PFD-BRB摩擦阻尼器试验仿真分析

制作与阻尼器采用相同材料的摩擦片试验构件,通过拉伸试验得出阻尼器的吨位,再对采用T形芯板摩擦阻尼防屈曲支撑体系(PFD-BRB)的钢框架考虑几何非线性进行了有限元ANSYS试验仿真分析,同时分析了阻尼器起滑摩擦力和防屈曲支撑刚度对摩擦阻尼框架的滞回特性和支撑内力的影响。     

Pall型摩擦阻尼器的试验研究与数值分析

本文对一种改进的Pall摩擦阻尼器———T形芯板摩擦阻尼器的性能进行了试验研究和数值分析。试验内容包括摩擦片摩擦系数试验、阻尼器滞回性能试验。试验结果表明阻尼器的起滑摩擦力可由简单的摩擦片试验结果推算得到。通过滞回性能试验我们还发现,阻尼器起滑后恢复力基本保持不变,但是支撑拉力却呈显著增加趋势。考虑几何非线性的数值分析结果与滞回性能试验结果基本相符,这就意味着按传统简化计算方法设计的Pall型阻尼结构可能存在较大安全隐患。     

导管架式海洋平台Pall型摩擦阻尼控制研究

笔者考虑几何非线性,首次提出了适用于海洋平台结构的Pall型摩擦阻尼器的一种新型应用方式,对安装Pall型摩擦阻尼器的不同坡度的等腰梯形框架进行了有限元分析,采用ANSYS程序对该Pall型摩擦阻尼器的滞回特性和力学特性进行了详细的分析.分析结果表明安装Pall型摩擦阻尼器能有效减小动荷载作用下的最大位移,并且大大提高框架的耗能能力,证明了这种新型Pall型摩擦阻尼器与原Pall摩擦阻尼器具有同样的耗能能力.最后,将这种摩擦阻尼器放置在海洋平台结构中,分析了此种摩擦阻尼器在海洋平台结构中的减震效果.     

一种改进的拟粘滞摩擦阻尼器的试验研究与数值分析

对一种改进的拟粘滞摩擦阻尼器进行了试验研究和数值分析。试验结果表明,与凸面拟粘滞摩擦阻尼器相比,改进的拟粘滞摩擦阻尼器的摩擦面由线接触改为面接触,疲劳性能显著改善,阻尼器的吨位也大大提高;与Pall型摩擦阻尼器相比,改进的拟粘滞摩擦阻尼器支撑内力明显降低,尤其是在大位移的情况下更为突出,这将有利于降低柱子的轴力,提高柱的延性。数值分析结果与试验结果吻合较好,说明基于几何非线性的数值分析方法是正确的。     

Pall型摩擦阻尼框架几何非线性分析

采用大型有限元程序ANSYS分析了Pall型摩擦阻尼器(PFD)的滞回性能,证明了Pall摩擦阻尼器和改进的Pall摩擦阻尼器—T形芯板摩擦阻尼器(TFD)的力学特性是相同的.采用AN-SYS程序对安装Pall型摩擦阻尼器的钢框架和钢筋混凝土框架进行了有限元分析,分析结果表明安装Pall型摩擦阻尼器能有效提高结构的刚度,并且大大提高框架的耗能能力.     

Pall型摩擦阻尼器的新型应用方式及其性能研究

首次提出了Pall型摩擦阻尼器适用于不规则框架新型安装方式,按常规将阻尼器放置在框架中心。以等腰梯形框架结构为例,考虑几何非线性对安装Pall型摩擦阻尼器的不同坡度的该框架进行了详细的有限元分析,采用ANSYS程序对该Pall型摩擦阻尼器的滞回特性和力学特性进行了详细的分析。分析结果表明,安装Pall型摩擦阻尼器能有效提高结构的刚度,并且大大提高框架的耗能能力,但这种新型安装方式的Pall型摩擦阻尼器与原Pall摩擦阻尼器的耗能能力有差距,提出了该安装方式的适用范围,在此基础上,提出了适合梯形框架的一种新型安装方式。     

