消能减震结构的抗震性能分析

通过对粘弹性阻尼器以及消能支撑计算模型的分析,采用ANSYS软件建立了纯钢框架、以及分贝设置中心支撑和消能支撑的钢框架模型,使用瞬态分析方法分别对它们进行了自振特性分析以及罕遇地震下的时程分析。计算结果表明:和纯框架相比,中心支撑框架可以有效地降低结构的顶层位移,却增加了结构的整体刚度,导致加速度的大幅度增加;而消能支撑则是通过增加结构的阻尼比来有效地控制结构的地震反应,其顶层位移以及加速度都有不同程度的减小。     

整体钢框架内嵌加气混凝土填充墙板足尺模型振动台试验研究

为了研究内嵌加气混凝土（ALC）墙板对框架结构抗震性能的影响,进行了带内嵌ALC填充开洞墙板的两层钢框架结构足尺模型振动台试验。采用了预埋连接节点以减少板材连接对墙板造成的损伤,并采用自攻螺钉对窗口部位进行加固。试验研究了框架的振动特性及墙板的损伤情况,分析了内嵌加气混凝土墙板对钢框架结构的频率、阻尼比、刚度、楼层加速度以及楼层位移的影响。研究表明：带加气混凝土墙板钢框架结构的层间抗侧刚度较纯钢框架的提高了111%;结构的阻尼比为6.94%,大于结构设计中3%的标准;墙板位移比钢框架位移略小,表明该连接节点具有一定减震效果;模型结构的加速度放大系数随地震烈度的增加而逐渐增加,表明结构逐渐进入塑性状态;在8度罕遇地震作用下,墙板位移角达到1/49且未发生墙板脱落或者坍塌现象,仅墙板有较小损伤,表明墙板及连接节点具有良好的抗震性能。     

地震作用下钢框架混凝土核心筒组合结构体系的抗震性能

钢框架混凝土核心筒组合结构体系是外框架采用钢结构,内筒采用混凝土剪力墙结构,形成钢框架混凝土内筒体系。采用ANSYS有限元软件对25层钢框架混凝土核心筒组合结构体系进行地震作用下的地震响应分析和稳定性分析,得到数据结果表明,该结构体系抗震性能比纯钢框架架结构的抗震性能更加优越。     

支撑布置对钢框架结构抗侧刚度的影响

纯钢框架建筑结构体系刚度较小,层间位移起主要控制作用,设置支撑体系可有效地提高结构的整体抗侧刚度,减少结构用钢量。以广泛应用的多高层钢框架支撑结构为对象,通过计算不同支撑类型及支撑布置方式下钢框架支撑结构的顶点位移,研究了支撑形式对多、高层钢框架结构抗侧刚度的影响。研究结果表明,对于不同的支撑类型,支撑沿竖向集中布置于中间跨的钢框架结构抗侧移刚度好于将支撑布置在边跨以及其他跨上。对于相同的支撑布置方式,不论是中心支撑,还是偏心支撑,在抗侧刚度和经济性方面,人字形支撑框架均好于单斜杆支撑框架。     

钢板深梁填充钢框架静力弹塑性分析

本文对一个六层纯钢框架和钢框架内填钢板深梁结构进行静力弹塑性分析,对比两者在多遇地震与罕遇地震作用下层间位移角与层间位移的大小,找出多遇和罕遇地震下的性能点,对建筑物进行地震评估。     

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。     

高层钢结构房屋中钢筋混凝土外挂板的减振作用

本文通过工程实例计算了纯钢框架和带外挂板铜框架结构的自振频率、周期和振型，计算了纯钢框架及带外挂板钢框架结构顶端位移时程反应和其在不同地震加速度峰值下结构顶端位移反应的最大值。各项计算结果均显示出外挂板对整个结构有不可忽视的减振作用。     

