防屈曲支撑在某钢框架结构加固设计中的应用

采用防屈曲支撑对某钢框架结构进行抗震加固,对加固后结构的抗震性能进行了研究。采用弹性分析和弹塑性时程分析得到结构在多遇和罕遇地震下的反应。对比了加固前、后结构的侧向位移、层间位移角及塑性铰发展情况。讨论了防屈曲支撑的滞回特性,介绍了构件和节点的加固设计方法。分析结果表明对钢框架结构增设防屈曲支撑可以有效地减小结构地震反应,提高结构的抗震性能,减少加固工作量及大震后的修复工作。为类似的钢框架结构抗震加固工程提供参考。     

防屈曲耗能支撑加固钢筋混凝土框架抗震效果分析

以一幢抗震性能未满足抗震规范的4层钢筋混凝土框架结构为算例,对其采用增设防屈曲耗能支撑的方法进行抗震加固,并对原有结构及加固后结构进行了小震、中震下反应谱及地震波时程的抗震效果对比分析。分析结果表明,防屈曲耗能支撑能够有效地提高结构的抗震性能。在小震作用下,防屈曲耗能支撑处于弹性状态,为结构提供抗侧刚度;在中震作用下,防屈曲耗能支撑逐渐进入非线性状态,作为结构第一道防线消耗地震能量。     

销钉式防屈曲支撑在结构抗震加固中的应用研究

销钉式防屈曲支撑具有普通防屈曲支撑良好耗能的特点,本文对此支撑进行抗震加固分析。原结构存在超筋、层间位移角不满足规范限值的问题,采用非线性有限元软件SAP2000进行了加固抗震分析,对比了多遇地震作用下销钉式防屈曲支撑框架结构与普通防屈曲支撑框架结构模拟结果。结果显示装有销钉式防屈曲支撑的框架结构层间位移角与结构基底剪力减小率优于普通防屈曲支撑框架结构;罕遇地震作用下,采用Perform-3D有限元分析软件进行分析,分析结果表明:安装了销钉式防屈曲支撑的框架结构不仅能够满足抗震规范的层间位移角还有助于减小柱子所受压应变,并且销钉式防屈曲支撑耗能饱满,保证了框架结构的安全。     

BRB在既有单跨多层混凝土框架结构加固设计中的应用

采用防屈曲支撑对某单跨多层混凝土框架结构进行了抗震加固,使用有限元分析软件SAP 2000对结构加固效果进行了验证,且对结构在多遇地震作用下的抗震性能进行了分析,对比了加固前后结构的侧向位移、层间位移角及周期比。以OpenSees有限元分析软件建立了加固框架的有限元分析模型,从美国太平洋工程研究中心(PEER)选取10条地震动记录调至设防烈度和罕遇地震水平进行了动力时程分析。结果表明:对单跨多层混凝土框架结构采用防屈曲支撑进行抗震加固,可以明显提高结构的刚度、耗能能力,有效地减小结构动力响应,降低震后加固修复费用;布置BRB后明显改善了结构抗震性能,在设防烈度水平可以有效避免结构构件的轻微损伤及非结构构件的破坏,而在罕遇地震水平不仅避免了结构层间位移角超过弹塑性层间位移角限值2.0%,而且有效避免了结构的薄弱层破坏。     

防屈曲支撑及高强钢在某钢结构火力发电厂中的应用

火力发电厂作为生命线工程,地震时要求其使用功能不可中断或需尽快恢复,从而为抗震救灾和灾后重建提供有力的支持和保障。因此,火力发电厂结构的抗震性能及经济性一直备受关注。在传统钢结构电力主厂房中引入防屈曲支撑以提高抗震性能,同时采用高强钢以减少钢材用量。采用SAP2000有限元分析软件对某钢结构火力发电厂置换防屈曲支撑及高强钢柱前后进行多遇地震下弹性分析及罕遇地震作用下弹塑性动力时程分析,从结构自振周期、底部剪力、用钢量、层间位移角、塑性铰分布等角度,探讨防屈曲支撑及高强钢在钢结构火力发电厂中应用的优势。     

屈曲约束支撑在钢框架办公楼抗震加固中的应用

屈曲约束支撑在承受拉力或压力时,均表现出良好的滞回性能和耗能能力,具有较好的抗震性能。本文结合某5层钢框架结构办公楼的抗震加固实例,阐述了屈曲约束支撑加固方案具有的优势及支撑布置原则。采用SAP2000建立了结构加固前后的有限元模型,并对其进行了反应谱分析和非线性时程分析。结果表明:多遇地震作用下结构的抗侧刚度增加,扭转性能得到了较好的改善;罕遇地震作用下支撑率先屈服耗能,有效地减小了结构地震反应,提高了结构整体刚度和承载力。     

