高强钢组合Y形偏心支撑钢框架抗震性能与震后修复分析

为研究高强钢组合Y形偏心支撑钢框架这种新型结构体系的抗震性能和震后可修复性,在试验的基础上对3种组合Y形偏心支撑钢框架进行有限元分析.采用ANSYS软件建模,3-D实体单元划分网格,考虑材料非线性和几何非线性,研究变量为耗能梁段长度.结果表明:耗能梁段长度对试件的初始刚度影响较大,对极限承载力影响较小;耗能梁段长度对破坏模式影响较大,在位移角相同的条件下,短耗能梁段的剪切变形发展更充分,长耗能梁段将导致钢框架节点弯矩大幅增长,使得框架梁先于梁段发生破坏,震后修复难度增加.为保证高强钢组合Y形偏心支撑钢框架的耗能梁段弹塑性变形发展充分,作为第一道抗震防线首先发生破坏,建议耗能梁段长度与层高的比值不宜大于0.25.     

K型偏心支撑钢框架的结构影响系数

结构在强震作用下要进入弹塑性,其地震反应与结构的延性和超强有关。结构的延性和超强能力可用结构影响系数R反映,通过对三个K型偏心支撑钢框架用Pushover方法分析得出了其结构影响系数,就所分析的三个算例而言,现行《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)对K型偏心支撑钢框架的水平地震作用取值偏大。     

高强钢组合K型偏心支撑框架耗能梁段长度研究

建立了多个耗能梁段长度不同的高强钢组合K型偏心支撑框架有限元模型,对其滞回性能进行了非线性数值分析,研究了耗能梁段长度对高强钢组合K型偏心支撑框架承载力、强度退化、刚度退化、延性和耗能能力的影响规律.结果表明:耗能梁段长度不同,相应的高强钢组合K型偏心支撑框架抗震性能差异较大.最后,结合承载力、强度、刚度、延性及耗能能力,给出了高强钢组合K型偏心支撑框架相关设计建议,为工程设计提供参考.     

高强钢组合K形偏心支撑钢框架抗震性能分析

偏心支撑钢框架设计时需要通过内力放大系数调整梁柱截面以抵抗耗能梁段的应变硬化效应,导致用钢量增大和节点连接困难.根据"相对强弱"的抗震思想,可将高强度钢材引入基本处于弹性的钢框架部分,耗能梁段采用屈服点较低钢材,形成高强钢组合偏心支撑钢框架.为研究这种新型结构的抗震性能和用钢量优势,采用ANSYS对2榀单层剪切屈服机制的K形偏心支撑钢框架进行了非线性有限元分析,其中考虑材料非线性和几何非线性.结果表明在相同应力比设计原则下,对同一耗能梁段采用高强钢框架可以节省约14%的用钢量,而抗震性能与普通偏心支撑钢框架相当.     

Y形高强钢组合偏心支撑框架结构恢复力模型研究

基于剪切屈服型Y形高强钢组合偏心支撑框架低周往复加载试验的试验结果,通过理论分析,得到了以屈服点和极限点为特征点并且考虑刚度退化的双折线恢复力模型,并给出了各特征点参数和各阶段刚度的计算公式.分析结果表明:由该恢复力模型计算所得曲线与试验曲线较为接近,可为剪切屈服型Y形高强钢组合偏心支撑框架结构抗震性能评估和动力弹塑性分析提供参考.     

Y型偏心支撑钢框架的动力性能研究

Y型偏心支撑钢框架具有很好的抗震耗能能力。采用梁单元与壳单元相结合的非线性有限元分析模型,对Y型偏心支撑钢框架进行弹塑性时程分析,研究耗能梁段的长度和腹板高厚比的变化对结构抗震性能的影响,提出了相应的抗震设计建议。     

K型偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的滞回性能分析

K型偏心支撑钢框架是偏心支撑结构中常用的一种抗震耗能结构形式,偏心支撑结构弹性阶段刚度大,塑性阶段耗能能力强是适用于高烈度震区的一种有效的抗侧力结构体系.根据偏心支撑结构在地震荷载作用下耗能梁段进入塑性的破坏特点,提出了耗能梁段采用曲壳单元和其余构件采用梁单元的非线性有限元模型来分析K型偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的滞回性能和破坏机理,并自编了计算程序.通过有限元模拟计算分析,得到了K型偏心支撑钢框架抗震设计中合理的支撑截面大小、耗能梁段长度、高跨比、加劲肋间距、加劲肋厚度、腹板厚度等设计参数的确定方法.     

K型偏心支撑钢框架的地震反应分析

偏心支撑结构弹性阶段刚度大,塑性阶段耗能能力强,是适用于高烈度地震区的一种有效的抗侧力结构体系。采用梁单元与壳单元相结合的非线性有限元模型,对K型偏心支撑钢框架进行弹塑性时程分析,研究耗能梁段的长度、腹板高厚比和加劲肋间距的变化对K型偏心支撑钢框架结构抗震性能的影响,提出了相应的抗震设计建议。     

X型中心支撑钢框架的结构影响系数

不同结构体系的设计地震作用与结构影响系数有关。结构影响系数的取值与结构延性、强度储备有关。基于《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001),设计了三个X型中心支撑钢框架,采用Pushover方法,得出了其结构影响系数。仅就上面的算例而言,抗震设计规范对X型中心支撑钢框架水平地震作用的取值偏大。     

