全钢Tin-T防屈曲支撑抗震性能研究

全钢管套管(tube in tube,Tin-T)防屈曲支撑是一种重量轻、制作简单、安装方便的新型支撑构件,利用有限元软件Abaqus,针对该新型支撑构件进行低周往复循环加载模拟分析。设计6组不同形式的支撑构件模型,其中有5组为Tin-T防屈曲支撑构件,1组为传统单管(Tube)支撑构件。研究不同形式支撑构件的内外管在层间位移比RSD为0.67%、1%、1.33%、2%的情况下,构件的应力应变、骨架曲线、滞回曲线、耗能等抗震性能的变化和影响。研究结果表明:1)Tin-T防屈曲支撑的抗震性能指标均明显好于传统支撑,尤其是内管的受压承载力平均比传统支撑Tube构件提高了109%;2)为减轻重量和便于观察内管的受力变化,在外方管两侧做部分开洞处理,开孔率的变化对支撑构件的承载力和耗能影响并不显著,增减幅度均在5%以内;3)Tin-T防屈曲支撑增加内管厚度,虽然能提高支撑构件的耗能(附加有效阻尼比仅提高了5%),但附加有效阻尼比与增加构件重量相比,材料利用率并没有达到较佳的性能比。因此,以增加内管厚度来提高防屈曲支撑构件的耗能并不是最佳选择。     

屈曲约束支撑钢框架的抗震性能分析

参照钢结构设计规范(GB50017-2003)和抗震设计规范(GB50011-2010)设计了一幢10层钢结构框架,并对结构进行简化。采用Perform-3d非线性分析软件进行建模,基于等能量和等效阻尼比原则,在原基本结构中加入合适尺寸的屈曲约束支撑(BRB)组合成屈曲约束支撑钢框架。对原结构和BRB结构进行了非线性推覆分析和动力时程分析,在此基础上分析结构的地震响应,对比原结构与BRB结构的屈服机制。研究结果表明,结构设计时加入屈曲约束支撑可以有效减少结构层间位移响应,大幅减少框架结构所承担的楼层剪力和框架结构构件的塑性耗能比例,充分发挥了屈曲约束支撑作为建筑结构消能构件的耗能作用,大幅提高了结构整体的抗震性能。     

防屈曲支撑混凝土框架抗震性能非线性有限元分析

基于非线性有限元软件ABAQUS,对设置防屈曲支撑的混凝土框架在单向水平荷载作用下的骨架曲线进行了非线性有限元模拟分析,并与试验结果进行了对比。分析过程中混凝土采用损伤塑性模型,钢材采用硬化弹塑性模型,采用位移增量法进行控制加载。在试验基础上进行的非线性有限元分析,分析了结构内部受力过程、内力分配及重分配规律、改进内部配置、优化结构设计,可为进一步研发、改进内部构造提供模型基础等,弥补了试验试件不能过多,应变片被损坏等不理想情况。     

防屈曲支撑加固混凝土框架抗震性能分析

结合BRB的工作原理,推导了BRB的等效刚度,并采用Perform-3D软件对一幢14层普通钢筋混凝土框架结构及其用BRB加固后的抗震性能进行了非线性对比分析。分析选取了7条涉及50年设计基准期超越概率10%和50年设计基准期超越概率2%的地震波,加速度调整系数根据FEMA356规范选取。通过分析研究了BRB的耗能能力及不同楼层中BRB的轴向变形能力,并比较了两种结构的层间位移角值、楼层剪力、构件屈服情况等。分析结果表明,防屈曲支撑(BucklingRestrained Brace,简称BRB)能提高结构的刚度,具有良好的滞回性能,可以有效地耗散地震能量,能够很好地改善结构的抗震性能及工作性能。     

新型屈曲约束斜撑(RBRB)元件测试与模拟

70年代许多专家学者提出屈曲约束斜撑(Buckling Restrained Brace,BRB),成功地解决了斜撑系统在地震过程中容易屈服的缺点,同时能提供良好的消能机制。不过传统屈曲约束斜撑由于加工程序相当复杂,同时约束单元间所填充之混凝土需经过长时间的养护以达所需强度,以及材料间的界面问题,因此整体制作过程相当耗时且精度无法控制。因此,本研究中我们提出新型屈曲约束斜撑,此种斜撑仅需经由简单的切割及焊接技术即可组装完成,因此制作过程相当迅速且精度较易掌握,同时经由组件测试结果显示,新型屈曲约束斜撑拥有相当稳定之迟滞行为,同时本研究中利用增量型文氏模式进行新型屈曲约束斜撑迟滞行为的模拟,由实验及模拟结果的比较可知,增量型文氏模式能够准确地模拟新型屈曲约束斜撑在反复荷载作用下的行为。     

