自复位钢框架节点有限元模拟及参数分析

研究了一种具有自复位能力的钢框架节点的力学性能.该节点在梁柱间通过角钢栓接,并沿梁长布置高强预应力钢绞线.通过对钢绞线施加预应力将梁柱压紧,使节点具备足够的抗弯刚度以满足正常使用情况下的功能性要求,钢绞线同时提供回复力,使节点在地震后具有自复位能力.采用通用有限元分析软件Abaqus 6.9建立节点模型,对9个足尺钢框...     

自复位预应力预制框架静力弹塑性分析

采用基于能量概念的简化公式确定自复位预应力预制框架(PTED)结构的目标位移。建立PTED结构的有限元分析模型,对PTED结构进行静力弹塑性分析,验证大震下结构的层间位移角,梁、柱连接处及柱底转动能力能否满足规范要求。探讨PTED结构中梁的伸长效应及底层柱纵筋取值对结构受力性能的影响。研究结果表明:结构的最大层间位移角,梁、柱连接处的转角及柱底塑性铰满足大震下的变形要求,结构为梁铰耗能机制、抗震性能良好。梁伸长对梁、柱的局部受力性能影响较大,但对框架结构整体性能影响不大。在结构设计中应合理估计底层柱纵筋面积,以期得到较优的抗震性能。     

体外预应力自复位钢筋混凝土框架#br# 抗震性能振动台试验研究

体外预应力自复位框架结构（EPSCF）是一种新型结构控制抗震结构,主要结构控制技术包括铰接节点构造、提供结构抗侧刚度的体外预应力措施以及采用阻尼器的位移控制措施。在已有二维EPSCF结构基础上提出三维EPSCF结构,并进行1/3比尺三维EPSCF模型结构振动台试验研究其抗震性能,试验内容包括模型设计与制作、测点布置以及结构地震响应分析。试验结果表明：罕遇地震作用下,经过设计的EPSCF结构的加速度地震响应仅为常规设计框架的1/3~1/2,而位移地震响应能满足预设要求,罕遇地震作用下的层间位移角约为1/60、接近于常规设计框架,试验结果表明EPSCF结构具有更小的加速度响应,位移响应能得到有效控制。在地震作用下,EPSCF主体结构无损伤、残余变形很小、仅阻尼器屈服,表现出良好的免损伤、易更换的韧性结构特性。     

填充墙对自复位预应力混凝土框架高阶模态效应的影响分析

基于《预制混凝土抗震结构体系设计指南》分别构建了具有自复位、摩擦耗能型节点的5层和9层预应力混凝土(SCPC)框架结构模型,并满布填充墙。利用Open Sees软件研究填充墙对自复位预应力混凝土框架结构高阶模态等动力响应的影响。从FEMA P695中选取22条地震动记录并调整至设计基准地震烈度(DBE)和罕遇地震烈度(MCE)水平,分别输入4个有限元模型进行动力分析。研究结果表明:布置填充墙可以有效提高结构刚度和耗能能力,降低结构高阶模态效应和损伤集中效应,以及显著减小结构的层间位移角。此外,布置填充墙后,结构的残余变形虽有一定程度增大,但仍处在可修复范围内。     

钢板剪力墙弹性抗侧刚度分析

钢板剪力墙内嵌钢板的主要作用是抵抗水平荷载,其抗侧刚度的确定对分析整个结构体系在水平荷载作用下的结构反应有很重要的作用。对钢板剪力墙的弹性抗侧刚度进行了研究,首先在分析内嵌钢板与边缘框架之间相互作用的基础上,推导了钢板剪力墙的抗侧刚度理论表达式。其次,采用ABAQUS软件建立了多个算例的有限元模型;最后,将理论结果与有限元分析结果进行了对比研究,结果表明所推导的抗侧刚度的理论公式是精确可靠的。     

装配式预应力短索自复位钢框架数值模拟

在已经完成的预应力短索自复位钢框架节点试验和数值模拟的基础上,采用ABAQUS有限元分析软件将装配式预应力短索自复位钢框架和普通自复位钢框架、刚接钢框架进行静力往复加载和动力时程的数值模拟结果进行对比分析,结果表明:两种自复位钢框架较刚接框架而言可有效减少结构损伤,且残余力较小,具有良好的自动复位和恢复结构功能的能力;装配式预应力短索自复位钢框架可以避免高空张拉钢绞线,减小了张拉难度,保证了张拉质量,具有更广阔的应用前景。     

