横梁均布荷载下单层无侧移刚架稳定承载力研究

为考虑横梁荷载下单层无侧移刚架的稳定承载力,首先采用转角位移法对横梁荷载下刚架稳定承载力进行分析,明确柱顶作用集中荷载与横梁作用均布荷载下的刚架稳定承载力相差很大。对横梁均布荷载下无侧移刚架的实用计算方法进行阐述,刚架需区分弱梁与弱柱刚架,前者采用梁柱易位法,后者采用传统的标准法确定柱计算长度系数。比较考虑二阶效应与实用计算方法所得柱计算长度系数,计算结果表明,考虑二阶效应将使柱计算长度系数偏于保守,横梁轴压力宜采用一阶分析。其次,采用有限元软件Abaqus分析两种典型无侧移刚架的屈曲性能,验证实用计算方法的正确性。最后,设计了96组算例对刚架类型的实用判别公式进行分析计算,并与有限元分析结果进行对比,验证了实用判别公式的正确性。     

考虑剪切变形影响的框架结构稳定性

巨型框架结构由于框架梁柱截面的剪切变形较大,在分析巨型结构整体稳定性时,应当同时考虑巨型梁柱的弯曲变形与剪切变形。本文研究了框架梁和框架柱截面的剪切变形对框架结构整体稳定性的影响。分别研究了简单对称框架柱顶作用有相同集中荷载时、简单对称框架柱顶作用有不等集中荷载时、以及不对称框架柱顶作用不等集中荷载时,框架结构的整体稳定性。分析了不对称框架柱剪切变形对框架稳定性的影响及框架发生整体有侧移失稳的内在规律。着重讨论了框架梁截面的剪切变形对框架整体稳定性的影响规律,根据这一规律提出了简化方法以考虑横梁剪切变形的影响。本文提出了计算框架临界荷载的近似计算方法,与有限元法的结果对比,具有很好的精度,近似算法均考虑了框架梁和框架柱截面的剪切变形及弯曲变形。     

风荷载及竖向荷载作用下框架的侧移二阶效应

框架在风荷载及竖向荷载共同作用下,由于框架产生侧移变形从而引起侧移二阶效应。为了简化分析,给出了梁、柱刚度的统一的折减系数,对弹性阶段和极限阶段框架侧移二阶效应进行了分析和比较,结果表明在框架设计中应当考虑侧移二阶效应。     

单层铰接排架柱二阶效应计算

在荷载作用下的单层铰接排架,可通过排架分析求得柱顶剪力。另外,柱顶原来作用有由屋盖重量等引起的压力及弯矩,柱的侧面还可能作用有均匀分布的水平风荷载以及吊车横向水平刹车力等,柱上作用力均为已知。在这些荷载作用下,柱子会发生侧移,又因为柱顶有压力,从而产生二阶效应,在计算中应予以考虑。根据排架柱柱顶及侧面的作用力,考虑柱的重力二阶效应,求取柱顶侧移、柱底弯矩以及柱高范围内截面的最大弯矩。通过对等截面排架柱重力二阶效应的理论分析,得出计算公式。对于单阶变截面排架柱,则将其分为上、下段,根据上、下段联接处的变形协调条件,利用这些公式也可进行重力二阶效应的计算。通过几个排架柱的例题计算表明,提出的计算方法切实可行、简易方便、结果可靠。     

倾斜柱框架弹性屈曲分析

为研究倾斜柱框架的轴力所产生的水平分力对荷载的抵消作用及对框架侧移减少的影响,进行了倾斜柱框架的一阶弹性屈曲分析。通过对倾斜框架柱和规则框架柱的内力计算,推导了不同倾斜角度的框架顶点相对侧移和临界荷载,给出了倾斜柱框架柱的转角位移方程,用转角位移法对多层多跨倾斜柱框架无侧移和有侧移时的稳定性进行了分析;结果表明,柱倾斜极大地改变了结构的受力状态,使内力降低;框架柱的倾斜角度变大时,结构的顶点相对侧移迅速减小,而临界荷载亦明显增大。     

多层轻钢框架结构住宅风作用下二阶弹性性能分析

基于ANSYS对某轻钢框架结构示范住宅楼建立了有限元模型,在风荷载作用下分别按一阶方法、二阶规范方法、二阶有限元方法计算了底层柱底弯矩与顶层柱顶侧移,对数据进行了比较分析,同时对二阶效应下柱底弯矩随风荷载增大的变化规律进行了研究,此外还进行了3D模型下二阶效应的计算和分析并与2D模型进行了比较,其结果令人满意。     

框架柱弯矩挠曲及侧移二阶效应的考虑

对框架柱弯矩同时考虑挠曲二阶效应及侧移二阶效应作了分析 ,并对钢筋混凝土框架在竖向荷载及水平地震力作用下的柱弯矩作了具体计算 ,计算结果表明钢筋混凝土框架柱的挠曲二阶效应的影响甚小 ,可以不予考虑     

