板-柱结构抗震性能研究

目的研究板-柱结构的抗震性能,推广其在抗震区应用.方法采用三维实体单元建模,对柱网及柱截面尺寸相同的板-柱结构及框架结构进行pushover分析及非线性时程分析.结果通过pushover分析,得到了结构的基底剪力-顶点侧移关系曲线及能力曲线,构造了弹塑性反应谱并以此求出结构的目标位移,研究了结构的出铰机制,对比了各加载阶段的结构响应;通过非线性时程分析,给出了结构的基底剪力及顶点侧移时程曲线,塑性铰出铰及能量耗散情况,并将不同地震波激励下的结构侧移与pushover分析结果进行了对比.结论设计合理的板-柱结构可用于Ⅱ类场地7度抗震设防区.     

板柱-剪力墙结构适用高度研究

目的 探讨相关规范的限高要求,推广板柱-剪力墙结构在抗震区应用.方法 通过理论分析,若两结构的建造高度相同,在相同水平荷载作用下若具有同样的侧移,板柱-剪力墙结构中,剪力墙的等效抗弯刚度约为框架-剪力墙结构的1.71倍;剪力墙数量相同,最大层间位移角相等时,板柱-剪力墙结构的高度约为框架-剪力墙结构的0.76倍,进而通过框架一剪力墙结构的适用高度反推板柱-剪力墙结构的适用高度,最后通过有限元分析对其进行验证.结果 在笔者所提出的适用高度范围内,合理设计的板柱-剪力墙结构,其抗侧刚度满足要求,板柱节点在竖向剪力和不平衡弯矩的共同作用下不破坏,结构在罕遇地震作用下不倒塌.结论 板柱-剪力墙结构在6、7、8度区适用的最大高度可调整为100m、90m、75m.     

板-柱结构设计相关问题

板-柱结构自出现以来,由于这一结构形式具有众所周知的优点,其应用范围日趋扩大.但它的抗震性能如何,一直是人们关注的问题之一.基于板-柱结构及板柱-剪力墙结构的概念和设计方法现状,从风载和常遇地震作用下结构的顶点侧移,静力弹塑性分析结果,节点抗震性能以及结构振型分析等几个方面,评价了板-柱结构的抗震性能,并对板柱-剪力墙结构的抗震性能进行了初步探讨.     

混凝土桁架在侧煤仓结构优化中的应用

侧煤仓方案成为大机组主流,侧煤仓间横向框架主要有4列柱、3列柱、2列柱布置结构型式,其中以2列柱单跨结构布置的空间及投资最小.单跨布置时,框架跨度大,承受煤斗的荷载大,如何使结构合理经济成为结构方案布置的难点.某百万机组侧煤仓间的煤斗层梁采用混凝土桁架的结构方案,桁架具有受力合理、构造简单、自重较轻、材料节省、承载力高等优点.桁架的缺点是平面外刚度弱,很难通过自身的刚度抵抗水平地震力,结构布置中需采取措施解决桁架平面外刚度弱的问题.百万机组的侧煤仓间设置混凝土桁架比混凝土实腹梁有利于"强柱弱梁"的概念设计,对控制顶层位移、层间相对位移等有一定的优势,混凝土桁架方案比普通混凝土框架结构方案更利于抗震,可为类似工程提供参考.     

新型PEC柱-钢梁端板连接组合框架层间抗震机理试验研究

良好的抗倒塌性能是维系结构在大震下的必要整体性、实现“大震不倒”抗震设防水准的关键所在。为研究新型卷边PEC柱-钢梁外伸端板连接组合框架结构的层间抗震机理,按1:2缩尺设计了1榀组合框架层间子结构模型试件并进行水平低周往复荷载试验。基于试验现象和测试数据,分析了试件结构的破坏过程与破坏模式、滞回特性、刚度退化、耗能能力、变形模式等抗震性能。研究结果表明：试件结构最终破坏模式为端板附近梁截面充分屈服形成塑性铰的理想塑性破坏机构;试件整体与层间位移延性系数μu=3.74和最大等效黏滞阻尼系(ζeq)max=0.325,具有良好抗震延性和耗能能力;试件结构整体性好、水平抗侧刚度沿高度分布均匀,水平位移分布规律表现为理想的倒三角弯剪型变形模式;试件结构整体与层间侧移和节点转角均超过大震层间侧移限值1/30,即试件结构具有良好的抗倒塌能力。     