某高层建筑采用防屈曲支撑的减震性能研究

某高层建筑为钢筋混凝土框架结构体系,为提高结构的抗震性能,增设了防屈曲支撑,为了验证防屈曲支撑的减震效果,对无支撑结构、普通钢支撑结构和附加防屈曲支撑结构进行了多遇地震和罕遇地震下的抗震性能分析。分析结果表明:增设防屈曲支撑后可有效改善结构的抗震性能,从而提高结构抵抗地震作用的能力。     

某防屈曲支撑框架结构弹塑性时程分析

结合现行国家规范与规程,采用弹塑性时程分析方法,对某防屈曲支撑框架结构进行抗震分析,探讨该类结构在罕遇地震作用下的动力响应。重点讨论了在罕遇地震作用下结构的基底剪力、剪重比、层间位移角、构件塑性发展过程以及防屈曲支撑滞回耗能特性。计算结果显示,结构X向顶点最大位移为655mm,最大层间位移角为1/111;Y向顶点最大位移为745mm,最大层间位移角为1/103,均满足抗震规范的相关要求。动力弹塑性分析结果显示,无论从杆件塑性铰出现情况,还是从杆件的地震响应,以及不同位置防屈曲支撑的滞回曲线都可以看出,防屈曲支撑有效地吸收了一部分地震动传给结构的能量,减小了其地震响应。     

采用BRB的建桥合一高铁站房结构耗能减震分析

针对已有建桥合一的高铁站房结构,本文提出了基于屈曲约束支撑的站房结构耗能减震技术方案。通过对设置屈曲约束支撑的站房结构进行动力特性分析、多遇地震的反应谱分析和罕遇地震的动力弹塑性时程分析,探究屈曲约束支撑对于高铁车站结构抗震性能的影响,以验证屈曲约束支撑在车站结构的可行性。结果表明:建桥合一的高铁站房设置屈曲约束支撑,在多遇地震作用下可减小地震响应,在罕遇地震作用下可减轻结构塑性铰的屈服程度,避免站房结构的柱产生塑性铰。     

高地震烈度区混凝土框架-屈曲约束支撑结构应用研究

结合某高地震烈度区工程,对混凝土框架-屈曲约束支撑结构的抗震设计方法以及相关问题进行了研究。分析了混凝土框架-屈曲约束支撑结构的最大适用高度、合理的附加刚度、适宜的层间位移角限值,并通过罕遇地震下的弹塑性时程分析考察结构的抗震性能。结果表明:混凝土框架-屈曲约束支撑结构的抗震性能优于纯混凝土结构,主体混凝土框架更容易成为"损伤可控结构",实现震后可恢复性;建议混凝土框架-屈曲约束支撑结构的最大适用高度按混凝土框架结构和框架-抗震墙结构二者最大适用高度的平均值采用;为控制主体混凝土框架的损伤,屈曲约束支撑按刚度分配的地震倾覆力矩宜大于结构总地震倾覆力矩的50%,在各层承担的楼层地震剪力不宜小于30%;建议屈曲约束支撑的附加刚度比控制在1左右,延性系数不小于3;混凝土框架-屈曲约束支撑结构相对于混凝土框架结构的层间位移角限值,在多遇地震下应根据支撑不屈服的要求做适当调整。     

Experimental investigation of hybrid buckling-restrained braces

Though a buckling-restrained brace (BRB) has good seismic performance, it cannot dissipate energy under wind loads or weak earthquakes because its core does not yield. A hybrid buckling-restrained brace (H-BRB), which is a type of hybrid damping system consisting of a BRB member and a viscoelastic damper, has been proposed to improve the wind-resisting performance of the standard BRB. In order to evaluate the wind and seismic performance of the H-BRB system, two H-BRB specimens and one BRB specimen were tested in this study. The variable for the wind performance test was the shear action mechanism of the viscoelastic damper with and without a side connection plate, and the variable for the seismic performance test was whether a separation occurred between the steel tube and a stopper after the yielding of the steel core. The wind performance test showed that H-BRB’s mechanism could be realized only when the viscoelastic damper operated with double shear action. Also, the seismic performance test demonstrated that H-BRB could satisfy the required performance when the tube and stopper were separated after the core’s yielding.     