钢结构的地震反应修正系数

现代结构抗震设计利用结构的延性和超强,并引入地震反应修正系数对设防地震下的单质点弹性反应谱进行折减,得出结构的设计地震作用后按弹性设计结构。结构地震反应修正系数的取值是否合理关系到结构抗震设计的安全与经济,采用Pushover推覆、改进的能力谱法计算了按我国规范设计的12个抗弯钢框架、15个V型偏心支撑钢框架的地震反应修正系数、延性折减系数、超强系数,并与国内现行抗震规范隐含的地震反应修正系数进行了对比。     

V型中心支撑钢框架的结构影响系数

不同结构体系的设计地震作用与结构影响系数有关。结构影响系数取决于结构延性、强度储备等。基于《建筑抗震设计规范(》GB50011-2001),设计了3个V型中心支撑钢框架,采用Pushover方法,得出了其结构影响系数。对在设防烈度下,中心支撑钢框架水平地震作用的取值提出了建议。     

基于屈服点谱法的偏心支撑钢框架抗震性态评估

屈服点谱(Yield Point Spectra,YPS)是一种新的等延性位移-加速度反应谱,可用于结构的抗震性态设计及评估。给出了基于YPS的结构抗震性态评估方法,选取了两个按我国现行规范设计的偏心支撑钢框架算例,将由YPS法得出的结构顶部峰值位移、层间位移角与弹塑性时程分析的结果进行了对比,对比结果评价了YPS法用于偏心支撑钢框架性态评估的可信性。     

V型偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的滞回性能分析

V型偏心支撑钢框架具有很好的抗震性能。为了更好地了解V型偏心支撑框架抗侧力性能和耗能梁段的受力特性,本文针对V型偏心支撑钢框架进行非线性有限元分析。分析结果表明,V型偏心支撑的耗能梁段在加载后期发生剪切屈服型破坏,保证了钢框架其它杆件仍处于弹性,提高了结构的耗能能力和变形能力,显著地改善了钢框架的抗震性能。     

有速度脉冲近场地震下偏心支撑钢框架性态设计方法

由于长周期速度脉冲的作用,近场地震会对结构产生严重的速度和位移冲击,根据5条近场地震波建立了屈服点谱(YPS)。基于屈服点谱法方法设计了一榀K型偏心支撑钢框架结构,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,结构的屈服位移基本稳定,层间侧移比满足我国现行抗震规范的要求,结构呈现理想的梁铰屈服机构,证明了对偏心支撑钢框架进行性态设计方法的可靠性。     

Y形偏心支撑高强钢框架结构抗震性能

在Y形偏心支撑高强钢框架结构抗震性振动台试验的基础上,建立了试验试件的有限元模型,并验证了分析的正确性。设计了一个9层的Y形偏心支撑高强钢框架结构,以耗能梁段长度、耗能梁段腹板高厚比、高跨比为参数,对9层结构进行了非线性动力时程分析,研究了以上参数对结构抗震性能的影响。研究结果表明,改变耗能梁段长度、高跨比对结构层间侧移、耗能梁段性能、框架柱弯矩、耗能能力均有不同程度的影响,对框架柱轴力、基底剪力无显著影响;改变耗能梁段腹板高厚比对结构耗能能力有影响,对结构层间侧移、耗能梁段性能、框架柱受力、基底剪力无显著影响,并给出了相关设计建议。     

不同抗震设防标准下多层钢框架结构抗倒塌能力的研究

为了评估多层钢框架在不同抗震设防标准下的抗倒塌能力,按我国现行规范设计了5个多层钢框架结构,采用美国ATC委员会提出的CMR分析方法对钢框架结构倒塌储备能力进行分析,得出了钢框架算例的相应倒塌储备系数和倒塌概率曲线。分析了不同抗震设防标准多层钢框架IDA计算的结果,评价了不同抗震设防烈度多层钢框架的抗倒塌能力和抗倒塌安全储备,讨论了不同抗震设防标准多层钢框架的倒塌概率,并且提出了抗震设防标准的有关建议。     

偏心支撑半刚性连接钢框架的动力特性研究

将偏心支撑与半刚性连接钢框架相结合是一种新型抗震结构体系,为探讨其动力特性和影响因素,进行了大型试验研究和有限元数值模态分析。结果表明：偏心支撑半刚性连接钢框架的动力特性与传统框架结构并不相同,随着梁柱节点转动刚度的降低,结构自振周期延长,阻尼比增加,我国现行规范的相关规定不适用这种结构体系。最后依据研究结果,提供了偏心支撑半刚性连接钢框架的自振周期简化计算方法和阻尼比参考值。     

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。     

BRB-钢管高强混凝土结构的抗震性能分析

为了研究屈曲约束支撑-钢管高强混凝土框架结构在多遇地震和罕遇地震作用下的抗震性能,结合我国抗震规范,利用通用有限元分析软件SAP2000对设置了屈曲约束支撑的三层钢管高强混凝土框架结构进行静力弹塑性分析,得到了该结构在地震作用下的能力曲线、层间位移、顶点位移和塑性铰分布情况等相关参数,并对其抗震性能进行了分析.结果表明,框架中设置的屈曲约束支撑可有效提高钢管高强混凝土结构的抗震性能,满足结构抗震性能的要求.     

基于Pushover方法的钢框架结构超强分析

基于我国抗震规范设计了6榀典型钢框架结构,并利用Pushover方法确定了结构的整体能力曲线,研究了层数、加载方式、设防烈度对钢框架结构超强的影响.结果表明随设防烈度提高、结构层数的增加,钢框架结构的超强系数呈降低趋势,水平荷载分布模式对钢框架结构的超强影响较大,结构超强能力的计算应考虑高阶振型影响.