矩形钢管腹板开孔耗能支撑滞回性能分析

中心支撑横向刚度大,但在发生地震时容易失去稳定性。为避免支撑失稳,提出了矩形钢管腹板开孔耗能支撑。矩形钢管腹板开孔耗能支撑是由开孔腹板和矩形传力方钢通过焊接连接组成的新型开孔腹板耗能支撑。采用ABAQUS有限元软件分析了各设计参数对其滞回性能、刚度、承载力的影响,为工程实践提出有效的建议。结果表明:该支撑滞回曲线饱满,耗能能力强,变形能力好。开孔腹板的厚度、开孔长度以及开孔宽度等参数,矩形钢管腹板开孔耗能支撑主要依靠耗能短柱发生塑性变形耗散能量。开孔腹板的厚度影响对构件承载力有一定影响;开孔长度对构件滞回性能影响较小;耗能短柱的长度对构件整体的滞回性能、承载能力起到决定性因素。     

改进孔腹板耗能支撑滞回性能分析

腹板开孔耗能支撑具有良好的滞回性能,在设防地震作用下可避免传统中心支撑杆件失稳。为了充分发挥孔间板件的耗能性能,对耗能支撑腹板的开孔形式进行了改进。利用有限元软件分析对比了改进孔腹板耗能支撑与其他开孔形状腹板耗能支撑的耗能能力,并分析了耗能短柱长度、耗能短柱个数和开孔腹板厚度等设计参数对耗能支撑滞回性能的影响。分析结果表明:改进孔腹板耗能支撑应力分布均匀,能够通过全截面屈服进行耗能,滞回曲线更加饱满,承载力更高,可以作为耗能支撑腹板的合理开孔形式。支撑的承载力与刚度取决于耗能短柱个数与腹板厚度,开孔长度越长,试件的变形耗能能力越好。给出了改进孔腹板耗能支撑初始刚度、屈服承载力和极限承载力计算公式,可供实际工程参考。     

K型偏心支撑耗能梁段开孔形式对支撑滞回性能影响分析

K型偏心支撑刚度大、塑性好,在实际工程中具有较好的应用。耗能梁段开孔的偏心支撑,有效避免了腹板的面外屈曲,同时具有更好的变形能力,为了研究耗能梁段腹板的合理开孔形式,文章利用有限元软件对比分析了长圆孔、椭圆孔和菱形孔试件的滞回性能,同时研究腹板开孔长度、开孔宽度以及腹板厚度对椭圆孔试件的影响。分析结果表明：腹板开椭圆孔的K型偏心支撑变形均匀,应力大致分布整个腹板,滞回曲线饱满,水平承载力与刚度较高,耗能能力优于其它两种开孔腹板,是K型偏心支撑耗能梁段的合理开孔形式。开孔宽度对于偏心支撑滞回性能影响不大,开孔长度越短、腹板越厚,框架的水平力与刚度越大,腹板较厚的框架,后期的耗能能力也更为优秀。     

腹板开椭圆孔耗能支撑滞回性能试验研究

为了研究腹板开椭圆孔耗能支撑的滞回性能,进行了3个支撑试件的低周往复加载试验,研究支撑长细比和耗能腹板长度对这种支撑耗能能力和滞回性能的影响,得到试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性系数、等效黏滞阻尼比等。试验结果表明：在低周往复荷载作用下,腹板开椭圆孔耗能支撑依靠腹板开孔板件进入塑性耗散能量。耗能支撑滞回曲线饱满,耗能能力强,初始刚度较高。孔间板件断裂破坏导致耗能支撑试件失效,试件呈现延性破坏。试验过程中,中部工字钢保持弹性状态,没有进入塑性。相同长细比下耗能腹板的长度越长,耗能支撑滞回曲线越饱满,变形能力、承载能力和等效黏滞阻尼比越大。建立了ABAQUS有限元分析模型,有限元分析结果与试验结果吻合良好,可以有效模拟腹板开椭圆孔耗能支撑的滞回性能。     