防屈曲耗能支撑(BRB)在某建筑加固中的应用

使用防屈曲耗能支撑(BRB)对某混凝土框架结构进行了加固,并通过ANSYS与MIDAS两种有限元软件,对加固前后的结构进行了多遇、罕遇地震作用下的结构响应仿真分析,结果表明:多遇、罕遇地震下,加固后结构层间位移角均满足规范要求,有效减弱主要构件塑性铰的出现,保证了结构整体安全性。     

防屈曲支撑在高层混凝土框架结构抗震加固中的应用

某十层的纯框架结构建筑检测结果表明,其弹性层间变形和弹塑性层间变形均不满足现行规范要求。采用防屈曲支撑对该结构进行了抗震加固设计,并基于SATWE软件分析了其小震下的结构性能。利用SAP2000软件,基于Pushover分析方法进行了抗震性能分析。由分析结果得知,防屈曲支撑增加了结构的抗侧刚度,增强了结构延性,改善了原结构薄弱层的抗震承载力。经防屈曲支撑加固后的结构,其变形特性仍与原框架结构类似。对实际工程所采用的防屈曲支撑进行了抗震性能抽检试验,结果表明,构件力学性能与设计数据吻合良好。防屈曲支撑技术用于高层框架结构的抗震加固具有良好的技术优势。     

面向高层建筑结构的屈曲约束支撑减震技术研究

针对高层建筑结构中的屈曲约束支撑技术应用,阐述了屈曲约束支撑的设计原理和几种主要的应用形式.对屈曲约束支撑的施工工艺、施工要点、施工监控方法等进行了研究探讨,对于类似工程的施工建造有一定的借鉴价值.     

防屈曲耗能支撑在铰接混凝土框架抗震加固中的应用

在我国部分地区还存在有铰接混凝土框架结构,这种结构体系在设计时未进行抗震设计,如继续使用,应进行抗震加固以使其满足抗震要求。防屈曲耗能支撑克服了普通钢支撑失稳的缺点,具有明确的屈服位移和屈服力,在多遇地震下可保持弹性状态,为结构提供刚度和抗震承载力。在设防烈度地震和罕遇地震下,防屈曲耗能支撑将屈服耗能,从而为结构提供耗能能力。结合防屈曲耗能支撑的特点,提出在铰接混凝土框架结构中的抗震加固方法,并结合实际工程实例,研究加固后结构的耗能能力。     

新型抑制屈曲支撑极限承载力分析

简述了新型抑制屈曲支撑的发展情况,对同济大学结构稳定与监控课题组提出的新型抑制屈曲支撑建立了简化的力学模型,并据此采用有限元软件对其进行建模分析,得到不同截面与长细比的新型抑制屈曲支撑在轴力作用下的极限承载力.通过将分析值与内管按规范方法的极限承载力计算值相比较表明,新型抑制屈曲支撑能有效提高承载力,也为该新型支撑在网架、网壳结构失稳监测中的应用提供了初步的设计理论.     

具有检视窗的全钢型屈曲约束支撑的力学行为

屈曲约束支撑已被广泛的应用于结构的被动控制中,大量的试验证明其不仅改善了传统斜撑的缺点且能提供良好的消能机制。传统的屈曲约束支撑通常采用全封闭式,即主受力单元包覆在围束单元和侧撑单元之中,在制造过程中及震后皆无法从外部直接观察内部变化或破坏情况。本研究提出具有检视窗的全钢型屈曲约束支撑,在不影响其强度的前提下针对检视窗的大小以及位置进行研究,提供一个经济可行、施工便利且符合严格试验规范要求的屈曲约束支撑。试验采用缩尺全钢型屈曲约束支撑为测试试件,试验结果满足规范要求,所有试件均在合理位置产生破坏,主受力单元破坏情况皆可由检视窗观察得到。     

Probabilistic seismic assessment of Buckling Restrained Braces and Yielding Brace Systems

The current paper investigates the effectiveness of using an innovative structural fuse named YBS over the Buckling Restrained Brace (BRB) within the context of performance-based earthquake engineering. To this end, two groups of structures equipped with BRB and YBS braces are modeled by OpenSEES platform. In the first part of the paper, simplified procedures including pushover and Incremental Dynamic Analysis (IDA) are utilized for seismic performance evaluation. In the second part, two EDP-based and IM-based probabilistic frameworks are employed to gain a more comprehensive assessment. On this basis, fragility analysis is carried out for different performance levels. Also, limit state frequencies are calculated to compare collapse capacity of both systems. Finally, confidence levels are estimated to study reliability of the structures against collapse. Results show that both systems can achieve the expected performance objectives. However, YBS represent superior performance beyond the sideway collapse performance level.     

