基于刚度比设计的屈曲约束支撑-混凝土框架抗震性能研究

为研究刚度比对屈曲约束支撑—混凝土框架结构体系的影响及其合理的取值范围,分别设计了初始层间位移角不同的三种混凝土框架结构,通过多遇与罕遇地震作用下的动力时程分析,研究了不同刚度比对框架结构层间位移角、层间剪力、支撑滞回耗能率、塑性损伤分布等抗震性能的影响。根据分析结果,给出了屈曲约束支撑与框架部分刚度比合理的取值范围。     

海口机场综合交通中心钢框架-屈曲约束支撑结构抗震性能分析

采用钢框架-屈曲约束支撑结构体系以增强整体结构的抗震性能;在小震作用下,通过对钢框架和屈曲约束支撑结构进行弹性对比分析,表明屈曲约束支撑能更有效提高结构的平动、抗扭刚度;采用SAUSAGE对设屈曲约束支撑结构进行大震下的动力弹塑性分析,研究结构在大震下塑性发展过程、滞回曲线、最大层间位移角及能量消耗分布情况,表明屈曲约束支撑耗能占比较大,能有效保护主体结构;用ABAQUS对典型支撑连接节点进行有限元分析,保证节点在大震下保持弹性,表明整体结构和节点满足大震下的变形和承载力要求。     

防屈曲约束支撑对异形柱框架结构抗震性能增强作用的试验研究

对两榀有无人字形防屈曲约束支撑的异形柱框架进行拟静力试验,研究防屈曲约束支撑异形柱框架结构的破坏形态、滞回特性、承载能力、延性性能、耗能能力等抗震性能指标。结果表明:人字形防屈曲约束支撑异形柱框架的滞回曲线呈现梭形,无撑异形柱框架的滞回曲线有明显捏拢现象,人字形防屈曲约束支撑可以使框架各层延性系数分布更加合理;有撑框架与无撑框架结构相比,有撑框架初始整体刚度提高了53.49%,极限荷载提高了1.50倍,整体极限位移角增大了近3倍。防屈曲约束支撑推迟了梁柱节点塑性铰的产生时间,改变了异形柱框架的屈服机制,使结构发生两阶段屈服,基于此提出了以人字形防屈曲约束支撑达到屈服时作为有撑异形柱框架结构的屈服点,以期更好地反映结构的抗震性能,更符合有撑框架的实际屈服机制。防屈曲约束支撑使异形柱框架结构累积损伤程度减轻,屈服阶段至破坏前,组合结构黏滞阻尼系数基本稳定在0.21左右,没有出现大幅度降低。     

某防屈曲支撑框架结构弹塑性时程分析

结合现行国家规范与规程,采用弹塑性时程分析方法,对某防屈曲支撑框架结构进行抗震分析,探讨该类结构在罕遇地震作用下的动力响应。重点讨论了在罕遇地震作用下结构的基底剪力、剪重比、层间位移角、构件塑性发展过程以及防屈曲支撑滞回耗能特性。计算结果显示,结构X向顶点最大位移为655mm,最大层间位移角为1/111;Y向顶点最大位移为745mm,最大层间位移角为1/103,均满足抗震规范的相关要求。动力弹塑性分析结果显示,无论从杆件塑性铰出现情况,还是从杆件的地震响应,以及不同位置防屈曲支撑的滞回曲线都可以看出,防屈曲支撑有效地吸收了一部分地震动传给结构的能量,减小了其地震响应。     

强震下BRBF结构弹塑性静力分析

为考察BRBF结构的层间位移与层剪力的对应关系及塑性铰分布情况,文中以BRBF为研究对象,以屈曲约束支撑的水平力分担率β以及框架强度CB等主要研究参数建立6个模型,通过二阶非线性计算程序,对模型进行弹塑性静力分析。结果表明:屈曲约束支撑的水平力分担率30%～60%的模型的层间变形中低层集中,屈曲约束支撑的水平力分担率90%的模型的层间变形低层集中;模型的层间集中变形以及塑性铰分布情况不受框架强度影响。     

盖板加强型节点钢框架子结构抗震性能试验研究

为研究盖板加强型节点钢框架结构的抗震性能,通过3榀1∶3缩尺盖板加强型节点钢框架子结构的低周往复加载试验,分析了此类子结构的滞回性能、刚度、延性、等效黏滞阻尼比,以及此类钢框架子结构侧向倒塌时的层间位移角、层间累积延性及累积耗能系数.研究表明:薄壁钢梁钢框架子结构试件的钢梁端部先屈曲后屈服,对应的层间最大位移角均值为3.5％,层间累积塑性位移角为45.5％,层间累积位移角延性比为43.3,层间累积塑性耗能系数为33.05;厚壁钢梁钢框架子结构试件在钢梁端部进入塑性后,其梁柱连接区域的焊缝断裂,对应的层间最大位移角均值为6.2％,层间累积塑性位移角为85.6％,层间累积位移角延性比为61.2,层间累积塑性耗能系数为72.66;厚壁钢梁钢框架子结构试件的钢梁端部形成理想塑性铰,对应的层间最大位移角可达7.2％,层间累积位移角为162.9％,层间累积位移角延性比为139.3,层间累积塑性耗能系数为117.58.     

