拉链柱支撑钢框架结构振动台试验研究

为研究拉链柱支撑钢框架结构的抗震性能并对设计方法进行验证,完成了一个3层单跨1∶4缩尺比例的拉链柱支撑钢框架结构模型在24个地震作用工况下的模拟地震作用振动台试验。通过试验,得到了结构的动力特性、层间位移响应、加速度响应以及各结构构件的受力状态等。结果表明,8度多遇及设防烈度地震作用工况下,结构基本未进入塑性,试验模型振动时以第1阶模态振动为主。超9度罕遇地震作用工况下,底层支撑失稳明显,顶层支撑未见失稳。底层受拉支撑的最大轴拉力接近屈服轴力,受压支撑的屈曲后承载力约为支撑稳定承载力的30%,表明由支撑失稳产生的竖向不平衡力按受拉支撑的最小屈服承载力和受压支撑的最大屈曲承载力的30%计算是可行的。拉链柱主要通过受拉传递因支撑失稳产生的竖向不平衡力。因变形协调关系,被支撑梁可以承受一定的竖向不平衡力,在拉链柱未屈服的前提下,一般下层被支撑梁承受的竖向不平衡力要高于上层的。总体上,各构件的受力状态及传力路径与设计初衷基本一致,结构体系在模拟地震作用振动台试验中表现出了良好的抗震性能。     

偏心支撑钢框架设计方法

着重阐述了消能梁段的设计方法 ,其中包括消能梁段的长度确定和截面选择 ,消能梁段的腹板加劲肋、连接和侧向支撑的设计。并对消能梁段以外其它构件的设计方法进行了介绍 ,以增强工程设计人员对该结构体系的了解。     

偏心支撑钢框架能力设计方法研究

结合国内外偏心支撑钢框架结构的最新研究成果以及相关设计规范的规定,对偏心支撑钢框架结构的性能进行分析,介绍偏心支撑钢框架结构的能力设计方法,对我国规范相对落后的部分进行补充,为工程设计提供一些参考。着重阐述耗能梁段,耗能梁段外的梁、支撑、柱和耗能梁-柱节点的设计,同时总结了偏心支撑钢框架结构设计中应注意的问题。     

支撑钢框架柱的计算长度

本文对多高层支撑钢框架柱的计算长度问题作了阐述。在结构基本失稳形式分析的基础上,给出了确定支撑框架柱计算长度的计算简图与计算公式,为便于工程设计运用,在充分利用《钢结构设计规范》(GBJ 17—188)中纯框架柱计算长度系数表格的基础上,提出了确定支撑钢框架柱计算长度系数的近似计算公式。     

钢框架-中心支撑结构体系设计浅析

通过具体的工程,对纯钢框架及钢框架-中心支撑结构体系进行比较,初步探讨了钢框架-中心支撑结构体系的受力性能、设计要点．以供设计参考。     

偏心支撑钢框架性能设计研究

偏心支撑钢框架是一种新型抗震结体系,在风荷载和小震作用下,能提高水平刚度,减少侧移,在中震和大震作用下,耗能梁等构件首先屈服,避免主体结构的破坏。本文针对偏心支撑框架,从框架结构,耗能梁等方面进行分析总结,对偏心支撑结构的设计与选择有一定的参考价值。     

铰接中心支撑钢框架体系结构设计研究

在进行结构体系比较和振动台试验验证的基础上,确定了某大型电厂主厂房选用铰接中心支撑钢框架体系。对深化设计方案进行了地震响应的数值模拟研究。虽结构平面扭转和竖向质量分布均不规则,但考虑到多遇地震下没有构件屈服或失稳,且多遇、罕遇地震下的层间侧移角均满足规范要求,认为结构设计较为合理,可以满足"小震不坏"、"大震不倒"的抗震设防要求。同时也再次验证了只要设计合理,铰接中心支撑钢框架体系在8度抗震设防区仍可具有较好的抗震性能,高度也可以突破民用建筑12层的限制。最后给出了铰接中心支撑钢框架结构节点连接部分抗震设计的一些原则性建议。     