横梁荷载作用下单层无侧移刚架的稳定承载力

分析刚架稳定性能时,常把横梁上的荷载集中于柱顶,这对单层无侧移刚架可能产生较大误差。为推导出合乎刚架实际性能的实用设计方法,首先进行刚架的弹性稳定分析,明确失稳是渐近极值型的。由于失稳时变形过大,不应用其临界荷载来确定柱的计算长度。其次对刚架水平推力是否需要二阶分析进行探讨,结论是否定的。再次,对弱梁刚架和弱柱刚架两种典型情况进行分析,明确设计规范采用的传统设计方法可以用于这类刚架设计,只是必须考虑水平推力的影响。文中强调了把无侧移刚架分为弱梁刚架和弱柱刚架的必要性,给出刚架类型的判别式和弱梁刚架的易位计算法。     

新型预制混凝土干式齿槽连接框架柱受力性能

对新型预制混凝土干式齿槽连接框架柱在轴压和横向水平力作用下的承载力、裂缝、应力和应变分布等进行了分析,绘制了柱顶的荷载一位移曲线,并与现浇整体柱进行了对比分析,分析结果表明,齿数、齿高对预制混凝土干式齿槽连接框架柱承载能力有重要影响,最后提出了相应的构造建议。     

考虑二阶效应的有侧移悬臂柱试验分析

对有侧移悬臂柱在静力情况下,同时考虑P-Δ和P-δ效应柱顶位移和不考虑二阶效应的柱顶位移进行了试验分析。结果表明,静力情况下,悬臂柱的一阶位移和二阶位移是有差别的,与数值计算结果基本吻合。     

高强混凝土框架柱截面尺寸效应的变化规律

根据收集的117根高强混凝土框架柱在固定轴向荷载和水平反复荷载作用下的试验结果,用MATLAB软件编制的程序计算出试验柱的骨架曲线、屈服位移和屈服荷载、最大位移和最大荷载、极限位移和极限荷载、延性系数、弹性刚度、强化刚度、最大刚度和退化刚度、各滞回环面积和累计滞回环面积,并用ORIGIN软件一元线性拟合出各参数与截面面积或截面高度之间的关系式,然后根据ORIGIN软件回归结果分析了截面尺寸对框架柱承载力、延性、刚度及耗能的影响规律。结果表明:随着截面面积的增大,名义弯矩逐渐降低,试件承载力最大试验值与按照规范计算的最大承载力的比值逐渐减小,框架柱的延性逐渐降低; 随着截面高度的增加,框架柱的极限位移角逐渐降低,框架柱的强化刚度、退化刚度及最大刚度与弹性刚度的比值均逐渐增大,框架柱的平均耗能系数逐渐降低。     

高轴压比下加芯混凝土框架柱延性与承载力试验研究

通过高轴压比下8个加芯混凝土框架柱和1个普通混凝土框架柱低周往复加载的模型试验,阐述了主要试验现象及破坏形态,对各试件的P-Δ滞回曲线、位移延性系数、极限位移转角、屈服荷载和极限荷载等试验结果进行了研究,分析了加芯混凝土框架柱延性和承载力的影响因素。结果表明:通过对芯柱进行合理设置,加芯混凝土框架柱具有良好的滞回延性和较高的抗震承载力,可明显改善普通混凝土框架柱在高轴压比下的抗震性能,弹塑性变形能力能够满足抗震要求;芯柱的纵筋配筋率、截面面积和体积配箍率是影响加芯混凝土框架柱延性和承载力的主要因素。结合以往的研究成果,本文提出了加芯混凝土框架柱轴压比限值的建议值、正截面承载力计算公式以及相关设计建议。     

不同构造措施的砌体填充墙框架结构抗震性能试验研究

为研究设置拉结钢筋、构造柱、水平系梁等不同构造措施的砌体填充墙对框架结构抗震性能的影响,进行了4榀不同构造措施的砌体填充墙框架结构模型和1榀纯框架结构模型在低周反复荷载作用下的对比试验,分析了各试件的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化、承载力退化和耗能性能等。结果表明：砌体填充墙有效地提高了框架结构的抗侧刚度和承载力,但具有不同构造措施的砌体填充墙框架结构的初始刚度和承载力基本相同;设置构造柱、水平系梁和同时设置构造柱和水平系梁的砌体填充墙框架结构的位移延性和耗能能力得到明显的改善,且其刚度退化较为缓慢。     

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。     

钢板仓组合剪力墙受力性能的有限元分析

钢板仓组合剪力墙是一种新型抗侧力构件,是以两块钢板和圆管支撑组成基本单元,空腔内填充混凝土的组合剪力墙.基于ABAQUS软件,建立了考虑材料非线性和几何非线性等因素影响的钢板仓组合剪力墙有限元分析模型,分析了钢板仓组合剪力墙圆管支撑布置密度、轴压比、含钢率及高宽比对其水平承载力和延性性能的影响.分析结果表明,钢板仓组合...     