基于均匀层间位移的多层梁贯通式支撑钢框架简化抗震设计方法

为实现均匀层间位移的目标,提出了基于均匀层间位移的梁贯通式支撑钢框架简化抗震设计方法,设计了梁贯通式支撑钢框架。在地震作用下,作为耗能构件的只拉不压中心支撑抵抗大部分水平作用,而主体钢框架则因其可忽略的抗侧刚度而保持弹性。只拉不压支撑单元的滞回耗能作用可等效为结构的黏滞阻尼,同时支撑和框架的抗侧刚度比对结构的地震响应影响较大。基于均匀层间位移响应提出设计方法的3个性能目标,并合理考虑刚度比和等效阻尼比,给出具体设计流程。分别设计了4层和6层平面支撑钢框架模型,通过Pushover分析和弹塑性时程分析验证了该方法的合理性。分析结果表明:支撑与框架抗侧刚度比最优取值为4~6。     

钢框架—内填冷弯型钢组合墙体抗剪性能

钢框架-内填冷弯薄壁型钢组合墙体结构体系可适用于多、高层建筑结构。利用SAP2000有限元软件分析了此体系在不同高宽比和钢框架截面尺寸下的承载力、侧移刚度、剪力分配情况。结果表明,钢框架、组合墙体可协同作用;组合墙体与钢框架之间剪力分配符合刚度分配原则;框架-内填冷弯薄壁型钢组合墙体抗侧刚度近似等于纯钢框架与组合墙体抗侧刚度之和。同时给出了钢框架、组合墙体协同工作的剪力分配计算简化公式,可用于此结构体系的抗剪设计。     

钢-混凝土组合框架抗震性能分析

为研究钢-混凝土组合框架在地震作用下动力性能及破坏形式,为钢-混凝土组合框架在地震区的使用提供依据,进行了1/3比例钢管混凝土柱-钢混凝土组合梁组合框架结构模型振动台试验研究。通过试验,得到不同地震烈度下组合框架结构的动力特性、位移响应、加速度响应。应用SAP2000软件对该结构进行不同烈度地震作用下的弹性时程分析和弹塑性时程分析,得到各水准地震作用下结构动力特性和位移反应,分析结构的地震损伤破坏过程及损伤分布情况。     

含耗能装置的组合钢框架抗震试验研究

描述米兰理工大学Fuseis项目试验研究的相关结果,Fuseis项目旨在开发含耗能装置的创新型抗震复合钢框架。在较强的地震作用下,震害将集中在这些耗能装置上,而不对任何结构构件(如钢梁、柱和钢筋混凝土板结构等)造成重大损害。地震后的维修工作将仅限于更换耗能装置。利用4组足尺试验评估地震作用下含耗能装置的组合钢框架的节点扭矩、整体能量耗散、层间位移和框架稳定性等性能。     

设置钢阻尼器钢结构的有限元分析

借助ABAQUS有限元软件,对设置钢阻尼器的钢结构进行了地震动荷载作用下的有限元分析,得出钢阻尼器能为结构提供附加抗侧刚度和附加阻尼,耗散输入的地震能量,保护主体结构,减震效果显著的结论。     

Experimental study on seismic performance of steel frame- K-shaped brace structure system

为实现钢结构住宅中不凸梁凸柱的建筑效果，采用小截面钢构件组成的钢框架-K形支撑结构体系，通过K形钢支撑的设置，有效减小了构件截面尺寸。为研究钢框架-K形支撑结构体系的抗震性能，选取其中典型的抗侧力单元，制作足尺模型进行拟静力试验，并采用ABAQUS软件对其抗震性能进行有限元分析。研究结果表明：该结构体系可实现多遇地震弹性、罕遇地震不倒的设计目标，当结构位移角达1/30时仍可保持承载能力，表现出良好的抗震性能；按照斜向支撑、竖杆、框架梁柱的顺序依次屈服，斜向支撑可有效保护主体框架；位移延性系数为10.0，滞回曲线饱满；当位移角为1/50时，等效阻尼比为18.9%，耗能能力优异。     

钢框架-K形支撑结构体系抗震性能试验研究

为实现钢结构住宅中不凸梁凸柱的建筑效果,采用小截面钢构件组成的钢框架-K形支撑结构体系,通过K形钢支撑的设置,有效减小了构件截面尺寸。为研究钢框架-K形支撑结构体系的抗震性能,选取其中典型的抗侧力单元,制作足尺模型进行拟静力试验,并采用ABAQUS软件对其抗震性能进行有限元分析。研究结果表明：该结构体系可实现多遇地震弹性、罕遇地震不倒的设计目标,当结构位移角达1/30时仍可保持承载能力,表现出良好的抗震性能;按照斜向支撑、竖杆、框架梁柱的顺序依次屈服,斜向支撑可有效保护主体框架;位移延性系数为10.0,滞回曲线饱满;当位移角为1/50时,等效阻尼比为18.9%,耗能能力优异。     