拉链柱支撑钢框架结构静力推覆试验及数值模拟

为研究拉链柱支撑钢框架结构在水平荷载作用下的承载能力、抗侧刚度、破坏模式以及构件的传力模式等,对一个3层单跨1:2.6缩尺比例的拉链柱支撑钢框架进行了静力推覆试验及数值模拟。结果表明：在对应8度多遇及设防烈度地震作用工况的水平侧移下,结构基本处于弹性工作状态,构件未出现明显失稳现象。在对应8度罕遇地震作用工况的水平侧移下,由于支撑失稳导致结构抗侧刚度明显降低,但结构的承载力并无明显下降,随着加载的进一步进行,因支撑失稳产生的竖向不平衡力主要由拉链柱承担,且该不平衡力由此逐层向上传递,导致顶层支撑的轴压力逐渐增加;当反向卸载时,拉链柱构件承担部分压力,但并未失稳。总体上,结构各构件的受力状态及传力过程与设计目标基本一致,结构在静力推覆试验中表现出良好的受力性能。     

偏心支撑钢框架的设计

简述了偏心支撑钢框架结构的工作原理及特点,介绍了偏心支撑钢框架的设计计算方法,其中重点介绍了各杆件的内力计算：耗能梁段设计、非耗能梁段设计、支撑设计和框架柱设计,为工程设计人员提供了指导。     

偏心支撑钢框架基于性能的塑性设计方法研究

罕遇地震下采用弹性分析所设计的偏心支撑框架发生较大的非弹性变形时,可能无法满足预期的破坏模式和抗震性能。通过预先确定结构在非弹性变形下的目标位移和屈服机理,结合《建筑抗震设计规范》(GB50010—2010)并考虑消能梁段的耗能折减系数,提出了偏心支撑框架基于性能的塑性设计方法。该方法还采用能量平衡原理和一种侧向力分布方式得到结构的基底剪力和各楼层的剪力,并根据塑性设计法合理设计所有构件。设计某12层偏心支撑钢框架,采用动力弹塑性时程分析法验正所提出方法的正确性。算例结果表明:该方法可用于设计偏心支撑钢框架结构,且无需进行复杂的计算和迭代,就能使结构满足多遇及罕遇地震下的预定功能。     

钢框架树状柱节点整体设计研究

本文采用梁柱焊接节点和梁拼接节点的设计方法对树状柱节点进行设计,通过算例分析发现常规设计方法无法满足树状柱的抗震要求,提出了对树状柱进行整体设计的必要性。最后提出拼接点位置选取的建议,供设计参考。     

偏心支撑半刚接钢框架柱计算长度系数研究

通过引入连接转动刚度及偏心支撑,导出了偏心支撑半刚接钢框架柱计算长度系数理论公式。采用ANSYS软件对D形偏心支撑半刚接钢框架进行了非线性屈曲分析,得出了偏心支撑半刚接钢框架柱计算长度系数表,并回归了建议计算公式。     

钢框架-无黏结内藏钢板支撑剪力墙双重体系抗震性能分析

通过对钢框架-无黏结内藏钢板支撑剪力墙(支撑墙板)双重抗侧力体系抗震设计的探讨和抗震性能分析,考察钢框架部分抗侧承载力的调整对结构抗震性能的影响。时程分析表明:总体上,随框架的调整加强,结构层间侧移及构件的塑性发展程度减小,人字形支撑承受的楼层重力减小,有益于支撑墙板的受力,拉、压支撑的滞回曲线关于原点较对称,但结构用钢量和楼层剪力增大。推覆分析表明:结构最大层间侧移角达1/50时,调整加强的框架塑性发展减幅不明显。综合分析结果,建议双重体系设计中框架的调整加强,宜按照删除支撑后的框架能独立承担结构底部总剪力的25%来进行。     

