后张预应力自定心抗弯钢框架楼板的发展状况

传统抗弯框架的楼板构造限制节点处的裂缝发展,导致了自定心楼板承载力的降低,进而影响了它在后张预应力钢框架中的应用。提出了2种方案来减小对后张预应力框架抗震性能的限制。第1种方案在抗弯框架中对楼板进行改进,在节点附近,金属楼板不连续且纵梁与混凝土脱离,以减小楼板约束。第2种方案仅在后张预应力框架的某刚性层用桁架单元连接楼板和梁,将内力从楼板传递至框架。在框架横向楼板梁的一端设置滑动装置,可得出楼板的滑动位移。通过4组节点试验,对普通节点和第1种方案节点的循环性能进行比较。通过框架组件试验,对刚性层如何影响框架性能、柱剪力和梁轴力分布、节点处裂缝发展状况进行分析。结果表明:用两种方案改进的后张预应力框架,均有很大的变形能力,且残余变形很小。采用本方法,还可确定柱剪力和梁轴力。     

后张节点钢框架抗震性能研究

梁柱节点的连接性能直接影响钢框架结构在荷载作用尤其是动力荷载作用下的整体行为。后张抗震梁柱节点是一种新型梁柱连接形式。利用转动弹簧模拟后张节点、LINK10单元模拟钢绞线,在有限元软件ANSYS的基础上对后张节点框架进行了动力时程分析,得到了结构在地震作用下的各种响应。通过对顶层位移、底部剪力、层间位移等参数的比较,从强度和变形两个方面检验了后张抗震节点对框架结构抗震性能的影响,说明后张框架在满足变形要求的基础上,能够减少框架内力,使结构及构件趋于安全,具有良好的抗震能力。     

装配式自复位摇摆钢框架抗震性能研究

为了减轻传统钢框架在强震作用下的损伤与破坏,提出了具有自复位柱脚的装配式摇摆钢框架结构,阐述了该结构的构造形式与工作机理。设计并加工了一榀缩尺比例为1/4的摇摆钢框架,对其进行了低周反复加载试验和有限元模拟,研究其抗震性能。结果表明：利用复合组合碟形弹簧的弹性恢复力能够实现柱脚在强震作用下的可控摇摆,通过梁柱节点的消能减震装置有效控制了结构的累积损伤与残余变形;摇摆钢框架的滞回曲线是较为饱满的旗帜形,表明其具有较好的自复位性能和耗能性能;在加载至层间位移角1/30时,梁柱节点和柱脚没有发生任何屈服或屈曲,主体结构保持为弹性,损伤与破坏集中在消能减震装置处,拆卸和更换消能减震装置后,再加载曲线与原曲线基本吻合,有效实现了消能构件地震损伤可更换以及结构功能可恢复的设计目标;有限元的模拟结果与试验结果吻合较好,表明所建立的有限元模型能够较好地模拟摇摆钢框架在循环加载时的滞回性能。     

基于可靠度的自定心钢框架的设计及性能评价

许多分析和试验已验证了在设计基本地震作用下,自定心钢框架能消除结构损伤,并恢复初始位置。采用蒙特卡洛模拟,建立3种标准自定心钢框架的非线性模型,施加上千种合成地震波,记录峰值响应,如层间位移和节点转角。分析自定心钢框架对结构特性和几何形状的敏感性,提出改进现有设计程序的一些建议。可靠度方法可用于评价后张法预应力钢绞线达到屈服状态的可能性。对现有设计程序提出改进,并介绍改进抗震设计效果的可靠度方法。     

带碟簧柱脚的连柱支撑钢框架结构抗震性能研究

为了提高连柱支撑钢结构的耗能能力,增加耗能连梁进入塑性程度,提出在支撑柱脚设置碟簧的构造措施。采用有限元软件ABAQUS建立带碟簧柱脚连柱支撑钢框架结构模型,对模型进行低周往复加载,分析其破坏机理,并考虑了耗能连梁非弹性转角和耗能连梁长度等设计参数对其滞回性能的影响。分析结果表明:柱脚设置碟簧的连柱支撑钢结构破坏模式理想,耗能连梁率先进入塑性,塑性变形充分,耗能能力好。柱脚抬起越大,耗能连梁塑性发展程度越大,建议耗能连梁非弹性转角取0.06～0.08 rad;耗能连梁应设计成剪切屈服型,耗能连梁长度越短,结构耗能性能越好、抗侧刚度越大,建议耗能连梁长度e取值范围为(0.95～1.54)M_p/V_p,其中M_p和V_p分别为耗能连梁的塑性抗弯承载力和抗剪承载力。     

