可更换屈曲约束耗能板的钢框架梁柱节点抗震性能试验研究

为了实现钢框架结构震后快速修复,基于损伤控制原理,提出一种由耗能板和C形抗剪件通过高强度螺栓连接悬臂梁段与跨中梁段的韧性钢框架梁柱节点,柱与悬臂梁段焊接,通过梁翼缘和C形抗剪件外伸翼缘对耗能板提供面外约束,从而限制其屈曲变形,改善承载与耗能能力。对4个韧性钢框架梁柱节点进行低周循环加载试验,研究不同构造形式的耗能板与C形抗剪件对梁柱节点的变形模式、滞回曲线和骨架曲线的影响。试验结果表明:该梁柱节点可以有效转移梁端塑性铰至耗能板上,即使在层间位移角5%时,主体梁柱构件保持完全弹性;更换损伤的耗能板后,梁柱节点可以恢复原有的滞回性能;层间位移角7%时梁翼缘无法有效约束槽孔削弱型耗能板的面外变形,层间位移角3%时未加劲C形抗剪件的外伸翼缘出现较大残余变形,均不利于节点的快速修复,故建议优先采用狗骨削弱型耗能板与加劲C形抗剪件。     

基于节点性能的屈曲约束支撑混凝土框架抗震性能分析

为分析带支撑梁柱节点对屈曲约束支撑混凝土框架体系抗震性能的影响,建立了考虑节点性能影响的屈曲约束支撑混凝土框架模型。分别采用有限元软件OpenSEES和ABAQUS对框架中普通梁柱节点和带支撑梁柱节点进行模拟分析,证明了建模的合理性。在此基础上,用OpenSEES对三种形式的支撑框架结构的抗震性能进行对比分析,同时采用逐步增量时程分析方法对考虑支撑与梁柱节点的屈曲约束支撑混凝土框架的抗震性能进行全面评估。结果表明:所采用的带支撑梁柱节点具有良好的承载能力,考虑节点性能的支撑框架能够提高模拟精度和真实反映结构的地震反应。     

开孔钢板装配式屈曲约束支撑钢框架抗震性能试验研究

为研究开孔钢板装配式屈曲约束支撑（buckling-restrained brace,BRB）钢框架的抗震性能及框架平面外变形对其抗震性能的影响,对两个相同设计的单层单跨单斜式开孔钢板装配式BRB钢框架分别就是否考虑框架平面外变形情况下进行了拟静力试验,并对相同设计的开孔钢板装配式BRB构件进行了拟静力试验。结果表明：不考虑框架平面外变形和考虑框架平面外变形10mm的开孔钢板装配式BRB钢框架均表现出良好的滞回耗能性能,滞回曲线饱满且基本对称,满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》最大弹塑性层间位移角1/50的限值要求;框架平面外变形10mm对开孔钢板装配式BRB钢框架平面内抗震性能影响很小,其弹性水平刚度、层间屈服剪力和层间最大剪力受框架平面外变形的影响略为降低,变化范围均在5%以内;框架平面外变形10mm对BRB轴向变形的影响很小,框架中开孔钢板装配式BRB和开孔钢板装配式BRB构件均具有良好的滞回性能,约在1/720层间位移角时先于钢框架进入屈服状态,发挥耗能作用,其滞回曲线饱满,延性良好,累积塑性变形能力系数均大于600,完全满足ANSI /AISC 341-10中要求的大于200的要求。     

屈曲约束支撑加固框架抗震性能试验研究

以两层钢筋混凝土框架为原型,按1∶2的缩尺比例设计了2榀钢筋混凝土框架。对其中1榀进行了低周反复试验,对另1榀采取屈曲约束支撑加固后进行低周反复试验。试验主要研究了原型框架和屈曲约束支撑框架的受力性能、破坏形态、滞回特性以及位移延性等,并采用Seismostruct 5.03程序对试验过程进行数值模拟分析。结果表明,屈曲约束支撑混凝土框架的抗震性能有了较好的改善。     

屈曲约束支撑钢框架结构抗震性能分析与应用

天津某医院项目采用屈曲约束支撑(BRB)–钢框架结构,为进一步研究BRB对钢框架结构抗震性能的影响,分别建立屈曲约束支撑–钢框架及钢框架2种结构体系,以分析在小震作用下是否采用BRB对整体结构抗震性能的影响.采用midas Gen非线性分析软件建模,分析罕遇地震作用下屈曲约束支撑的地震响应.分析结果显示,采用屈曲约束支...     