3种偏心支撑钢框架的塑性设计方法

偏心支撑钢框架是在中心支撑钢框架的基础上发展起来的一种新型结构体系,它能够有效改善钢框架在大震作用下的抗震性能。本文基于已有耗能梁段的塑性设计模型,考虑钢材的应变硬化效应影响,提出了一种改进的偏心支撑耗能梁段塑性模型,并基于此模型对不同形式的偏心支撑钢框架在弯矩、剪力共同作用下的屈服模型进行了研究,推导出其塑性设计公式。     

钢-混凝土组合框架柱的稳定设计方法

针对钢-混凝土组合框架的特点,利用考虑滑移影响的组合梁等效刚度计算方法,考虑组合楼盖的组合效应、组合梁与柱的实际约束程度以及节点的半刚性连接特征等因素,推导出有侧移和无侧移半刚性组合框架柱组合梁的刚度修正系数,提出了有侧移及无侧移组合框架柱的稳定设计方法.算例分析结果表明,该设计方法有效地利用了组合效应和节点的延性,具有较好的经济效益.     

偏心支撑钢框架的设计探讨

结合钢结构的发展前景 ,阐述了偏心支撑钢框架延性分析的必要性 ,并围绕结构的耗能问题进行多方面的探讨 ,提出了设计建议。     

延性钢框架设计方法研究

介绍了1994年美国Northridge地震和1995年日本Kobe地震中钢框架结构断裂模式,指出利用钢框架结构梁柱新型延性节点进行延性设计是预防脆性断裂的主要途径;然后讨论了钢框架非线性分析的各种方法,以及钢框架延性设计的步骤和注意事项。     

考虑防屈曲支撑影响的钢筋混凝土框架柱设计方法

针对防屈曲支撑-混凝土框架(RC-BRBF)体系中防屈曲支撑(BRB)对相连柱产生附加变轴力影响,提出了RC框架柱设计方法。该方法首先通过等价轴压比指标获得RC柱设计轴压比限值,保证了一级、二级以及三、四级框架柱极限侧移水平分别达到2.7%、2.4%以及2.1%;然后通过体系延性水平获得柱位移延性指标,保证其延性性能。研究表明,RC柱设计轴压比限值与等价设计轴压比水平、构件受等效重力与地震作用的轴力标准值之比有关;改进后的设计方法能够有效考虑BRB对相连柱附加变轴力影响,并保证了变轴压比下柱的极限侧移水平。算例分析结果表明,该方法通过优化柱截面提高了体系经济性,同时保证体系满足“三水准”设防目标,RC柱设计轴压比限值的设定是合理的。     

考虑防屈曲支撑影响的钢筋混凝土框架柱设计方法

针对防屈曲支撑-混凝土框架(RC-BRBF)体系中防屈曲支撑(BRB)对相连柱产生附加变轴力影响,提出了RC框架柱设计方法。该方法首先通过等价轴压比指标获得RC柱设计轴压比限值,保证了一级、二级以及三、四级框架柱极限侧移水平分别达到2. 7%、2. 4%以及2. 1%;然后通过体系延性水平获得柱位移延性指标,保证其延性性能。研究表明,RC柱设计轴压比限值与等价设计轴压比水平、构件受等效重力与地震作用的轴力标准值之比有关;改进后的设计方法能够有效考虑BRB对相连柱附加变轴力影响,并保证了变轴压比下柱的极限侧移水平。算例分析结果表明,该方法通过优化柱截面提高了体系经济性,同时保证体系满足"三水准"设防目标,RC柱设计轴压比限值的设定是合理的。     

防屈曲支撑框架设计方法研究

采用数值手段,研究了防屈曲支撑框架和普通中心支撑框架在性能上的差异。基于弹塑性时程分析,由大量防屈曲支撑框架算例,建立支撑框架结构在大震下的层间位移角最大值随抗侧刚度比k变化的关系曲线,按照大震不倒的要求,获得k值的合理取值范围。分别对不同k值下支撑框架结构的设计进行研究,得到相应k值下允许设计的最弱框架(即框架设计的临界点),供结构设计参考。