件保持完好;SBRB试件中DS部分和BRB部分分别是承载力和累积耗能的主要来源;由于组合碟簧间的摩擦等作用,DS部分的耗能占整个SBRB耗能的23%～36%;其他构造相同时,采用组合碟簧刚度较大的DS部分启动后承载力增幅较多,且DS部分启动力较大的复位比率也较大,残余变形更小。总体上,端部连接形式对残余变形影响不大,刚接SBRB试件因承受额外的端部弯矩,钢板支撑断裂更早,铰接SBRB试件表现出更好的耗能能力。随复位比率增大,SBRB的残余变形逐渐减小,为有效地控制支撑残余变形,同时避免对DS部分要求过高,复位比率宜取0.7～0.9。     

基于OpenSEES的预应力装配双肢墙低周往复试验数值分析(灾后重建专刊）

提出新型预应力装配双肢墙(PCW)结构并进行两榀PCW试件的低周往复试验与数值模拟.以有限元软件OpenSEES为分析平台,采用基于纤维模型并考虑剪切变形的非线性梁柱单元模拟墙肢,在连梁与墙肢结合部位采用零长度连接单元模拟预应力筋与连接钢筋的作用,编制稗序求解零长度单元恢复力模型,采用自适应非线性求解法对两榀试件的低周往复试验进行数值分析,试验及数值分析结果表明:PCW结构具有良好的自恢复能力,卸载后残余变形小,结构损伤集中,震后易修复;连接钢筋的应用有效增大PCW结构的耗能能力;数值分析较好地模拟了PCW的弹塑性性能,数值分析结果与试验结果吻合良好,基于OpenSEES的分析模型适用于PCW结构的非线性分析.     

三角形钢屋架力学计算模型的研究

对三角形钢屋架的杆件类型及立柱抗侧刚度因素对屋架的内力影响进行了研究．由于三角形屋架的弦杆制作通常采用整根杆件制作,与腹杆用节点板连接,并支撑于钢立柱上,因此弦杆杆件类型及立柱侧移刚度对屋架内力有一定影响．本文利用MIDAS对某仓库工程三角形屋架进行了4种力学模拟计算,通过对比：设计时,三角形钢屋架的弦杆按梁单元是必要的,同时不考虑立柱抗侧刚度对屋架内力影响．对此类屋架设计本文提出了明确的计算方法,具有较高的实用价值．     

内藏桁架混凝土组合高剪力墙抗震性能

为改善混凝土高剪力墙的抗震性能,提出了内藏桁架混凝土组合高剪力墙,其内藏桁架包括钢桁架、钢筋桁架及型钢-钢筋组合桁架.该新型剪力墙为双重组合剪力墙,即将桁架与剪力墙两种受力体系组合、型钢与混凝土两种材料组合联合应用.进行了6个1/3缩尺的高剪力墙抗震性能试验研究;对比分析了普通混凝土高剪力墙、内藏钢框架混凝土高剪力墙和内藏桁架混凝土组合高剪力墙的承载力、延性、刚度及其衰减、滞回特性、耗能能力及破坏特征;建立了内藏桁架混凝土高剪力墙的刚度和承载力计算模型;提出了该新型剪力墙的抗震设计建议.计算结果与实测值符合较好.试验表明,内藏钢框架及内藏桁架混凝土高剪力墙的抗震性能比普通混凝土高剪力墙的抗震性能明显提高.     

悬索桥桁架加劲梁动力等效成等截面欧拉梁方法

针对悬索桥桁架加劲梁在数值计算、模型设计中简化问题,基于单独桁架加劲梁动力特性分析结果,以竖弯、侧弯、扭转基频相等为原则,推导并给出了不同边界条件（悬臂和两端固结）对应等截面欧拉梁等效质量惯性矩,等效抗弯刚度和等效抗扭刚度简化计算公式,然后将该计算式应用于某主跨576 m板桁结合梁悬索桥加劲梁等效分析. 结果表明:基于动力特性等效方法非常简单有效;所有基于欧拉梁的等效方法均存在无法考虑桁架梁抗剪性能的缺点,越长的桁架加劲梁越接近纯弯欧拉梁,悬臂边界的桁架梁比两端固结的桁架梁更接近欧拉梁,在等效悬索桥桁架加劲梁时应选用尽量长的精细化桁架梁段和悬臂式的约束边界条件.     

被动消能混合式交错桁架单元滞回性能有限元分析

为了增强交错桁架耗能能力,可在桁架单元的斜腹杆上设置摩擦耗能器,形成被动消能交错桁架结构。采用有限元软件ANSYS12.1分析摩擦耗能器在不同摩擦系数、螺栓孔长以及螺栓等级下的荷载位移关系,并将摩擦耗能器的荷载-位移关系转化为等效应力-应变关系,定义到斜腹杆上的等效耗能器单元的材料本构关系中,对被动消能桁架单元进行水平方向循环加载,得到各桁架单元的滞回曲线、骨架曲线以及耗能能力图。有限元分析结果表明:摩擦系数使耗能器的滑移力达到斜腹杆屈曲荷载的96%时,结构的耗能能力最好;耗能器孔长越大,桁架的耗能能力和延性越好,滑移量达到桁架节间距的1%时,延性系数可满足一般框架的抗震要求;螺栓等级越高,其预紧力越稳定,桁架耗能能力越好。