含有屈曲约束支撑平面框架的抗震性能试验研究

为了研究含有屈曲约束支撑结构的抗震性能,对含有屈曲约束支撑和普通支撑的平面框架进行了试验研究。结合试件破坏现象及试验结果,对屈曲约束支撑的力学性能、破坏机理以及作用效果进行了分析探讨。同时,还对试验过程进行了数值模拟分析。试验及理论分析结果表明:与含普通支撑框架相比,含屈曲约束支撑的框架在提高承载力的同时,还具有更稳定的耗能能力;经过适当的设计,可以使屈曲约束支撑先于主体结构进入弹塑性状态,提高结构的抗震性能。     

屈曲约束支撑装配式混凝土框架结构抗震性能试验研究

消能减震技术能有效地提高装配式混凝土结构的整体抗震性能,改善其破坏模式。然而,目前对屈曲约束支撑装配式混凝土框架结构尚缺乏试验研究。为了获悉屈曲约束支撑装配式混凝土框架的抗震性能和破坏机理,文章进行3榀屈曲约束支撑装配式混凝土框架和1榀现浇混凝土框架的低周反复荷载试验。研究了地震作用下采用整体式和暗牛腿式预制混凝土梁柱节点的屈曲约束支撑装配式混凝土框架抗震性能,观察和记录试验现象和破坏特征,对各试件的滞回曲线、刚度退化、耗能能力、骨架曲线和延性系数等进行对比分析。试验结果表明：屈曲约束支撑装配式混凝土框架具有良好的耗能能力和延性,能量耗散系数E=1.464?1.759,延性系数?=3.02~3.61,屈曲约束支撑可以有效地提高装配式混凝土框架的抗震性能,改善其失效模式;研发的支撑与梁柱连接节点的连接构造可以有效地实现屈曲约束支撑与装配式混凝土框架在地震作用下的协同受力。文中研究成果将为屈曲约束支撑在多高层装配式混凝土结构中的设计和应用提供科学依据。     

基于滑移连接的防屈曲支撑钢框架节点抗震性能研究

防屈曲支撑（BRB）是一种拉压均可全截面屈服耗能而不屈曲的金属阻尼器,在建筑结构的抗震减震设计中得到广泛应用。然而,由于大变形下支撑框架节点存在显著开合效应,在罕遇地震作用下易出现节点板和相邻梁柱构件的提早断裂现象,限制了BRB抗震性能的充分发挥。为此,在总结BRB钢框架节点的现行设计方法及节点失效模式基础上,提出了可释放节点开合效应的滑移连接节点板,采用低摩擦材料减小接触面摩擦力。建立有限元模型,通过与传统焊接节点板对比,分析两种不同连接对节点板、梁柱和BRB受力性能的影响。以此为基础,设计该类节点足尺试验模型,对其进行拟静力试验,分析其在往复荷载下的抗震性能。研究结果表明：所提出的滑移连接可有效释放节点板与梁柱之间的切向约束和开合效应,显著降低了节点板的塑性损伤,实现了罕遇地震作用下节点板弹性的性能目标;梁塑性铰由节点板端部移至梁柱交界面处,降低了梁柱构件的剪力水平和塑性损伤;在层间位移角4%下各关键构件仍具有饱满稳定的滞回性能,显著提高了BRB钢框架的抗震性能。     

屈曲约束支撑钢框架的地震反应分析

应用ANSYS软件对屈曲约束支撑钢框架（BRBFs）和普通支撑钢框架的抗震性能进行有限元数值模拟,对比分析了这两种体系大、小震的时程响应,结果表明,在小震作用下两种结构抗震性能均表现良好,但在罕遇地震作用下普通支撑钢框架刚度退化,而屈曲约束支撑钢框架则能降低结构的地震响应。     

