带支撑钢框架非线性稳定分析

通过运用有限元软件ANSYS,建立了三维空间分析模型,对带支撑钢框架在考虑混凝土楼板作用下进行非线性稳定分析,运用ANSYS提供的稳定分析方法得出了钢框架体系梁、板、柱相对刚度对屈曲荷载的影响。     

附加减震钢框架的加固混凝土框架结构抗震性能试验研究

为提高既有混凝土框架抗震性能,在不显著增加既有结构构件受力的同时,在混凝土框架外部增设钢框架并设置屈曲约束支撑。设计并制作1榀纯混凝土框架和2榀设置附加减震钢框架的混凝土框架,通过低周往复加载试验,研究其开裂和破坏状态、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、等效阻尼比以及钢筋混凝土梁、附加钢框架的应变发展等。试验结果表明：增设附加减震框架后,结构破坏机制更加合理,屈曲约束支撑耗能性能稳定,加固后结构的滞回曲线饱满;采用外部附加钢框架加固钢筋混凝土框架,可提高既有混凝土框架结构的受剪承载能力至3倍以上,既有结构、外部附加钢框架和屈曲约束支撑可协同工作,在设防目标下可避免混凝土柱发生压剪脆性破坏;最后对附加减震框架改进连接构造设计提出了建议。     

支撑钢框架中关键柱破坏后结构抗倒塌性能分析

为研究支撑对多层平面钢框架在关键柱破坏后抗倒塌性能的影响,采用瞬时拆柱法分别对3种中心支撑和2种偏心支撑的钢框架在中柱失效和边柱失效的情况下进行了弹塑性动力效应分析.结果表明:支撑对结构的极限抗倒塌承载力并没有太大的提高,但对结构刚度提升十分明显；无论设置何种支撑,边柱失效的影响都要大于中柱失效；偏心支撑的设置并没有比中心支撑体现出更优越的性能,反而会在一定程度上降低结构的刚度.     

基于性能设计的高强钢组合Y形偏心支撑钢框架抗震性能研究

Y形偏心支撑钢框架结构中耗能梁段置于框架梁之外,耗能梁段变形不会对主体结构和楼板造成损害,震后易于修复更换。为了保证耗能梁段充分发挥塑性变形进行耗能,非耗能构件(框架梁、框架柱)截面设计往往过大,浪费钢材且限制了偏心支撑钢框架的应用。高强钢组合偏心支撑框架结构是指耗能梁段采用普通钢材(Q345钢),而框架梁、柱等非耗能构件采用高强度钢材(如Q460),不仅有效减小构件截面,而且可以推动高强钢在抗震设防区的应用,经济效益显著。采用基于性能的抗震设计方法设计了5层、10层、15层和20层的Y形偏心支撑钢框架结构,算例模型包括高强钢组合Y形偏心支撑钢框架和传统普通钢Y形偏心支撑钢框架,通过Pushover分析和时程分析研究该结构形式的承载力、抗侧刚度、层间侧移分布及破坏模式。研究表明:相同设计条件下,高强钢组合Y形偏心支撑钢框架结构与普通钢Y形偏心支撑钢框架结构的承载能力相近,但抗侧刚度略低,罕遇地震作用下二者具有相似的层间侧移分布和破坏模式。     

无支撑钢框架在高温下的楼层稳定性

受高温影响的钢框架的侧向稳定性与其在环境温度下的稳定性不同。这是由于高温下钢框架的弹性模量的降级将导致柱的横向刚度也跟着减少。在楼层屈曲理论的基础上调查无支撑钢框架在高温下的横向稳定性。首先,模拟一个钢柱暴露于高温之下,提出一个分析模型来测试无支撑框架中的轴向载荷、高温以及受热边界限制的钢管的横向刚度所带来的影响。之后,提出一个评估无支撑钢框架在高温下的稳定承载力的方法。数值实例用于展示所提出的方法的评估过程,并且研究不同场景中框架构架暴露于高温时框架结构的稳定性。使用有限元分析对所提出方法进行了数值分析,验证了该方法的有效性。     

BRBFs的抗震性能分析

应用ANSYS软件对屈曲约束支撑钢框架(BRBFs)和普通支撑钢框架的抗震性能进行有限元数值模拟,分析了两种结构在基本烈度地震作用下和罕遇地震作用下的层位移、顶层加速度及层间相对位移等结构响应,结果表明,在小震作用下两种结构抗震性能均表现良好,但在罕遇地震作用下普通支撑钢框架由于支撑的平面外失稳,导致整个结构刚度退化,而屈曲约束支撑钢框架则能更加有效地控制结构的侧移,降低结构的地震响应。     