摩擦阻尼支撑框架参数研究

基于对影响摩擦阻尼器工作效力的摩擦阻尼器支撑刚度、摩擦阻尼、初始位移3个重要参数进行研究,分析摩擦阻尼支撑结构抗震性能.提出新方法计算摩擦阻尼支撑结构中的摩擦阻尼,得到计算摩擦阻尼的简便公式.利用该公式对比研究地震力下,摩擦阻尼支撑结构与普通支撑结构动力响应间的关系,并分析3个参数影响摩擦阻尼支撑结构动态特性的规律.从图表数据得出,地震力下摩擦阻尼支撑结构动力响应随初始位移增大而增大,随摩擦阻尼支撑刚度、摩擦阻尼增大而减小.从推导公式看,摩擦阻尼可以通过在摩擦阻尼器中增大螺栓预压力、喷涂高摩擦材料、降低摩擦力衰减系数及安装多组并排摩擦装置的办法得到提高.结果表明计算摩擦阻尼新方法是一种研究摩擦阻尼支撑结构参数及动力特性的有效方法,合理确定参数可更进一步提高摩擦阻尼支撑结构的抗震能力.     

同济大学教学科研综合楼耗能支撑布置分析

同济大学教学综合楼属于平面不规则和竖向刚度不规则的复杂高层结构,地震作用下结构呈现明显的扭转不规则特性,在结构布置上有很高的建筑、结构要求.传统的支撑体系布置思路如采用普通钢支撑、支撑连续布置等已不再是最佳的解决方案.为了寻求满足建筑与结构要求的合适柱间支撑体系布置方案,先对连续、不连续的普通钢支撑方案进行布置研究,指出各自存在的不足.为了弥补两种普通钢支撑存在的问题,探讨了粘滞阻尼器支撑和防屈曲支撑两种耗能减震支撑的应用.分析结果表明,通过耗能支撑的设置,可以改善由于追求建筑协调而采用的不连续钢支撑布置所导致的抗震和抗扭性能的不足,尤其是采用粘滞阻尼支撑,对结构具有最佳的抗震和抗扭效果.     

低周反复荷载作用下摩擦阻尼支撑框架的试验研究

通过对二榀普通钢筋混凝土框架和磨擦阻尼支撑框架单元1:3模型的低周反复荷载对比试验,研究摩擦阻尼支撑框架的滞回特性、延性系数、强度与刚度退化、累计耗能和恢复力特性,为这类新型结构进一步的理论分析和工程应用奠定基础.     

防屈曲支撑钢框架结构中被撑柱抗震设计探讨

通过3个算例,对采用人字形和V字形的无粘结内藏钢板支撑剪力墙(即人字形和V字形防屈曲支撑)的防屈曲支撑钢框架结构的抗震性能进行分析。重点考察大震下,支撑的轴力分布和对被撑柱所受轴力的影响。分析表明,采用结构在一阶振型下的支撑轴力分布来设计被撑柱的做法,适用于多层的防屈曲支撑钢框架结构;而对于高层的防屈曲支撑钢框架结构,高振型影响较显著,上述设计方法对被撑柱的设计较保守,有必要考虑高振型参与下的支撑轴力分布来设计被撑柱。     