新型卷边PEC柱-钢梁摩擦耗能T形件连接组合框架抗震性能数值模拟

针对1榀两层单跨新型卷边PEC柱-钢梁摩擦耗能T形件连接组合框架子结构试验试件,采用有限元商业软件ABAQUS对其在拟静力荷载下的抗震性能进行数值模拟。基于模拟结果,分析试件结构滞回特征、水平抗侧刚度、节点连接力学性能、耗能机理、层间传力模式和破坏机构等抗震性能。结果显示:试件具有较高的承载能力和较大的水平抗侧刚度,且上下层初水平抗侧刚度差异随着加载的进行而逐渐趋向一致;试件主要通过摩擦、PEC柱脚混凝土压溃与钢构架屈服和T形件端部截面屈服耗能,且各层耗能较为均匀,试件结构较好实现了"小震利用摩擦耗能、中大震通过结构主体构件屈服耗能"的性态设计目标;试件层间水平剪力由PEC柱平均承担,且侧移表现为剪切型变形模式;试件结构破坏机构为摩擦耗能T形件端部梁截面和PEC柱脚处形成塑性铰的塑性破坏机构,试件结构具有良好的抗震延性。     

摩擦耗能部分自复位连接组合框架边节点抗震性能试验研究

为进一步研究摩擦耗能部分自复位连接新型卷边PEC柱-钢梁组合框架边节点的抗震性能,考虑PEC柱布置方式和柱顶竖向力2个设计参数设计制作3个缩尺试件并进行了拟静力下抗震性能试验研究。根据试验测试结果,对试件承载力、节点转动刚度、残余侧移角、滞回耗能和节点受力机理等方面进行了分析。研究结果表明：摩擦耗能部分自复位连接可通过摩擦板摩擦滑移耗散地震能和预拉杆实现自复位功效,且整个加载过程中结构主体构件梁柱处在弹性状态;PEC柱顶竖向力明显提高了其初始抗弯刚度,而其二阶效应加快了连接的耗能发展进程,且PEC柱的布置对初始抗弯刚度、刚度退化和耗能发展进程影响较小;试件SMJ–2加载至试验结束对应层间相对侧移3.182%,其残余侧移角小于0.005 rad,即具有极佳的自复位功效,试件SMJ–3加载至中震层间相对侧移限值1/50和大震层间相对侧移限值1/30,其残余侧移角分别小于0.005和0.01 rad,自复位功效良好,而试件SMJ–1在加载至中震层间侧移限值1/50,其残余侧移角小于0.01 rad,但随后加载产生的残余侧移角由于竖向力二阶效应而增大趋势明显,自复位功效相应减弱。     

T形截面混凝土柱-混凝土砌块墙结构抗震性能试验研究

对2榀单层单跨T形截面混凝土柱-混凝土砌块墙结构和1榀钢筋混凝土T形截面柱框架在低周反复荷载作用下进行了拟静力试验研究.探讨其工作性能,破坏特征以及对其抗震性能的影响,着重分析其延性、滞回特性、骨架曲线及刚度退化等问题.研究表明:T形截面混凝土柱-混凝土砌块墙结构承载力、抗侧刚度、延性系数较空框架相比有较大幅度提高,符合结构抗震的多道设防原则,属于典型的梁铰破坏机制,可为今后类似多层多跨结构的设计及理论分析提供依据.     

宽肢异形柱-砌块墙结构的抗震性能试验研究

对1榀四层单跨宽肢异形柱-混凝土砌块墙组合结构在低周反复荷载作用下进行了拟静力试验研究.探讨其工作性能,破坏特征以及对其抗震性能的影响,着重分析其延性、滞回特性、骨架曲线及刚度退化等问题.研究表明:宽肢异形柱-混凝土砌块墙组合结构承载力、抗侧刚度、延性系数较宽肢异形柱框架相比有较大幅度提高,属于典型的梁铰破坏机制,符合结构抗震的多道设防原则.     