支撑布置对钢框架结构抗侧刚度的影响

纯钢框架建筑结构体系刚度较小,层间位移起主要控制作用,设置支撑体系可有效地提高结构的整体抗侧刚度,减少结构用钢量。以广泛应用的多高层钢框架支撑结构为对象,通过计算不同支撑类型及支撑布置方式下钢框架支撑结构的顶点位移,研究了支撑形式对多、高层钢框架结构抗侧刚度的影响。研究结果表明,对于不同的支撑类型,支撑沿竖向集中布置于中间跨的钢框架结构抗侧移刚度好于将支撑布置在边跨以及其他跨上。对于相同的支撑布置方式,不论是中心支撑,还是偏心支撑,在抗侧刚度和经济性方面,人字形支撑框架均好于单斜杆支撑框架。     

某多层房屋RC框架和支撑-钢框架抗震性能分析

采用结构设计软件SATWE 2010计算某建筑采用RC框架体系和支撑-钢框架结构的抗震性能,对两种结构体系在多遇地震下的参数进行比较分析。结果表明:支撑-钢框架体系侧移刚度要大过RC框架体系,位移限值较小;合理布置支撑的钢框架体系能有效抑制结构的扭转效应;支撑-钢框架体系的整体稳定性和RC框架体系相当。     

支撑—异形柱钢框架结构的静力弹塑性分析

简述了Push-over方法的基本原理,并运用ETABS对柱截面积相同、柱形(H形柱,异形柱)不同的支撑—钢框架结构进行弹塑性分析,发现了支撑—异形柱钢框架结构抗震性能优于纯钢框架结构,支撑—异形柱钢框架较支撑—H形柱钢框架弱侧抗侧能力更好等优点。     

消能减震结构的抗震性能分析

通过对粘弹性阻尼器以及消能支撑计算模型的分析,采用ANSYS软件建立了纯钢框架、以及分贝设置中心支撑和消能支撑的钢框架模型,使用瞬态分析方法分别对它们进行了自振特性分析以及罕遇地震下的时程分析。计算结果表明:和纯框架相比,中心支撑框架可以有效地降低结构的顶层位移,却增加了结构的整体刚度,导致加速度的大幅度增加;而消能支撑则是通过增加结构的阻尼比来有效地控制结构的地震反应,其顶层位移以及加速度都有不同程度的减小。     

空间受力巨型钢柱滞回性能的影响因素分析

采用双重非线性有限元程序ANSYS5.7,分析了不同加载方式、轴向荷载、支撑长细比、支撑轴向刚度和横梁刚度等因素对人字形和X形支撑的巨型钢柱滞回性能的影响规律。为巨型钢框架结构中巨型钢柱的设计提供了理论依据和合理建议。     

防屈曲支撑角部节点板与钢框架的相互作用效应

防屈曲支撑是一种高效稳定的耗能减震装置,其与框架结构一般通过焊接节点板形式连接。目前节点板连接设计方法仅考虑支撑轴力的影响,并没有直接考虑框架开合效应(梁柱在水平地震力下产生的张开/闭合变形)的不利作用,导致焊接节点板在连接处提前发生开裂。通过有限元模拟的方法,同时考虑开合效应和支撑轴力的共同影响,对防屈曲支撑钢框架与角部节点板连接的相互作用进行研究。有限元模型共5组,主要参数包括节点板尺寸、节点板与框架的连接形式以及节点板是否设置自由边加劲肋。在连接形式方面,提出了一种可减小开合效应不利影响的新型可滑移螺栓连接节点板,并与传统焊接节点板的受力性能进行比较。分析结果表明,平面尺寸较小的焊接节点板对结构的抗侧刚度影响最小,可减小设置防屈曲支撑的子框架所分担的地震剪力,相应的节点板受力性能也优于平面尺寸较大的焊接节点板|在焊接节点板上设置自由边加劲肋并不能明显改善其受力性能|所提出的新型可滑移螺栓连接节点板可有效减小节点板对结构刚度的影响,以及框架开合效应对节点板的不利影响,是一种在消能钢框架支撑体系中具有应用前景的新型节点板连接。     

某偏心支撑框架结构设计

偏心支撑框架在弹性阶段的刚度接近中心支撑框架,弹塑性阶段的延性和耗能能力接近延性框架,是一种新型的高层钢结构抗震体系。以咸阳丽彩.天玺广场商住楼工程为例,详细介绍偏心支撑框架的耗能梁段、非耗能梁段、支撑和柱的设计以及构造措施,有助于工程设计人员更好地了解该结构体系设计过程,可为类似工程设计提供参考。     

钢构架立面施工图单线表示方法

立面详图表示法适用于人工画构架立面施工图 ,由计算机程序自动生成结构立面详图时 ,不仅单体设计出图量大 ,而且由于程序缺少智能 ,尺寸、文字和构件线条常常重叠在一起 ,设计人修改编辑的工作量大。建议程序自动生成钢构架施工图时采用单线表示法代替立面详图表示法 ,即在有关国标规定的制图规则的基础上 ,结合钢结构施工图简化表达需要 ,增加一些制图规则 ,并将这些规则和斜撑节点标准构造大样编制成标准图。单体设计时按照这些制图规则 ,在用单线表示杆件的结构立面布置图中通过注释、列表、索引 ,与标准构造详图相结合 ,构成一套完整的构架施工图。从而使单体设计可以用单线立面结构布置图代替复杂的立面详图和大量的剖面     

屈曲约束支撑的耗能性能分析

基于ANSYS有限元软件,对屈曲约束支撑的滞回性能进行了分析,并与普通支撑的滞回性能进行对比.采用两种地震波研究钢框架的地震响应,结果表明：相对于普通支撑而言,屈曲约束支撑能进一步提高钢框架的后期刚度和耗能能力.     