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。     

带竖缝砌体填充墙钢筋混凝土框架结构抗震性能试验研究

为了研究带竖向缝槽砌体填充墙对框架结构抗震性能的影响,开展了3榀带竖向缝槽砌体填充墙框架结构模型、1榀整体砌体填充墙框架结构模型和1榀纯框架结构模型在低周反复荷载作用下的对比试验。对比分析了各试件的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化、承载力退化和耗能性能等。结果表明：砌体填充墙的存在显著提高了框架结构的抗侧刚度和水平承载力,砌体填充墙参与了结构的滞回耗能,砌体填充墙框架的累积耗能能力明显优于纯框架;在填充墙与框架柱间设置一定宽度的竖向缝槽,减少了两者间的相互作用,延缓了填充墙和框架梁、柱的开裂,其水平承载力介于纯框架和整体填充墙框架之间,但其延性和耗能能力得到了较大的改善;在填充墙中设置一定宽度的竖向缝槽形成带竖向缝槽砌体填充墙框架,其水平承载力介于纯框架和整体填充墙框架水平承载力之间,其极限位移角与纯框架的基本相同,具有较好的延性和耗能能力。     

预压装配式预应力混凝土框架边柱拆除时抗连续倒塌性能试验研究与理论分析

对一榀二层二跨预压装配式预应力混凝土(PC)平面框架进行了静力拆除底层边柱的试验及理论分析,探究了裂缝发展、变形能力、破坏模式及连续倒塌机理。根据试验框架达到极限承载力时的状态,提出了边柱失效时简化的结构抗力分析模型,并推导出结构抗倒塌极限承载力的计算方法; 基于能量法建立近似的动力响应评估模型,根据试验框架静力加载荷载-位移曲线近似得到其在边柱瞬时失效时的动力响应曲线。结果表明:框架的受力过程可分为弹性、弹塑性、塑性铰以及倒塌4个阶段; 加载时试件的混凝土裂缝开展及破坏集中在失效边柱相邻区域框架梁两侧梁端结合部,除失效边柱外,其余框架柱以及失效柱远离区域框架梁端基本完好; 框架在小变形阶段按梁机制受力,存在压拱效应及空腹效应; 在大变形阶段不能按悬链线机制受力,由梁的受弯机制和空腹机制共同抵抗不平衡荷载; 边柱失效时预压装配式预应力混凝土框架最大抗力达到60.9 kN,最终倒塌位移为430 mm,梁端转角为10.0°～15.3°,具有较好的抗连续倒塌能力。     

单柱横向温度缝在单层多跨厂房中的应用

为了减小多跨超宽单层钢刚架结构的温度应力,某工程在横向采用单柱温度缝将多跨横向超宽钢刚架结构分为主结构和子结构,其中主结构的横向宽度满足不考虑温度应力和温度变形对结构承载力影响的条件,子结构采用柱顶设置限制位移滚轴支座与主结构连接,按风荷载标准值作用下主结构柱顶水平位移值,确定滚轴支座位移限值,以此位移限值对子结构施加强迫位移并验算子结构是否满足承载力要求。经多种结构方案计算比较,单柱横向温度缝的构造措施在不显著增加结构造价条件下,能有效降低多跨超宽单层钢刚架结构的温度应力,此优化设计方法可供类似工程参考。     

水平双向加载下钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

针对双向水平地震作用下钢筋混凝土框架柱的抗震性能,开展了9个钢筋混凝土框架柱的水平双向拟静力试验研究,考察轴压比、体积配箍率、纵筋配筋率以及加载路径对柱抗震性能的影响,对双向加载下柱的受力特点、承载力变化、位移延性和极限侧移角等指标进行分析。结果表明：相对于水平单向加载,双向加载对柱的抗震性能存在显著不利影响：柱的抗弯承载力及极限位移均明显减小,损伤程度明显加重;随加载方式由单向-十字-菱形-方圈变化,相同位移下柱的强度退化与抗弯承载力下降幅度均有所增加。考虑双向受力后,典型技术标准给出的RC框架结构极限层间侧移角限值的安全冗余度显著降低。基于试验结果初步提出结构设计及分析建议：考虑双向水平地震动影响时,框架柱的抗震设计宜适当降低轴压比、增加约束箍筋、适当折减柱的抗弯承载力;采用层间侧移角进行结构倒塌判别时,可取双向地震动作用下结构最大层间侧移矢量的大小作为判别位移,并根据分析性质（结构设计或既有结构分析）选取恰当的极限层间侧移角判断标准。