设置粘滞阻尼墙钢框架结构耗能性能试验研究

设计了三榀不同类型的钢框架结构模型,通过对模型的快速水平周期加载试验,进行了设置粘滞阻尼墙钢框架结构减振性能的比较和分析。对设置阻尼墙后钢框架结构的破坏形态、滞回特性、骨架曲线、阻尼力、抗剪刚度、耗能性能、等效阻尼比等进行了研究,对阻尼墙不同布置方式对上述各项性能的影响进行了分析,并对上述各项性能与加载频率、位移幅值的变化关系进行了探讨。结果表明,设置阻尼墙后,钢框架结构的耗能能力和阻尼均有显著提高,结构的抗剪刚度增加,结构的地震响应显著减小。设置阻尼墙钢框架结构的滞回特性与频率、位移幅值相关。阻尼墙不同布置方式对结构滞回特性的影响不明显。     

高强钢组合K形偏心支撑框架抗震性能对比分析

为研究不同强度组合的高强钢组合K形偏心支撑框架结构的抗震性能,设计了一组不同强度(Q345、Q460、Q690钢材)组合的5层K形偏心支撑框架结构算例Q345-5、Q460-5和算例Q690-5,选取10条地震动记录对其进行动力时程分析,得到各算例在不同水准地震作用下的耗能梁段转角和层间位移角。研究表明：8度罕遇地震作用下,高强钢组合K形偏心支撑框架的层间位移角比传统K形偏心支撑钢框架大,各算例耗能梁段全部进入塑性变形阶段;塑性层间位移角到达规范限值时,算例Q460-5框架梁开始进入塑性变形阶段,算例Q690-5框架柱、框架梁和支撑均处于弹性变形阶段,还可以承受更大的地震作用;达到定义的极限状态时,与传统偏心支撑钢框架相比,算例Q460-5能够承受的地震作用和耗能梁段转角更小;算例Q690-5承受的地震作用和耗能梁段转角更大。     

钢框架加层整体结构动力特性的有限元分析

对典型的利用钢框架直接加层技术改造的钢筋混凝土框架结构应用有限元分析软件ANSYS对其加层前后进行整体抗震分析,并考虑结构阻尼比和加层层数的变化对整体结构的影响,分析加层前后结构自振周期、主要阶振型、内力及位移反应的变化.通过此分析,希望能对以后的实际工程有一定参考作用.     

Experimental analysis of seismic resistant composite steel frames with dissipative devices

This article presents the results of the experimental research performed at Politecnico di Milano, within the project Fuseis. The research project aims at developing innovative types of seismic resistant composite steel frames with dissipative fuses. In case of strong seismic events, damage will concentrate only in these fuses, without observing any significant damage in the structural elements such as steel beams, columns and reinforced concrete slab of the structure. After the seismic event, the repair work will be limited only to replacing the fuses. Four full scale tests are implemented in order to evaluate the performance of a composite steel frame with fuse devices under seismic actions in terms of moment rotation behavior of the joints, global energy dissipation, storey drift and frame stability.     

广州珠江新城东塔罕遇地震作用弹塑性分析

广州珠江新城东塔为高530 m的复杂超高层建筑,设计采用了劲性钢筋混凝土核心筒+外围巨型框架+钢伸臂桁架的结构抗侧力体系。运用ABAQUS与BEPTA程序,考虑结构几何非线性,采用显式积分的方法,对该结构进行罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,以检验结构在罕遇地震作用下的抗震性能。研究结果表明：通过在顶部收进较大的核心筒剪力墙内埋设钢板加强,错洞墙剪力墙内埋设钢骨桁架加强,与剪力墙连接的环桁架在剪力墙内贯通后,在罕遇地震作用下结构的层间位移角满足规范要求;首层剪力墙和巨型柱均具有较高的受拉承载力;各主承重构件均未出现明显损坏,结构抗震性能较好。