偏心支撑钢框架可替换剪切连接件试验研究

将偏心支撑钢框架中的耗能梁段从框架梁中分离,作为可替换剪切连接件,不仅能达到将结构塑性变形集中于耗能梁段区域的目的,也能实现震后损坏耗能梁段易于替换的目标。为此,对9根不同参数的可替换剪切连接件进行循环加载试验,并对剪切连接件的滞回曲线、骨架曲线、承载力、塑性转角及刚度退化等进行分析。结果表明：可替换剪切连接件的滞回曲线饱满,性能稳定,塑性转角均满足对于耗能梁段极限塑性转角大于0.08rad的限值要求,具有良好的塑性性能,满足罕遇地震作用下的变形要求;承载能力和初始刚度随着长度、加劲肋间距的减小而增大;有焊接工艺孔的连接件刚度退化更加明显,塑性性能得到充分发挥,耗能能力良好;通过参数分析发现截面尺寸、长度比、加劲肋间距及焊接工艺孔构造等是影响剪切连接件抗震性能的主要因素。     

基于性能设计的高强钢组合Y形偏心支撑钢框架抗震性能研究

Y形偏心支撑钢框架结构中耗能梁段置于框架梁之外,耗能梁段变形不会对主体结构和楼板造成损害,震后易于修复更换。为了保证耗能梁段充分发挥塑性变形进行耗能,非耗能构件(框架梁、框架柱)截面设计往往过大,浪费钢材且限制了偏心支撑钢框架的应用。高强钢组合偏心支撑框架结构是指耗能梁段采用普通钢材(Q345钢),而框架梁、柱等非耗能构件采用高强度钢材(如Q460),不仅有效减小构件截面,而且可以推动高强钢在抗震设防区的应用,经济效益显著。采用基于性能的抗震设计方法设计了5层、10层、15层和20层的Y形偏心支撑钢框架结构,算例模型包括高强钢组合Y形偏心支撑钢框架和传统普通钢Y形偏心支撑钢框架,通过Pushover分析和时程分析研究该结构形式的承载力、抗侧刚度、层间侧移分布及破坏模式。研究表明:相同设计条件下,高强钢组合Y形偏心支撑钢框架结构与普通钢Y形偏心支撑钢框架结构的承载能力相近,但抗侧刚度略低,罕遇地震作用下二者具有相似的层间侧移分布和破坏模式。     

D型偏心支撑钢框架耗能梁段性能研究

通过对具有不同耗能梁段长度的D型偏心支撑钢框架的滞回性能及耗能梁段耗能性能的非线性有限元分析,表明耗能梁段的长度对偏心支撑钢框架的侧向刚度、延性和耗能能力有较大影响。随着耗能梁段长度的增加,D型偏心支撑钢框架的强度、刚度、延性和耗能性能均产生了不同程度的退减现象;耗能梁段越短,其塑性变形越大,进而导致耗能梁段过早塑性破坏的可能性增大。根据有限元模拟结果提出了对耗能梁段长度的设计建议。     

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。     

K形可替换耗能梁偏心支撑钢框架拟静力试验研究

为研究K形偏心支撑半刚性连接钢框架的抗震性能,采用较低屈服点的可替换耗能梁段作为耗能单元,对一个单层单跨平面内钢框架模型进行低周循环加载试验.通过试验分析了框架的变形特性、塑性发展情况及破坏模式,分析了框架的强度、刚度、滞回性能、耗能特性.在连接节点处的高强螺栓上粘贴应变片,并观察高强螺栓的应变发展情况.试验结果表明:破坏主要发生在耗能梁处且耗能梁先于框架屈服并消耗能量;梁柱节点处在加载过程中始终没有屈曲破坏;由于框架梁和耗能梁在加载过程中的相互错动,造成滞回曲线出现捏缩效果,高强螺栓出现松动.     

可替换钢-聚氨酯组合耗能梁段研究

基于聚氨酯材料的优良性能,在箱梁内灌注聚氨酯,提出了可替换钢-聚氨酯组合耗能梁段。运用有限元分析软件ABAQUS分别建立了可替换的传统H型耗能梁段、箱型耗能梁段和钢-聚氨酯组合耗能梁段的偏心支撑框架,对比分析框架在滞回荷载作用下的抗震性能和耗能能力。结果表明:可替换钢-聚氨酯组合耗能梁段的耗能能力与抗震性能优于传统可替换耗能梁段,且加工工艺相对简单,在工程实践中可以推广使用。     