多类型的全钢型多节强化式屈曲约束支撑测试

建筑结构中加装屈曲约束支撑,不仅可以增加结构的刚度,同时在地震过程中产生塑性变形,消散传入结构中的地震能量,提高结构的抗震性能。对不同形式的全钢型多节强化式屈曲约束支撑进行测试,其不仅能够改善传统屈曲约束支撑的缺点,同时也具有良好的耗能能力。     

高层钢框架结构附加屈曲约束支撑阻尼投放量的简易计算方法研究

依据建筑抗震设计规范(GB50011-2010)建立24层空间钢框架结构,分别采用等效线性化理论、能量平衡以及倍数法的设计方法计算高层钢框架结构附加屈曲约束支撑的阻尼投放量,并采用Midas/Gen软件对附加阻尼的消能减震结构进行弹塑性时程分析,考察和比较以上三种理论方法确定阻尼量的过程和附加阻尼后结构的减震效果。结果表明:1采用等效线性化理论计算时,设定参数和使用公式较多且繁琐,耗费大量时间和精力;采用倍数法计算时,"最佳倍数"的确定需要反复试算多种工况,计算量较大;2采用能量法计算时,参数和公式少、力学概念清楚、原理易懂,且减震效果最好,故认为用此方法计算阻尼投放量既有效又简便。最后给出了能保证良好消能减震效果的有效弹性刚度比和屈服力比的参考范围,为消能减震结构设计提供依据。     

基于ABAQUS的全钢装配式防屈曲支撑有限元分析

防屈曲支撑受拉受压时都可以屈服,抑制了压曲现象,可获得饱满的荷载-位移滞回曲线。本研究主要探讨一种新型的装配式防屈曲支撑的滞回性能,该装配式防屈曲支撑由一组核心单元与两组约束单元利用螺栓栓接组合而成,具有组装和拆解过程简易、便于制作等优点。基于有限元分析软件ABAQUS,模拟核心钢与面板在不同间隙下的滞回性能以及各部分的应力分布,对比分析分别由理论简化计算和有限元分析得到的屈服力与屈服位移之间的差异。最后,给出核心钢与面板间隙范围的合理化建议。     

防屈曲支撑在某常规岛主厂房中的应用研究

防屈曲支撑(BRB)作为一种金属屈服耗能支撑构件,克服了普通支撑受压屈曲的缺点,在地震中具有良好的耗能能力和延性。为了研究防屈曲支撑在常规岛主厂房中的耗能减震效果,本文采用非线性有限元分析软件ABAQUS对设置防屈曲支撑的某常规岛主厂房结构进行了罕遇地震作用下的有限元分析,对比了不同地震波作用下的结构弹塑性分析结果。结果表明:设置防屈曲支撑以后,结构的抗震性能显著提高,本研究为防屈曲支撑在常规岛主厂房结构中的应用提供了成功的工程案例,其设计思路可以为常规岛主厂房结构的减震提供有益的借鉴和参考。     

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。     

全钢防屈曲支撑的整体屈曲性能

在大地震作用下,防屈曲支撑达到令人满意的力学性能的关键要求之一是要预防整体屈曲直到支撑组件达到足够的塑性变形和延展性。给出了对所提出的全钢防屈曲支撑的有限元分析结果。所提出的防屈曲支撑有着相同的核心截面和不同的屈曲约束性能。对防屈曲支撑和初始缺陷进行参数研究,从而调查支撑的整体屈曲性能。分析结果显示,防屈曲性能的抗弯刚度都可以显著影响支撑的整体屈曲性能。此外,核心组件的抗弯强度的欧拉屈曲荷载的最小比率,即Pe/Py可作为设计目标。这个比率是控制防屈曲支撑整体屈曲的最主要参数。     

防屈曲支撑节点板的屈曲分析

防屈曲支撑是一种新型耗能减震构件,其在受拉和受压时均可屈服但不发生屈曲.但传统的防屈曲支撑多采用螺栓连接等连接方式.这种连接方式很容易使节点板失稳,从而导致防屈曲支撑屈曲.介绍一种新型的连接方式-铰接,并用ABAQUS对节点板进行屈曲分析,根据分析结果给出防止节点板失稳的合理化建议.     

屈曲约束支撑在某混凝土结构薄弱层中的应用

淮安开元国际大酒店属于超限高层结构。介绍了工程的特点及结构布置情况,针对结构竖向不规则性的特点,设置屈曲约束支撑对显著薄弱层予以加强。采用静力推覆分析方法和时程分析法分析了结构在设置不同刚度和形式的屈曲约束支撑前后的弹塑性性能。结果表明,在小震作用下,屈曲约束支撑处于弹性状态,为结构薄弱层提供支撑刚度,满足规范的要求;在罕遇地震作用下,屈曲约束支撑达到屈服状态,为结构提供耗能能力,改善了抗震性能。不同应力水平下的屈曲约束支撑对主体构件塑性铰出现的影响有所不同,同时滞回特性也有所差别。