钢筋混凝土框架结构Pushover抗震性能分析

运用SAP2000Pushover对框架混凝土结构抗震性能进行了分析,得到了框架混凝土结构在多遇、罕遇条件下底部总剪力-顶点位移曲线、抗震性能点及层间位移角和塑性铰的分布结果,并对结果进行了分析与性能评价,基于上述分析结果,找出了结构在罕遇条件下结构的薄弱环节,且使结构满足"强柱弱梁"和"大震不倒"的抗震设防要求,可为此类结构的抗震分析与设计提供参考。     

底盘刚度变化对大底盘层间隔震结构抗震性能影响分析

为考察下部底盘抗侧移刚度变化对大底盘RC框剪隔震结构抗震性能的影响,在有限元软件Perform-3D中建立3种底盘构件尺寸和材料强度不变,仅改变层高的大底盘RC框剪隔震结构弹塑性模型,进行罕遇地震作用下的地震响应、能量耗散和构件性能状态分析。结果表明:相比非隔震结构,隔震后上部塔楼的地震响应有显著的减小,而底盘的加速度相比非隔震结构反而放大;随着底盘抗侧移刚度的减小,上部塔楼的减震效果降低,下部底盘抗震性能的改善效果有所提高;隔震后上部塔楼的梁、柱和剪力墙构件的变形性能状态得到了很大的改善,尤其是连梁构件,而下部底盘结构的梁、柱构件的变形性能状态也有较好的改善。 更多还原     

偏心支撑钢框架基于屈服点谱的性态抗震设计(Ⅱ)——算例验证

基于屈服点谱(Yield Point Spectra,YPS)方法设计了1榀10层3跨K型偏心支撑钢框架结构(K-EBF),采用Pushover方法和弹塑性时程法对所设计的结构进行了地震反应分析。结果表明,算例结构的屈服位移是基本稳定的,在偶遇和罕遇地震作用下结构的层间侧移比满足我国现行抗震规范的要求,结构最终呈现理想的渐进式梁铰屈服机构;最终证明了该设计方法的合理性和可靠性。     

钢-混凝土组合框架结构体系抗震性能研究

为了研究钢-混凝土组合框架结构体系的抗震性能,本文分别建立了组合梁-方钢管混凝土柱框架结构(CB-CFST)、钢梁-方钢管混凝土柱框架结构(SB-CFST)、组合梁-等刚度RC柱框架结构(CB-ETRC)、钢梁-等刚度RC柱框架结构(SB-ETRC)和RC框架的结构模型.并对该5种结构进行了模态分析、多遇地震下的反应谱分析、弹性时程分析和罕遇地震下的弹塑性时程分析.结果表明:与钢梁-方钢管混凝土柱框架结构相比,组合梁-方钢管混凝土柱框架结构整体刚度得到提高,自振周期变短,结构位移反应总体变小.与组合梁-RC柱框架结构相比,在罕遇地震下,RC柱在通常配筋下已不能满足"大震不倒"的要求,增大柱截面配筋后,柱端仍出现塑性铰.     

矩形钢管混凝土框架的拟静力试验研究

通过一榀单跨三层由方钢管混凝土柱-矩形钢管混凝土梁组成的矩形钢管混凝土框架的低周反复加载试验,研究了矩形钢管混凝土框架的破坏特征、承载能力、滞回曲线、骨架曲线和延性、强度与刚度退化、耗能等抗震性能.试验结果表明,矩形钢管混凝土框架呈"强柱弱梁"破坏机制,试件破坏时三层梁端和一层柱脚全部出现塑性铰;试件的滞回曲线饱满,捏缩现象不明显,表现出良好的抗震性能;下降段较为缓慢,试件的整体强度、刚度退化现象不明显;试件的位移延性系数均大于3,破坏时各层层间位移角均大于1/50,满足罕遇地震作用下层间弹塑性变形要求;破坏时等效阻尼系数he达到了0.441.分析结果表明,该类框架具有良好的工作性能和安全可靠性,可以应用于实际工程中.     

多层钢框架性态抗震设计——屈服点谱法

屈服点谱(Yield Point Spectra,YPS)是一种新的位移-加速度反应谱的表述形式。根据5条地震波构造了平均YPS谱,基于平均的YPS谱设计了1榀6层3跨的多层钢框架结构,采用Pushover方法和弹塑性时程分析方法对所设计的结构进行性态分析。结果表明,算例结构最终呈现理想的梁铰屈服机构,在罕遇地震作用下结构的层间侧移比满足现行抗震规范的要求,且结构延性满足目标性态要求。证明了基于YPS设计方法的可行性和合理性。     