Multiperformance optimization design of a hybrid vibration mitigation system for super high‐rise buildings to improve earthquake resistance

A structure must meet many performance requirements to survive an earthquake. For a super high‐rise structure, the dominant control performance metric is stiffness when considering earthquake resistance because the lateral displacement of the structure often does not meet the requirements of the code even if the structure meets strength requirements. For moderate and major earthquakes, stiffness and strength play a leading role jointly. Viscous damper (VD) and buckling restraint brace (BRB) are damping devices that are commonly used in modern engineering. The efficiencies of these devices are different for different situations, and combining them can yield improved structural vibration mitigation. In this study, the performances of VD and BRB are summarized. A kind of virtual VD model with an additional damping ratio is proposed on the basis of which a VD priority placement analysis method is developed, and an optimal design is proposed. A detailed analysis of various stress states of a BRB is also performed, and a BRB arrangement method based on brace stress level analysis is proposed. The two kinds of vibration damping equipment are combined in the structure, and a practical design method for a hybrid vibration damping system is proposed. The accuracy of the proposed method is verified by considering a 10‐story plane frame. Finally, a hybrid vibration mitigation design for different objective damping ratios is performed for a super tall building project, and the design results are compared. The analysis results show that a VD can effectively increase structural damping and reduce the seismic response of the structure. A BRB is used to replace supports that experience high stress and reduce their section size, thereby reducing costs. Therefore, the proposed hybrid vibration damping structure is cost effective while providing good energy dissipation and is thus promising for engineering applications.     

Seismic design and assessment for midrise buildings equipped with damped-outrigger system

The damped-outrigger system has been proposed to improve the performance of conventional outrigger systems in controlling the structural seismic response by increasing the damping and stiffness. The purpose of this study is to demonstrate the effectiveness of using damped-outrigger systems in midrise buildings and provide engineers with a comparison between conventional structural systems such as moment resisting frame (MRF) and buckling-restrained braced frame (BRBF) in proposing the most suitable structural system. In this study, the buckling-restrained brace and viscous damper are adopted as the energy dissipation devices in the damped-outrigger system. A total of 48 midrise numerical models with various building heights and structural systems are analyzed using nonlinear response history analysis and incremental dynamic analyses. The analysis results show that the midrise buildings equipped with a damped-outrigger system with either viscous damper or buckling-restrained brace (BRB) can reach similar and even better seismic performance when compared with the BRBF; it also reduces the structural responses by around 30% for the maximum roof drift and acceleration responses when compared with MRF. The analysis results could provide a reference for structural engineers when selecting suitable lateral force resisting systems for midrise buildings.     

屈曲约束支撑与钢框架节点板连接的抗震性能#br# 试验与分析研究

屈曲约束支撑作为耗能减震构件,其与钢框架连接形成屈曲约束支撑钢框架结构体系。然而目前对于屈曲约束支撑与节点板不同连接形式的抗震性能和破坏模式尚缺乏研究。为了获悉不同连接形式对屈曲约束支撑钢框架结构抗震性能和破坏机理的影响,进行5榀屈曲约束支撑与钢框架节点板连接试件的水平低周往复荷载试验,观察试验现象和破坏特征,考察屈曲约束支撑与节点板两端采用销轴连接、螺栓连接、焊接连接和混合连接对钢结构抗震性能的影响,研究屈曲约束支撑与钢框架节点板连接试件的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标,探讨屈曲约束支撑与钢框架节点板转动变形和关键部位的应变规律,分析结构的破坏模式和各构件屈服顺序。结果表明：屈曲约束支撑的芯板先于梁、柱和节点板屈服,试件滞回曲线饱满,表现出良好的抗震性能和延性。文章研究成果以期为屈曲约束支撑钢框架结构设计和应用提供科学依据。     

混凝土管柱排架与小直径管柱防屈曲支撑减震排架抗震性能试验研究

为解决传统空冷凝汽器支架结构抗侧能力弱,抗震能力不足的问题,设计制作了两榀空冷支架结构排架试件,其中一榀为常规直径混凝土双管柱结构试件,另一榀为直径较小的双管柱且增设多段连接防屈曲支撑的结构试件.分别对两榀排架结构试件进行了往复加载试验,对比分析了两榀排架的抗震性能,包括混凝土管柱的开裂与裂缝发展、荷载-排架顶点侧移滞...     