带可替换耗能段的Y形偏心支撑框架抗震性能研究

为了研究耗能段采用端板连接的Y形偏心支撑钢框架的抗震性能,设计了2个耗能段连接形式和2组结构高跨比不同的试件。采用有限元分析软件ABAQUS对试件进行滞回分析,研究耗能段连接形式和结构高跨比对试件滞回性能的影响,将试件的正向骨架曲线简化为三折线模型,确定使结构快速恢复功能而替换耗能段的结构层间侧移角的合理范围。研究结果表明:设计合理的端板连接耗能段的Y形偏心支撑钢框架的滞回性能与焊接连接耗能段的Y形偏心支撑钢框架基本相同;基于等能量原理的三折线模型适用于确定耗能段的替换范围;Y形偏心支撑框架的最大层间位移角介于1/350至1/80之间时可替换耗能梁段。     

K型偏心支撑钢框架耗能梁段长度探讨

通过对具有不同耗能梁段长度的K型偏心支撑钢框架的滞回性能与耗能梁段的耗能性能进行非线性有限元分析结果表明:随着耗能梁段长度的增加,K型偏心支撑钢框架的强度、刚度、延性和耗能性能均产生了不同程度的退化现象;耗能梁段越短,其塑性变形越大,由此而导致耗能梁段过早塑性破坏的可能性也就越大,而耗能梁段过长则抗震性能较差。最后,根据有限元模拟结果对耗能梁段的长度提出了设计建议。     

震后替换耗能梁段对偏心支撑钢框架的抗震性能影响

螺栓连接偏心支撑钢框架可以实现工厂预制并现场安装的施工模式,与传统焊接偏心支撑相比,其震后替换耗能梁段更方便快捷.为了研究震后替换耗能梁段对偏心支撑钢框架抗震性能的影响,先对一个螺栓连接偏心支撑钢框架进行拟静力循环加载,在第一次试验的基础上,保持其他构件不变,仅替换损坏的耗能梁段进行再次试验,并从滞回曲线、承载力、延性...     

改良型梁柱节点用于D型偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的滞回性能分析

偏心支撑框架结构体系是一种非常适合强震地区的抗震结构体系。D型偏心支撑钢框架结构是偏心支撑结构中常用的一种抗震耗能结构形式,其耗能梁段与柱直接相连,为了满足梁端抗弯承载力的设计要求和保证耗能梁段充分发展剪切塑性变形,一般需要对梁柱连接节点处采取一些加强措施。利用ANSYS有限元程序,针对传统节点比较分析了两种改良型梁柱连接节点的D型偏心支撑框架。分析结果表明,改良型节点的D型偏心支撑将耗能梁段外移不与柱直接相连,有良好的强度、刚度,不仅可以使剪切屈服的区域远离梁翼缘焊缝,而且可以放松钢柱对梁端部的变形约束,从而提高整个耗能梁段的耗能能力。     

V形偏心支撑钢框架耗能梁段长度研究

为了研究耗能梁段长度对V形偏心支撑钢框架滞回性能的影响,应用ABAQUS V11.0建立了8个不同长度耗能梁段的有限元模型并进行非线性分析,研究了耗能梁段长度变化对V形偏心支撑钢框架承载力、刚度、延性和耗能能力的影响。研究结果表明:V形偏心支撑钢框架具有良好的耗能能力,耗能梁段的长度对V形偏心支撑钢框架的承载力、刚度、延性及耗能性能均有较大影响。随着耗能梁段长度的增加,V形偏心支撑钢框架的刚度及承载力呈降低趋势,延性系数和功比系数先增大后降低。根据有限元分析结果,给出了V形偏心支撑钢框架耗能梁段长度的合理取值范围。     

加肋板D型偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的滞回性能分析

D型偏心支撑钢框架是偏心支撑结构中常用的一种耗能形式,通过对2个1∶3比例的偏心支撑钢框架的滞回性能分析,重点研究偏心支撑极限承载力和滞回性能,为偏心支撑钢框架利用屈曲后强度及抗震设计提供依据。分析结果表明,加肋板的D型偏心支撑有良好的强度、刚度和耗能能力,其耗能梁段首先发生剪切屈服,有效地阻止了支撑的屈曲,在整个加载过程中,承载力没有降低。最后对偏心支撑的节点连接提出设计建议。     

D型偏心支撑钢框架耗能梁段性能分析

D型偏心支撑是广泛应用于钢框架偏心支撑结构中的耗能形式之一。它是在中心支撑结构基础上改良的一种钢框架支撑形式,它不但继承了中心支撑钢框架抗侧移刚度和强度大的优点,还结合了抗弯钢框架结构中梁柱节点的良好的的抗弯性能;同时又解决了中心支撑框架中支撑斜杆重复压屈后抗压承载力降低从而导致延性差等问题,即通过支撑斜杆至少有一端与梁相连从而在梁端形成的耗能梁段来耗散地震能量,从而保证支撑不先发生受压屈曲。本文采用理论分析与有限元分析相结合的方法,先用虚功原理对耗能梁段与钢框架的承载力关系做出了推导,然后用ABAQUS有限元软件对8种具有不同耗能梁段长度的D型偏心支撑钢框架建立有限元模型,进行非线性有限元分析。通过偏心支撑极限承载力和滞回性能的对比分析,表明了耗能梁段的长度的最佳长度范围。耗能梁段过长或者过短都会导致整体结构的抗震性能越差。最后根据有限元分析结果提出了对耗能梁段长度的建议。     