典型规则R.C框架结构在多遇水平地震作用下梁柱最佳刚度比

以典型规则框架结构为研究对象,针对框架结构在多遇水平地震作用下仍处于弹性工作阶段这一基本事实,利用结构优化设计原理及抗震设计基本理论,对框架结构提出了弹性工作阶段以顶点侧移为控制目标的结构优化模式,确定了优化目标函数,最终给出了典型规则Ｒ．Ｃ框架结构在多遇水平地震作用下下梁,柱栽面尺寸的计算公式及梁、柱最佳刚度比的表格形式。     

PEC柱(弱轴)-削弱截面钢梁端板连接组合框架抗震试验研究

设计制作了1榀卷边PEC柱（弱轴）-削弱截面钢梁端板连接组合框架结构底部两层单跨1∶2缩尺模型试件,并对其进行拟静力抗震试验研究。结合试验过程现象记录和实测数据整理,对试件滞回特性、刚度退化、节点连接性能、抗震延性与耗能能力、损伤发展进程和破坏模式等进行分析。结果表明：采取卷边措施有效改善了常规PEC柱弱轴方向的抗侧刚度;梁端削弱截面实现了梁端塑性铰形成位置远离节点区,试件滞回曲线较为饱满,且在梁与端板焊缝存在缺陷条件下,其整体侧移、延性系数和等效黏滞阻尼比仍达到3.77%（推）/3.37%（拉）、2.94（推）/3.23（拉）和0.281,即试件变形、抗震延性与耗能能力良好;端板预拉对穿螺栓和节点加强板设置使得节点区形成混凝土斜压带传力模式,改善了节点区剪切性能;试件破坏模式为梁端削弱截面和PEC柱脚形成塑性铰的理想塑性机构,变形与耗能能力发挥充分。     

钢骨混凝土L形柱抗震性能试验研究

对4个钢骨混凝土(SRC) L形柱试件进行低周反复加载试验,观察了两种不同配钢形式的钢骨混凝土L形柱在沿工程轴方向加载和斜向加载的受力全过程和破坏形态.分析了钢骨混凝土L形柱的破坏特点,给出了荷载-位移滞回曲线、承载力、位移延性、刚度退化和耗能能力等力学性能.试验研究结果表明:当剪跨比较大时(λ≥2.44),钢骨混凝土L形柱发生弯曲型破坏,破坏主要表现为斜向加载时角部混凝土压碎、正向加载时腹板端部混凝土压碎,滞回曲线不对称,试件延性好,极限侧移角大,具有良好的抗震耗能能力.     

双向地震下RC框架柱端弯矩增强措施的合理取值

双向水平地震动的耦合作用将使塑性变形更多集中于柱端,框架结构在双向地震下的塑性铰分布明显较单向地震作用下更差。严格按中国规范设计了8度0.2g区二级抗震规则空间框架结构,并采用上部各层柱端"强柱弱梁"措施与底层柱下端弯矩增大系数不同取值的多种组合,形成了共7个算例框架。在OpenSees平台上,采用基于柔度法的纤维模型从而更加真实地模拟柱在双向弯曲和变化轴力作用下的非线性反应,对各空间框架进行了罕遇地震下的非线性反应分析。结果表明,在双向水平地震作用下,抗震规范给出的8度二级抗震的"强柱弱梁"措施取值明显偏低,框架部分楼层形成了层侧移柱铰屈服机制。基于梁端实际配筋∑Mbua对上部各柱端进行"强柱弱梁"调整的塑性铰控制效果较好,但底层柱下端非线性损伤过大。将底层柱下端的弯矩增大系数提高为1.8,上部各柱端按∑Mc=1.25∑Mb进行增强可形成较为优化的塑性铰控制效果。     

新型梁柱-钢管混凝土板柱混合结构试验研究

新型梁柱-钢管混凝土板柱混合结构的特点是钢管混凝土柱-板节点处只承担竖向荷载,不出现或者出现较小的不平衡弯矩,同时提高节点抗侧移能力,避免地震时楼板发生冲切破坏,水平荷载则全部由抗震墙和梁柱框架承担.通过1个1/2比例钢筋混凝土梁柱-钢管混凝土柱无梁楼盖异型板(跨数少于3跨)结构模型试验,研究其在受竖向均布荷载和水平荷载作用下结构的受力性能.试验结果表明,楼盖系统的竖向承载力超出设计荷载的2倍以上,具有较高的安全储备;在重力荷载产生的剪力与板抗冲切承载力的比值(gravity shear ratio,GSR)超过0.8时,弹塑性层间位移角限值不小于2.25%,满足中国《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010)中大震下结构侧移的要求,优于普通的无梁楼盖系统.