双阶屈服屈曲约束支撑框架小震参数分析

为了弥补常规屈曲约束支撑在多遇地震作用下处于弹性状态,不能发挥消能减震作用的不足,提出了一种将金属套管阻尼器与屈曲约束支撑组合形成的双阶屈服屈曲约束支撑,经试验验证其具有良好、稳定的小震及中大震下的滞回特性。在小震作用下,金属套管阻尼器屈服消能,屈曲约束芯板保持弹性承载。借助有限元软件ETABS建立了一系列双阶屈服屈曲约束支撑框架模型,通过改变支撑与框架刚度比、阻尼器与芯板的轴向刚度关系以及套管阻尼器的屈服比例,对各模型进行小震作用下的动力弹塑性分析,将各模型基底剪力和最大层间位移角与相应的常规屈曲约束支撑框架的分析结果进行对比。结果表明:双阶屈服屈曲约束支撑与支撑芯板的轴向弹性刚度比取2左右,阻尼器屈服比例取0.3左右时,可取得较好的减震效果; 双阶屈服屈曲约束支撑的参数取值改变,对降低结构地震响应的影响趋势不因支撑与框架刚度比不同而改变; 当支撑刚度贡献较大时,相较常规屈曲约束支撑,双阶屈服屈曲约束支撑的设置能降低结构的层间位移角,若要同时降低基底剪力,阻尼器屈服比例不宜高于0.3。     

Tests of hysteretic behavior for unbonded steel plate brace encased in reinforced concrete panel

Quasi-static tests for ten pieces of the unbonded steel plate brace encased in reinforced concrete panel, which is referred to as the panel buckling-restrained brace (panel BRB), have been carried out. The effects of some constructional details, such as unbonded material, clearance between the panel and the brace, configuration of the steel bar and the edge reinforcement, effective width of the panel, etc., on the hysteretic behavior of the panel BRBs are examined. The results indicate that the panel BRBs with evener unbonded materials, smaller clearance and additional steel bars and ties along the encased braces exhibit better ductility and energy dissipation capacity than the others. The brace under compression appears to exhibit small amplitude flexural buckling with multiple waves, and its ultimate axial force exceeds its yield load capacity significantly due to strain hardening and frictional action. All specimens of panel BRB exhibit a stable performance under the quasi-static loading until local failure of the panel occurs by either flexure or punching shear. The results also reveal that, with the same construction details mentioned above, the hysteretic behavior of the specimens with the effective width panel almost matches that of the specimens with normal weight concrete panel, however, the former kind of panel BRB would be advantageous in the aseismic performance of the buildings because of its lighter weight.     

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。     

连于人字形防屈曲支撑的横梁抗震设计探讨

通过3个算例,对采用人字形无粘结内藏钢板支撑剪力墙(即人字形防屈曲支撑)的防屈曲支撑框架结构的抗震性能进行对比分析,以探讨支撑屈服后超强和被撑梁跨中竖向支点作用的有无对支撑跨横梁抗震性能的影响。结果表明,3个算例的框架梁在多遇地震下均能保持弹性,且被撑梁的最大竖向挠度均出现在撑点两侧。罕遇地震下,3个结构中支撑屈服后被撑梁的最大竖向挠度均出现在撑点位置。考虑超强但不考虑支点作用设计的结构中框架梁塑性发展程度较小,而不计超强但考虑支点作用设计的被撑梁塑性发展严重,且横梁的挠度较大,导致层间的两根支撑因承受较大的竖向力而使拉、压支撑的轴向应力-应变曲线明显不对称,不利于支撑受力。     

低周反复试验轴力加载装置的系统摩擦力

在柱、剪力墙等的低周反复加载试验中,与施加轴压力的竖向作动器相连的钢铰轴处或滑动导轨处存在的摩擦力会导致加载水平力的测量结果不同程度地较真实值偏高。通过试验和有限元计算,分析了该摩擦力的规律和量化取值。为了消除材料非线性并准确考虑几何非线性的影响,设计两个型钢柱进行了材料弹性状态下的低周反复试验,并在OpenSees平台上建立了能够准确计算二阶效应的有限元模型。根据试验测量结果、有限元分析结果对该试验的轴力加载装置引起的摩擦力进行计算,研究了摩擦系数的取值方法,并考察了摩擦力对柱试验结果的影响。研究结果表明:由轴力加载装置引起的摩擦力主要受轴压力值影响,柱顶位移的影响较小;随着轴压力增大,摩擦力增大、摩擦系数变小;最大摩擦力、最小摩擦系数均趋于较稳定的取值;对于轴压力为350～900kN的钢筋混凝土柱,由该装置摩擦力引起的低周反复试验的柱顶水平力测量结果误差约为5～13kN。     