Seismic performance of Y‐type eccentrically braced frames combined with high‐strength steel based on performance‐based seismic design

In the Y‐type eccentrically braced frame structures, the links as fuses are generally located outside the beams; the links can be easily repairable or replaceable after earthquake without obvious damage in the slab and beam. The non‐dissipative member (beams, braces, and columns) in the Y‐type eccentrically braced frames are overestimated designed to ensure adequate plastic deformation of links with dissipating sufficient energy. However, the traditionally code design not only wastes steel but also limits the application of eccentrically braced frames. In this paper, Y‐type eccentrically braced steel frames with high‐strength steel is proposed; links and braces are fabricated with Q345 steel (the nominal yield stress is 345 MPa); the beams and columns are fabricated with high‐strength steel. The usage of high‐strength steel effectively decreases the cross sections of structural members as well as reduces the construction cost. The performance‐based seismic design of eccentrically braced frames was proposed to achieve the ideal failure mode and the same objective. Based on this method, four groups Y‐type eccentrically braced frames of 5‐story, 10‐story, 15‐story, and 20‐story models with ideal failure modes were designed, and each group includes Y‐type eccentrically braced frames with ordinary steel and Y‐type eccentrically braced frames with high‐strength steel. Nonlinear pushover and nonlinear dynamic analyses were performed on all prototypes, and the near‐fault and far‐fault ground motions are considered. The bearing capacity, lateral stiffness, story drift, link rotations, and failure modes were compared. The results indicated that Y‐type eccentrically braced frames with high‐strength steel have a similar bearing capacity to ordinary steel; however, the lateral stiffness of Y‐type eccentrically braced frames with high‐strength steel is smaller. Similar failure modes and story drift distribution of the prototype structures designed using the performance‐based seismic design method are performed under rare earthquake conditions.     

Shaking table test of a steel frame with replaceable curved knee braces

为实现钢框架结构的震后快速修复，提出了一种配置可更换弧形角撑和高强钢构件的抗弯钢框架结构。在目标水准地震作用下，结构塑性变形集中在弧形角撑上，高强钢构件基本保持弹性以降低震后残余变形，震后可通过更换弧形角撑快速修复结构。为研究所提出结构体系的抗震性能以及更换弧形角撑的可操作性，设计了1个带混凝土楼板的1/2缩尺模型进行振动台试验。试验结果表明：该模型实现了预定的损伤控制机制，能够满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》的最大层间位移角限值要求；由于该模型在超罕遇水准的地震作用下可以保持较大的屈服后刚度，因此其残余层间位移角很小(不超过0.028%)，震后弧形角撑易更换；更换弧形角撑后，模型得到了一定程度的修复，但混凝土楼板开裂使得模型刚度未能完全恢复;在重复强震作用下，模型的最大层间位移角未发生显著变化，弧形角撑耗能稳定，但部分弧形角撑的最大变形有所增大，损伤在模型各局部呈现出不均匀发展的趋势。     

配置可更换弧形角撑的钢框架结构振动台试验研究

为实现钢框架结构的震后快速修复,提出了一种配置可更换弧形角撑和高强钢构件的抗弯钢框架结构。在目标水准地震作用下,结构塑性变形集中在弧形角撑上,高强钢构件基本保持弹性以降低震后残余变形,震后可通过更换弧形角撑快速修复结构。为研究所提出结构体系的抗震性能以及更换弧形角撑的可操作性,设计了1个带混凝土楼板的1/2缩尺模型进行振动台试验。试验结果表明：该模型实现了预定的损伤控制机制,能够满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》的最大层间位移角限值要求;由于该模型在超罕遇水准的地震作用下可以保持较大的屈服后刚度,因此其残余层间位移角很小(不超过0.028%),震后弧形角撑易更换;更换弧形角撑后,模型得到了一定程度的修复,但混凝土楼板开裂使得模型刚度未能完全恢复;在重复强震作用下,模型的最大层间位移角未发生显著变化,弧形角撑耗能稳定,但部分弧形角撑的最大变形有所增大,损伤在模型各局部呈现出不均匀发展的趋势。     

偏心支撑钢筋混凝土框架的试验研究与极限分析

通过对 4榀具有同一外形尺寸及配筋而具有不同形式的带有偏心角钢支撑的钢筋混凝土框架和 1榀相同尺寸及配筋的钢筋混凝土框架的对比性试验 ,研究了上述试件的抗侧刚度、极限承载力及结构的耗能等各项指标 ,探讨了偏心角钢支撑钢筋混凝土框架结构的受力特点 ,并对其极限状态进行了理论分析