高烈度地区埋入式钢框架柱脚设计研究

国内对埋入式柱脚的抗震性能认识并不充分,设计规范相关内容主要参考国外相关规范编制,有必要对埋入式钢柱脚的抗震性能、极限承载力和传力机制进行研究。这里依据现行钢结构规范对钢框架埋入柱脚破坏机理进行研究,结合设计经验对柱脚设计提出一些实用性建议。     

腹板摩擦式自定心预应力混凝土框架基于性能的抗震设计方法

腹板摩擦式自定心预应力混凝土框架可以实现结构在地震作用后的自动复位并减少梁柱节点区的损伤。在已有理论分析和试验研究基础上,对该结构体系的抗震设计方法进行研究。定义结构的抗震性能水准、地震动作用水准和结构的极限状态,确定自定心结构的抗震设计目标。建立自定心框架结构的抗震设计方法,包括梁柱的截面尺寸选择、配筋、预应力和摩擦力的确定等。以1榀4跨6层的腹板摩擦式自定心预应力混凝土框架为例,进行基于性能的抗震设计,并选用7条地震波进行非线性动力时程分析。分析结果表明:应用此方法设计的结构在地震作用下的位移、弯矩、应变等响应与给定的性能设计目标较为一致,验证了方法的有效性,且所设计的结构具有良好的自定心能力和耗能能力。     

腹板摩擦式自定心预应力混凝土框架基于性能的抗震设计方法

腹板摩擦式自定心预应力混凝土框架可以实现结构在地震作用后的自动复位并减少梁柱节点区的损伤。在已有理论分析和试验研究基础上,对该结构体系的抗震设计方法进行研究。定义结构的抗震性能水准、地震动作用水准和结构的极限状态,确定自定心结构的抗震设计目标。建立自定心框架结构的抗震设计方法,包括梁柱的截面尺寸选择、配筋、预应力和摩擦力的确定等。以1榀4跨6层的腹板摩擦式自定心预应力混凝土框架为例,进行基于性能的抗震设计,并选用7条地震波进行非线性动力时程分析。分析结果表明：应用此方法设计的结构在地震作用下的位移、弯矩、应变等响应与给定的性能设计目标较为一致,验证了方法的有效性,且所设计的结构具有良好的自定心能力和耗能能力。     

外露式钢框架柱脚抗震性能试验研究

为提高外露式柱脚抗震设计的可靠性,通过缩比试验研究两组不同柱脚试件在循环往复荷载作用下的整体响应和各组成单元的局部响应情况,并根据试验结果,分析柱脚在地震作用下的耗能特性、屈服机制、滞回性能、延性及刚度特性,给出抗震设计建议.     

摩擦型耗能柱脚连柱钢支撑框架抗震性能有限元分析

连柱钢支撑框架结构是一种新型的功能可恢复结构,为了增大耗能连梁的剪切变形程度,提高耗能能力,将支撑柱脚设计为可抬起柱脚,并在柱脚处设置摩擦耗能阻尼器.采用ABAQUS软件建立了摩擦型耗能柱脚连柱钢支撑结构有限元分析模型,对试件结构进行了低周往复加载,通过改变支撑尺寸及耗能连梁高度来改变支撑和耗能连梁的刚度比,分析其破坏...     

Steel self-centering moment frames with collector beam floor diaphragms

Following a major earthquake, self-centering moment resisting frames (SC-MRFs) are capable of returning to their original plumb position and sustaining little structural damage. Under earthquake loading, these frames are characterized by a gap that develops between one of the beam flanges and the column face at the connection. This gap causes the frame to expand and therefore imposes special design requirements on the floor diaphragm and on the floor system (e.g. filler beams and slab) that are connected to it. Through nonlinear analyses of several floor diaphragm designs, this paper examines the influence that the floor diaphragm stiffness, strength, and configuration have on the seismic response of SC-MRFs. The floor diaphragm is represented by collector beams that transfer the inertia forces from the building floor to the SC-MRF. This work also presents several equations that are used to predict the effect that the floor diaphragm has on the axial force and moments that develop in the SC-MRF beams. This effect is shown to not be negligible. Finally, practical considerations related to the construction of SC-MRFs that use collector beams as the floor diaphragm are discussed.     