两种支撑-钢框架体系抗震性能对比分析

采用有限元分析软件SAP2000,在钢框架中分别布置普通支撑和屈曲约束支撑(下称BRB),模拟8度罕遇地震作用下结构的弹塑性时程反应,并对结构位移响应、层间延性需求、顶层加速度、基底剪力及塑性铰出铰顺序及分布进行分析。结果发现:BRB-钢框架体系两个方向最大层间位移角比普通支撑-钢框架体系分别小12.6%和17.5%,顶层位移峰值分别减小9.3%和19.4%;在允许延性需求为4.0时,BRB-钢框架体系和普通支撑-钢框架体系延性需求最大值分别为3.88和4.69;结构两个方向顶层加速度峰值分别减小27.6%和10.4%,基底剪力两个方向分别小了34.0%和26.3%;二者在地震作用下塑性铰初始出现时间差异不大,但塑性铰在BRB-钢框架构件中发展较慢,最终普通支撑-钢框架中部分节点和柱子完全丧失承载能力,而BRB-钢框架体系依然处于安全极限范围内。     

型钢混凝土L形柱-混凝土梁框架节点滞回性能试验研究

为研究型钢混凝土L形柱-混凝土梁框架节点的滞回性能,以柱截面配钢形式、轴压比、水平加载角度及 有无楼板参与工作为变化参数,进行4个平面和7个空间L形柱-混凝土梁框架节点的拟静力试验;比较分析试件的 破坏形态、滞回曲线、承载能力、刚度退化、耗能能力、位移延性以及层间位移角等抗震性能指标。研究结果表 明：平面节点和空间节点的破坏形态分别为核心区发生剪切破坏和梁端出现塑性铰,带楼板工作的钢筋混凝土梁 柱空间节点出现板的弯曲破坏以及梁底出现塑性铰的破坏模式;配实腹式型钢试件的滞回曲线比配空腹式型钢试 件的饱满;平面节点的承载能力比空间节点的大,但耗能能力、位移延性及抗倒塌能力均不及空间节点;楼板的 存在对节点承载能力的提高和维持刚度的稳定均具有有利作用;轴压比可提高节点的承载力和初始刚度;L形柱 框架节点的层间变形能力大于规范规定的层间位移角限值。通过引入加载角度,提出了型钢混凝土L形柱-梁空间 节点受剪承载力计算模型,其能较好地反映节点核心发生剪切破坏的传力机制。     

防屈曲约束支撑异形柱框架结构的滞回性能研究

通过对布置防屈曲约束支撑异形柱框架和普通异形柱框架的拟静力试验,对比分析防屈曲约束支撑异形柱框架结构的滞回性能。试验结果表明:对角斜置防屈曲约束支撑异形柱框架的滞回曲线呈梭形,骨架曲线呈现"台阶"形的折线形状;无撑异形柱框架的滞回曲线有明显的捏拢现象,屈服后,由"反S"形逐渐过渡到狭长的"Z"形。屈曲约束支撑框架最大能承受6倍屈服位移控制的往复加载,推迟了钢筋与混凝土之间的黏结滑移产生时间,延缓并减弱了框架的变形恢复滞后现象和结构的刚度退化速率,改变了原来异形柱结构的耗能机理,同时屈曲约束支撑改变了原有异形柱结构的延性分布规律,避免了底部发生过大的延性破坏,使结构顶层具有较大的延性来吸收地震能量。     

屈曲约束支撑与黏滞阻尼器的减震效果对比研究

以某钢筋混凝土框架结构工程实例为研究对象,选取与场地条件相匹配的地震动作为激励,在SAP2000程序中计算了该结构在多遇和罕遇地震作用下的非线性动力反应,并在框架结构模型中分别设置屈曲约束支撑和黏滞阻尼器。通过试算确定消能减震装置的参数,使得两种消能减震结构在多遇地震作用下的位移减震率均为40%。在此条件下,对比分析了结构的层间位移角、楼层加速度、基底剪力、柱轴力、塑性铰分布和各层阻尼器的工作状态。分析表明：在多遇地震作用下,屈曲约束支撑增大了结构的加速度响应,而黏滞阻尼器能够减小结构的加速度响应;在罕遇地震作用下,二者均能有效控制楼层的加速度响应,而屈曲约束支撑的位移减震效果更好,但黏滞阻尼器对框架柱内力的减少效果更为显著。