高强钢组合K形偏心支撑框架结构振动台试验研究

为研究高强钢组合K形偏心支撑框架的抗震性能,推动高强钢在我国建筑领域的应用,对一个单跨两榀三层高强钢组合K形偏心支撑钢框架进行缩尺比例为1/2的振动台试验,得到不同工况下的自振频率、阻尼比、加速度反应、位移反应及耗能梁段的应变。研究表明：随地震波峰值加速度的增大,结构的自振频率降低,阻尼比增大,加速度反应增大,动力放大系数减小。按照动力相似关系推导出原型结构的地震反应,多遇地震作用下结构最大层间位移角为1/1667,罕遇地震作用下结构最大层间位移角为1/237,均满足抗震规范变形验算的规定。综上,高强钢组合K形偏心支撑框架具有良好的抗震性能,满足“三水准”抗震设防准则。     

消能减震技术在高层框支剪力墙结构中的应用研究

高层框支剪力墙结构在高层结构得到广泛应用,但由于该结构属于竖向抗侧力构件不连续的结构体系,容易出现结构薄弱层及抗震性能不足等问题.因此,为了更好地研究高层框支剪力墙的抗震性能与实际应用,本文将消能减震技术应用到高层框支剪力墙结构中,结合工程实例运用有限元分析软件ETABS建立了一幢23层粘滞阻尼器(VFD)和屈曲约束支...     

近断层脉冲型地震作用下防屈曲支撑-钢筋混凝土框架结构的抗震性能

具有向前方向性效应和滑冲效应的近断层脉冲型地震动对建筑结构的破坏已受到工程界的广泛关注。为了解设置防屈曲支撑（BRB）的混凝土框架在近断层脉冲型地震动激励下的抗震性能,采用基于能量平衡的塑性设计方法完成了3个V形BRB支撑的RC框架结构的抗震设计。分别选取具有向前方向性效应和滑冲效应的脉冲型以及非脉冲型三组共36条近断层地震动,对结构进行罕遇地震作用下的非线性动力分析,研究了结构的最大层间位移角、最大顶点加速度、最大顶点位移和BRB的轴向性能;分析和评估了结构在3条典型地震动激励下的地震响应。结果表明：近断层脉冲型地震动比非脉冲型地震动对结构会产生更大的地震响应,且响应显著集中于速度脉冲时刻;BRB能充分发挥其耗能特性,提高RC框架结构体系的抗震性能。     

用附加防屈曲支撑钢筋混凝土框架加固既有钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

利用附加防屈曲支撑（BRB）钢筋混凝土框架对既有钢筋混凝土框架结构进行减震加固。设计3榀钢筋混凝土框架,其中2榀为附加设置BRB加固框架的钢筋混凝土框架,另外1榀为纯钢筋混凝土框架以作对比。通过低周反复加载试验,验证所设计的外贴防屈曲支撑钢筋混凝土框架加固既有钢筋混凝土框架的可行性。分析既有及外贴钢筋混凝土框架的开裂、荷载 侧移滞回曲线、骨架曲线、荷载 防屈曲支撑变形曲线,以及等效黏滞阻尼比和等效刚度等特性。结果表明：所设计的附加钢筋混凝土框架、预埋件、连接构造受力可靠,附加设置BRB的钢筋混凝土加固框架具有良好的减震耗能能力;水平荷载-侧移滞回曲线圆润饱满;防屈曲支撑在小层间位移角下可屈服耗能,大位移下不失效,耗能稳定;附加框架能够显著增加既有钢筋混凝土框架结构的阻尼,有效降低地震反应,改善既有框架结构抗震性能。     

某裙房结构大跨度空间改造与减震设计

以某酒店裙房框架结构大跨度空间改造为研究对象,为保证大跨度空间改造后满足结构抗震要求,采用黏滞阻尼器和防屈曲支撑的混合减震控制方案对该裙房框架结构进行减震控制研究,分析了减震框架结构的动力响应和阻尼装置的耗能性能。研究结果表明:混合减震控制方法能有效提高裙房大跨度空间结构的抗震性能,多遇和罕遇地震作用下的减震效果分别达到27.51%和46.52%;黏滞阻尼器在多遇和罕遇地震作用下均发挥了良好的耗能性能;防屈曲支撑在多遇地震作用下作为钢支撑为结构提供刚度,但在罕遇地震作用下亦发挥了良好的耗能性能,表明所提减震控制方案可对结构同时附加刚度和阻尼。本文研究成果可为类似结构大跨度空间改造提供参考。