含摩擦型消能装置预应力钢柱的耐震性能

针对预应力钢柱基底含摩擦型消能装置的耐震性能进行研究,探讨初始钢绞线预应力与消能装置的影响。通过钢绞线施拉预应力接合钢柱与基础,用来提供钢柱自复位能力;消能装置采用摩擦型消能,提供柱构件与基础接合的滞回消能能力,因此柱构件在受震后拥有自复位与无残余变形特性。研究参数包含初始预应力大小、摩擦消能面积与摩擦型消能装置的位置。通过理论推导建立预应力与消能装置在钢柱与基础接合的性能模式,进而设计试件进行试验来验证其性能。试验结果表明,柱与基础接合面有开启与闭合的现象;提高摩擦型消能装置螺栓的预应力量,能有效提升滞回消能面积;提升初始钢绞线预应力量,能使滞回循环远离原点,确保自复位能力;消能装置安装在柱翼板处比安装在柱腹板处有较好的消能能力,且较为经济。预应力钢柱基底含摩擦型消能装置具有良好的自复位能力,具有滞回消能能力且柱构件无残余变形,理论分析亦能准确预测其性能。     

钢筋混凝土框架的抗震性能

纯框架被分类为典型的韧性、名义韧性和GLD(重力荷载设计)。根据侧向抗力、层间位移的分布和构件屈服的次序,可对这些结构的抗震性能进行评估。在研究中,对一个典型的5层框架按照(a)韧性;(b)名义韧性;(c)GLD;(d)改进的GLD方法进行设计,采用非线性时间序列分析和推覆分析,提出了混凝土框架抗震评估的分析方法。通过有效的试验结果验证了分析模型。采用分析模型评估了5层框架的抗震性能。可推断出,在所考虑的地震荷载下,韧性和名义韧性的框架性能良好,而GLD结构的抗震性能不令人满意。损坏的GLD框架被加固后,抗震性能有所提高。     

钢梁与SRC柱之梁柱接头耐震试验

相对于传统SRC梁接SRC柱的梁柱接头而言,本研究采用钢梁接SRC柱之接头型式,尝试利用SRC柱在劲度与抗压强度之优点,并避开SRC梁在施工上的不便,初步进行了两组大尺寸试体之反复载重试验,以探讨此种型式接头之耐震行为。实验结果显示,由于两组试体之钢梁与钢柱之弯矩强度比并未满足强柱弱梁的规定(但SRC柱整体之抗弯强度仍大于钢梁之强度),因此其反复载重位移曲线并不如满足强柱弱梁的纯钢构接头饱满,而在非弹性阶段出现较明显劲度衰减的现象;但由于SRC柱接头区的混凝土对钢柱提供了良好的围束,使得试体极限强度仍可稳定发展,且两支试体之最大层间变位角均超过5％弧度     

节点局部加强钢框架的抗震性能分析

对节点局部加强的抗弯钢框架的抗震性能进行研究,考虑地震和模型误差。根据已有的研究成果,建立局部加强节点模型,模拟3个按现有标准设计的不同高度的建筑。为反映阶段变化,在性能化地震工程方法中采用增量动力分析。在考虑和不考虑模型误差的两种情况下,对多个响应水平下的结构性能进行概率评估。为进行模型误差分析,将能很好反映结构变化的参数数量设为随机变量。使模型变量在平均值附近变化,进行一系列敏感性增量动力分析,并确定多项式响应面。建立节点响应面,并采用蒙特卡罗模拟,可在不同的结构响应水平下进行全概率性能分析。变更预测性能时模型误差对结构单元研究的影响不大。     

节点延性对基于“欧洲规范8”设计的抗弯型钢结构抗震性能的影响

为评价抗弯型结构在非线性反应较明显的性能水准下的抗震性能,建模中对节点转动能力考虑了潜在的失效模式。通过回顾欧洲对钢节点循环性能的试验,根据对试验数据的分析,提出一个线性回归方程,综合考虑节点塑性转动能力与梁高度的关系。基于"欧洲规范8"对多层结构的脆性分析,量化节点延性和节点失效对于结构的影响。在两种不同的性能水准下,根据地面振动强度、易损性曲线、给定地面记录条件对结构需求的可变性进行评测,并在地震加速度谱中考虑了地面运动的不确定性。在较强地震和较高性能水准下,从易损性曲线中可以很明显观察到节点转动能力对结构的影响。     

钢柱脚的试验研究及数值分析

进行8组试验,模拟柱与混凝土基础的连接节点,对钢柱脚进行研究。建立试件的三维有限元模型,并进行数值分析。将试验及有限元结果与公式进行对比,描述了柱脚的弯矩-转角关系。验证结果是令人满意的。     

钢框架塑性铰外移新型延性节点的研究与进展

梁柱节点连接对钢框架抗震性能有显著影响.介绍了1994年美国北岭地震和1995年日本阪神地震后钢框架新型延性节点的研究与发展状况;说明了塑性铰外移RBS连接设计的必要性和基本形式;介绍了美国联邦突发事件管理局对RBS连接钢框架的设计方法,并阐述了对其改进的方法;提出了目前钢框架塑性铰外移新型延性节点研究尚需解决的关键科学问题.