耗能梁段长度对K形偏心支撑钢框架抗震性能的影响

分析了K形偏心支撑钢框架中耗能梁段的受力特性,利用非线性有限元程序探讨了耗能梁段长度对K形偏心支撑钢框架刚度、延性及耗能性能的影响,提出了初步设计时耗能梁段长度的取值范围。     

耗能梁段长度对K形偏心支撑钢框架抗震性能的影响

分析了K形偏心支撑钢框架中耗能梁段的受力特性,利用非线性有限元程序探讨了耗能梁段长度对K形偏心支撑钢框架刚度、延性及耗能性能的影响,提出了初步设计时耗能梁段长度的取值范围.     

震后可替换耗能梁偏心支撑钢框架拟静力试验研究

近年来,抗震设防目标逐渐从保护生命安全转向震后快速修复,可替换耗能梁段半刚性连接偏心支撑钢框架体系在震后通过替换新耗能梁,能够快速恢复其使用功能,因而得到了广泛关注。为了研究震后修复的偏心支撑钢框架的抗震性能及论证震后替换耗能梁段方法的可行性,首先对1个1∶2缩尺偏心支撑钢框架进行低周往复加载试验,然后更换新的耗能梁,再次对其进行低周往复加载试验。试验结果表明：修复替换后的试件与原试件相比,其滞回性能、承载力、延性系数、抗侧刚度和耗能性能虽不及原试件,但仍保留一定的承载力和良好的耗能性能;通过对层间位移角和耗能梁转角的分析,表明修复后的模型的整体变形能力以及其耗能梁转动能力依旧很好;对框架的失效模式和关键部位应变的分析,验证了更换耗能梁修复方法的可行性。     

高强钢组合K形偏心支撑结构的结构影响系数和位移放大系数研究

高强钢组合K形偏心支撑结构是指耗能梁段采用普通钢材(如Q345钢),而框架梁、柱采用高强度钢材(如Q460钢)的结构.耗能梁段在大震作用下剪切屈服耗散能量,而梁柱构件基本处于弹性受力状态,保证地震作用下的塑性变形仅集中于耗能梁段.结构影响系数R是基于性能的抗震设计方法中至关重要的部分,尺取值合理是结构抗震性能设计的关键...     

基于抗震韧性的高强钢组合偏心支撑钢框架研究

将基于抗震韧性的设计理念引入高强钢组合偏心支撑钢框架结构.通过韧性设计,使得高强钢组合偏心支撑钢框架结构,在满足结构抗震目的的同时,结构构件参与结构抗震方式明确,主体构件不发生塑性破坏,耗能支撑或耗能梁段通过塑性变形吸收地震能量,同时,通过装配式建造,耗能构件易于更换,达到结构韧性抗震的目标.提出评价高强钢组合偏心支撑钢框架的评价指标.     

带屈曲约束支撑的V型偏心支撑钢框架抗震性能分析

偏心支撑钢框架主要通过耗能梁段发生剪切屈服变形来耗散地震能量,其支撑斜杆必须不发生屈曲才能保证耗能梁段能够耗能。对于跨度较大的结构,支撑斜杆为了满足稳定性与轴压比限值的要求,截面需要很大,结构经济性不好,同时也导致地震作用下内力增大。将偏心支撑钢框架的支撑斜杆换成屈曲约束支撑,进行有限元分析,结果表明:罕遇地震作用下,带屈曲约束支撑的V型偏心支撑钢框架侧向位移比普通支撑钢框架最大减小22.15%,有效地控制了结构的侧移;能量时程图表明:屈曲约束支撑消耗了大部分地震能量,屈曲约束支撑和耗能梁段能够同时参与耗能,建立起结构抗震的多重防线。     

梁柱连接类型对自复位Y型偏心支撑钢框架滞回性能的影响

将传统Y型偏心支撑钢框架中耗能梁段的制作材料替换为形状记忆合金(SMA)形成一种具有自复位功能的Y型偏心支撑钢框架结构。采用ANSYS软件建立了6组单层、单跨自复位Y型偏心支撑钢框架及纯钢框架的微观有限元模型,重点研究采用刚性连接、齐平式及外伸式端板连接节点对自复位Y型偏心支撑钢框架滞回性能、耗能能力、抗侧刚度及复位能力的影响,并且对比分析了有无Y型支撑对钢框架性能的影响。研究结果表明:采用齐平式及外伸式端板连接的自复位Y型偏心支撑钢框架具有较好的复位能力及延性性能,但与采用刚性节点的自复位Y型偏心支撑钢框架相比,其水平承载力、抗侧刚度及耗能能力略低。