钢板装配式屈曲约束支撑RC框架平面#br# 外力学性能试验研究

框架平面外方向的层间侧移在一定程度上影响框架中屈曲约束支撑抗震性能的发挥。为了研究框架平面外的层间侧移作用下,节点板加边肋和屈曲约束支撑端部加强对带屈曲约束支撑钢筋混凝土框架平面外方向力学性能的影响,对3榀安装了钢板装配式屈曲约束支撑的钢筋混凝土框架试件在平面外方向进行拟静力试验。研究了带钢板装配式屈曲约束支撑的钢筋混凝土框架平面外力学性能,节点板加边肋和BRB端部加强对其自身在平面外方向的受力与变形特征。结果表明：钢板装配式屈曲约束支撑对钢筋混凝土框架平面外方向的承载能力影响很小;框架平面外变形引起屈曲约束支撑轴向变形非常微小;在框架平面外层间位侧移作用下,带节点板的BRB呈“C”形的变形模式,节点板加边肋与屈曲约束支撑端部加强的设计能减小BRB轴力对其在平面外方向变形的影响。     

含挫屈束制消能斜撑构架效应之接合板耐震设计与试验分析

本研究主要探讨挫屈束制消能斜撑构架中梁柱效应及斜撑轴力效应对接合板耐震行为影响,利用一层楼挫屈束制消能斜撑构架试验及非线性有限元素分析,研究接合板在斜撑构架下的受力行为。本研究考虑接合板在同时承受构架效应(梁及柱剪力效应)及斜撑轴力下的影响,提出等效支撑概念计算接合板在受构架开合(梁及柱剪力)下的力量,如此将接合板的受力分为由构架及斜撑分别提供,再由有限元素分析观察的梁与接合板及柱与接合板界面应力分布,计算接合板端部应力值,以设计接合板及加劲板尺寸。藉由试验及有限元素分析所量测的梁、柱及斜撑力量,配合本研究提出的理论计算接合板在受梁柱开合效应下及斜撑力量下的受力模式,比对试验与分析下接合板端部的应力极值,验证此理论准确性,并建议设计准则,以确保接合板在达到设计层间侧位移角时无破坏产生。     

带支撑胶合木框架抗震性能试验研究

针对胶合木框架侧向位移不易满足抗震要求这一问题,研究了增设人字形胶合木支撑和铝合金屈曲约束支撑的带支撑胶合木框架的抗震性能。对纯胶合木梁柱框架和3个增设支撑胶合木框架进行了低周反复加载试验,分析了4个胶合木框架试件的水平承载力、耗能能力、刚度退化、转角变形和木支撑应变。结果表明：增设人字形木支撑和铝合金屈曲约束支撑均可以显著提高胶合木框架的承载力、耗能能力和刚度;支撑端部连接形式对胶合木框架的抗震性能有一定影响;增设支撑的3个胶合木框架试件均在支撑或支撑连接处发生破坏,胶合木框架主体并未发生明显损伤,两类支撑均很好地起到了第一道抗震防线的作用,保证了主体框架的安全。胶合木框架数值模拟和木支撑截面尺寸参数分析结果表明,经柱截面尺寸修正后的有限元模型针对框架抗侧刚度和承载力具有较好的预测精度。     

Seismic Study of Buckling Restrained Brace System without Concrete Infill

Bracing is the one of the best-known means of seismic retrofitting. Buckling restrained brace (BRB) is a certain type of brace with great efficiency against lateral loading. This paper presents the results of a finite element analysis on a BRB in which casing has no concrete infill. The core segment of this brace is similar to the conventional BRB, but it has a different buckling restraining system. The aim of this paper was to perform a parametric seismic study on the effect of a gap and also the effect of friction between the core and the casing and to evaluate the buckling behavior of these braces in response to changes in the initial shape of the bracing system. The results show that the flexural stiffness of the casing system, regardless of size of the gap, can significantly affect the buckling behavior of bracing.