防屈曲支撑角部节点板与钢框架的相互作用效应

防屈曲支撑是一种高效稳定的耗能减震装置,其与框架结构一般通过焊接节点板形式连接。目前节点板连接设计方法仅考虑支撑轴力的影响,并没有直接考虑框架开合效应(梁柱在水平地震力下产生的张开/闭合变形)的不利作用,导致焊接节点板在连接处提前发生开裂。通过有限元模拟的方法,同时考虑开合效应和支撑轴力的共同影响,对防屈曲支撑钢框架与角部节点板连接的相互作用进行研究。有限元模型共5组,主要参数包括节点板尺寸、节点板与框架的连接形式以及节点板是否设置自由边加劲肋。在连接形式方面,提出了一种可减小开合效应不利影响的新型可滑移螺栓连接节点板,并与传统焊接节点板的受力性能进行比较。分析结果表明,平面尺寸较小的焊接节点板对结构的抗侧刚度影响最小,可减小设置防屈曲支撑的子框架所分担的地震剪力,相应的节点板受力性能也优于平面尺寸较大的焊接节点板|在焊接节点板上设置自由边加劲肋并不能明显改善其受力性能|所提出的新型可滑移螺栓连接节点板可有效减小节点板对结构刚度的影响,以及框架开合效应对节点板的不利影响,是一种在消能钢框架支撑体系中具有应用前景的新型节点板连接。     

钢棒防屈曲支撑受力性能研究

研发了一种钢棒防屈曲支撑(简称SBBRB),使得钢棒不仅能承受拉力,也可承受压力,从而提高钢棒的受力性能。通过对SBBRB足尺试件进行低周往复加载试验,研究其受力性能、破坏形态和耗能能力,并对支撑的应变和位移历程进行了全过程监测;采用ABAQUS分析软件建立了钢棒防屈曲支撑的有限元模型,并对试验工况进行模拟。研究结果表明:通过将钢棒内置于钢管套筒内,可使钢棒能够承受压力,试验得到的SBBRB受压极限承载力是钢棒受压临界荷载计算值的10倍左右;合理设计的SBBRB的钢棒屈服段在受拉和受压状态下均能充分屈服而不会发生支撑构件的屈曲破坏,具有较好的延性以及稳定的累积滞回耗能特性,在破坏之前滞回曲线始终饱满和稳定;可以通过监测钢棒受力,预先采取措施,从而保证结构安全; ABAQUS有限元分析结果与SBBRB试件按照预定加载制度进行加载的试验滞回曲线吻合较好,可为后续相关研究提供参考。     

高层屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构抗震性能研究

为研究高层屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构的抗震性能,分别设计了一个10层钢筋混凝土框架结构和屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构模型,进行了地震作用下动力非线性分析。结果表明：屈曲约束钢板墙可显著减小高层钢筋混凝土框架结构在地震作用下的层间位移,同时在罕遇地震作用下框架中塑性铰的数量也有大幅减少,表现出良好的抗震性能。在此基础上,综合规范对框架结构和框架-抗震墙结构抗震等级和柱轴压比限值的规定,并结合屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构的受力特点,提出了高层屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构的抗震设计建议。建议屈曲约束钢板墙的边缘构件按框架结构确定抗震等级和柱的轴压比限值,其他框架部分根据其承担的地震倾覆力矩比例大小,按框架结构或框架-抗震墙结构确定抗震等级和柱的轴压比限值。     

屈曲约束支撑装配式钢管混凝土组合框架抗震试验性能研究

屈曲约束支撑可以有效地提高装配式钢管混凝土组合框架的抗侧移刚度和耗能减震作用。为研究地震作用下屈曲约束支撑装配式钢管混凝土组合框架的抗震性能和破坏机理,进行两层单跨屈曲约束支撑单边螺栓端板连接钢管混凝土组合框架的水平低周反复荷载试验。考察柱截面类型和端板形式对结构整体抗震性能的影响。记录和研究了此类混合结构的破坏形式和水平荷载-水平位移滞回曲线,分析和评价其骨架曲线、强度和刚度退化规律、延性和耗能等。试验研究表明,在柱截面含钢率相同条件下,抗侧移体系采用屈曲约束支撑,梁柱连接采用单边螺栓端板连接方式,屈曲约束支撑方钢管混凝土组合框架的水平承载力和初始抗侧刚度大于屈曲约束支撑圆钢管混凝土组合框架,但是其延性和耗能能力反之。试验和分析结果表明：屈曲约束支撑装配式钢管混凝土组合框架结构具有良好的抗震性能,较大的可变形能力和耗能能力,可以在多高层建筑结构中应用和推广。     