开孔三重钢管防屈曲耗能支撑性能试验研究

设计制作两种开孔三重钢管防屈曲耗能支撑和一种不开孔三重钢管防屈曲耗能支撑试件,并对其进行低周反复加载试验,研究开孔三重钢管防屈曲耗能支撑的性能、核心钢管开孔与否防屈曲耗能支撑性能的差异、开孔排数对支撑性能的影响以及支撑的恢复力模型和破坏特征,并采用ABAQUS有限元软件对其进行分析。研究结果表明：开孔三重钢管防屈曲耗能支撑的滞回性能稳定,耗能能力强;核心钢管开孔后降低了支撑的屈服点且增大了支撑的延性;开孔三重钢管防屈曲耗能支撑的恢复力模型可采用对称的双线性模型来描述;试验结果与有限元分析结果基本吻合。     

耗能梁段腹板厚度对高强钢组合Y型偏心支撑框架受力性能的影响研究

为了研究耗能梁段腹板厚度对高强钢组合单层单跨Y型偏心支撑框架的受力性能,采用有限元软件ABAQUS分别对5个不同耗能梁段腹板厚度的高强钢组合单层单跨Y型偏心支撑框架模型进行了分析。结果表明:这种结构形式具有良好的耗能性能,耗能梁段能够充分发挥耗能的作用;耗能梁段腹板厚度对其强度、刚度和耗能性能均有较大影响,耗能梁段腹板厚度设计合理时,可满足结构在小震或中震作用下的承载力和变形要求,在大震下有良好的变形能力和耗散地震能量的能力。     

防屈曲耗能支撑在钢筋混凝土框架结构中的耗能减震分析

以西安某5层框架为例,在适当部位布置防屈曲耗能支撑后,利用SAP2000有限元软件对设有防屈曲耗能支撑的钢筋混凝土框架结构进行耗能减震性能分析,以此说明防屈曲耗能支撑——框架结构在高烈度区的优势.     

单斜杆型偏心支撑钢框架的地震反应分析

偏心支撑结构弹性阶段刚度大,塑性阶段耗能能力强,是适用于高烈度地震区的一种有效的抗侧力结构体系。采用梁单元与壳单元相结合的非线性有限元模型,对单斜杆型偏心支撑钢框架进行弹塑性时程分析,研究耗能梁段的长度、腹板高厚比和加劲肋间距的变化对单斜杆型偏心支撑钢框架结构抗震性能的影响,提出了相应的抗震设计建议。     

长圆孔腹板连梁连柱钢框架结构抗震性能研究

耗能连梁是连柱钢框架结构的重要构件,传统耗能连梁在往复荷载下常常出现加劲肋与腹板间焊缝的首先破坏,从而降低了塑性转动能力。为了提高耗能连梁转动能力,并使其尽早进入塑性耗能,可采用长圆孔腹板耗能连梁代替传统的耗能连梁。通过ABAQUS有限元软件分析了配置长圆孔腹板耗能连梁连柱框架结构的滞回性能。分析结果表明:耗能连梁腹板厚度t_w的增加可以提升结构的刚度、承载力以及耗能能力。孔间柱长宽比β越小,结构性能越好,考虑应力集中与钢材初始缺陷,建议设计时β可取1～1. 2。长圆孔腹板耗能连梁长度L的增加可以提升结构耗能性能,但L过长时,塑性发展不充分,不能充分发挥材料性能,宜取主结构跨度的16%～22%。提升框架钢材等级可以显著提升结构的承载力,并降低刚度退化幅度。     

连柱钢框架结构抗震性能研究

为了研究连柱钢框架结构的抗震性能,采用ABAQUS有限元分析软件建立了结构的有限元模型并对其进行循环加载分析,主要分析了耗能梁段长度、钢框架跨度和层高对结构滞回性能的影响。分析结果表明:连柱钢框架结构具有良好的滞回性能,可以较好地满足地震作用下的耗能要求;框架结构梁柱节点受力较大,可采用加厚腹板等方式加强;随着耗能梁段长度的增加,连柱钢框架结构的滞回性能不断提高,但增加到一定程度后,耗能梁段的塑性发展不充分;钢框架跨度对结构滞回性能的影响较小,层高的影响较为显著。