钢筋混凝土框架结构防屈曲支撑加固振动台试验研究

为验证某多层钢筋混凝土框架结构采用防屈曲支撑加固后在地震作用下的抗震性能,以实际工程为背景,对未加固结构及采用防屈曲支撑加固结构进行了1/5比例缩尺模型振动台试验,主要研究了模型结构的动力特性、阻尼比、地震反应、防屈曲支撑的耗能能力及震后防屈曲支撑的性能变化。试验结果表明：未加固模型结构在地震输入下未能实现规范的“三水准”抗震目标,采用防屈曲支撑加固后的模型结构改柱铰机制为梁铰机制,地震反应得到有效控制,最大位移降低率达97%;防屈曲支撑在多遇地震作用下仅增加结构抗侧刚度,分担地震剪力约占地震总剪力的34%~49%,设防及罕遇地震作用下防屈曲支撑屈服变形明显,有效提高结构阻尼,耗散的能量占地震输入总能量的25%~51%;不同型号防屈曲支撑震后性能变化有较大差异,防屈曲支撑结构体系的破坏形态为防屈曲支撑首先断裂失效,进而梁柱破坏。     

不同刚度比对屈曲约束支撑框架抗震性能的影响

基于OpenSEES有限元软件,针对一9层钢框架Benchmark模型,采用非线性动力时程分析方法,研究了BRB支撑与框架刚度比的取值对结构主要抗震性能指标的影响,并且指出了BRB框架结构的刚度比的取值范围,为BRB框架结构的设计提供了参考。     

Effect of gusset connection configurations on frame–gusset interaction in steel buckling‐restrained braced frame

Although buckling restrained braces (BRBs) are commonly applied in seismic buildings to mitigate structural damage, their performance was often limited by rupture of the corner gusset connections due to additional frame action. This issue may be resolved by alternative gusset connections to mitigate the frame–gusset interaction. In this study, commonly used procedures for design of the traditional gusset connection are reviewed, followed by a case study on the effect of frame action on the structural behavior of these gusset connections in steel frames with BRBs. Inspired by these analysis, two different strategies, aiming at releasing frame–gusset shear interaction using sliding gusset connection or reducing normal interaction using dual gusset plates, are tried to mitigate the frame action effects. Finite element analysis is conducted on steel frame subassemblages with/without BRBs to examine the effect of different gusset connections on the structural behavior of these framing systems. It shows that the sliding gusset connection shows beneficial effect in reducing the frame action, having much smaller stress responses on the gusset interfaces, as well as smaller shear force and plastic responses on the framing system. Thus, it becomes a promising gusset connection for improved seismic performance of the steel framing system with brace‐type dampers.     

多层屈曲约束斜撑钢框架弹塑性分析研究

以多层屈曲约束斜撑钢框架为主要研究对象,斜撑框架强度CB以及屈曲约束斜撑的水平力分担率β为主要研究参数,拟设计6个建筑模型,对各模型进行了基于塑性铰理论的二阶非线性时程分析,考察了强震作用下各模型各层的层间位移、层剪力、屈曲约束斜撑的塑性能量分布等。结果表明,各模型的强度CB值从0.3增大到0.5或屈曲约束斜撑的水平力分担率β值从30%增大到90%时,各模型的各层最大层间位移反应值中的弯曲变形反应值越大,这种情况上层部位更明显。随着斜撑框架强度CB值或屈曲约束斜撑的水平力分担率β值的增加,各模型的各层屈曲约束斜撑分担的剪力和各层最大层剪力比值也变大。