全装配式预应力自复位混凝土框架的抗震性能

全装配式预应力自复位混凝土框架是将无粘结预应力技术和摩擦耗能技术应用到传统预制装配式框架中的一种新型结构体系。其中,梁-柱和柱-基础节点均采用无粘结预应力进行连接,提供结构的震后复位能力;梁端设置了摩擦耗能装置,用于耗散地震能量。本文采用非线性静力和动力时程分析方法,研究了一个3跨2层的自复位混凝土框架的抗震性能,并和传统现浇混凝土框架的抗震性能进行了对比分析。结果表明,和传统现浇混凝土框架相比,自复位混凝土框架具有更大的侧向刚度和较小的耗能能力。在中震和大震作用下,自复位混凝土框架的残余变形很小,最大层间侧移角要稍大于传统现浇混凝土框架;而传统现浇混凝土框架在大震作用下的残余层间侧移角已达到0. 67%,震后修复代价较大。     

预应力梁受柱抗侧刚度影响分析及设计建议

有限元分析表明 ,由于受柱抗侧移刚度的影响 ,预应力混凝土梁中的有效预应力有较大削减 ,预应力混凝土梁的实际承载力降低 ,合理的设计必须考虑柱侧向刚度的影响。     

交叉预应力竹木框架抗侧力性能研究

针对传统竹木框架抗侧性能不足的特点,提出了一种交叉预应力竹木框架,进行了低周反复试验,并通过有限元软件HYPERMESH和ABAQUS进行了弹塑性分析。结果表明:采用实体螺栓建模能够模拟出竹木框架滞回曲线典型的捏拢特征,但滞回曲线面积和试验相比偏小;采用交叉预应力拉索加固后竹木框架极限承载力提高了1.9倍,水平位移降低到了原来的1/2.7;时程分析中交叉预应力竹木框架最大侧移仅为传统竹木框架的1/5.4;随着拉索直径的增加,框架刚度增加程度逐渐减小,耗能能力逐渐下降;增大预应力能够提高框架刚度,但预应力增大到6 kN以后,预应力对框架刚度没有明显的影响,耗能曲线随着预应力提高呈反U形,具有极值。     

装配式自复位摇摆钢框架的恢复力模型

传统的钢框架结构在强烈地震作用下梁端和柱脚通常会出现塑性铰,导致结构产生较大的塑性变形.为此,提出了一种装配式自复位摇摆钢框架结构,阐述了该结构的构造形式与工作机理,通过理论分析建立了该结构的恢复力模型.设计了单层和双层的传统钢框架结构模型和装配式自复位摇摆钢框架结构模型,通过有限元软件ABAQUS对结构模型的滞回性能...     

多遇地震下填充墙侧向刚度对RC框架结构抗震性能的影响

目前,我国RC框架结构抗震设计通常采用纯框架模型:将填充墙作为非结构构件,不考虑其抗侧力作用仅将墙体重量当作外荷载加到计算模型上,通过减小结构自振周期考虑填充墙对结构整体刚度增大作用。然而,多遇地震下填充墙具有一定的抗侧刚度,在其影响下纯框架计算模型是否合理有待商榷。针对该问题,建立考虑填充墙布置的RC框架结构计算模型,并进行线性动力时程分析。对计算结果进行分析表明:当填充墙均匀布置时,从框架部分承担水平地震作用力方面考虑纯框架模型是合理的,而从框架柱轴压力方面考虑又是不合理的;当填充墙不均匀布置时,结构抗震性能的各个指标均有很大的不同,纯框架模型是不合理的。     

考虑层与层相互支援的框架层抗侧刚度

研究发现框架层的线性抗侧刚度是一个相对的概念,与相邻上下层的侧向刚度以及外荷载的形式有关,这与传统框架理论的结论不符。通过对简单的单跨二层对称框架结构在不同水平荷载作用下,层抗侧刚度的研究,提出各层抗侧刚度的解析解,与传统框架理论的结论相对比,发现传统框架理论求解框架线性层抗侧刚度的误差很大。根据上述属性,提出求解多层多跨框架层抗侧刚度的近似解法,近似法同时考虑框架梁柱构件的剪切变形影响,以及框架层与层之间的相互支援作用。与解析解以及有限元法的结果对比,文中提出的近似计算方法具有较好的精度,便于实际应用。     

高墩大跨连续刚构桥地震反应研究

运用大型结构分析程序Midas／Civil在地震波作用下,对某一实际高墩大跨连续刚构桥的地震反应进行了数值模拟,并利用反应谱分析法分析了高墩大跨连续刚构桥在不同作用方向地震波作用下的内力变化,从而为剐构桥的抗震设计奠定了基础。     

腹板摩擦式自定心预应力混凝土框架梁柱节点的理论分析

为减少钢筋混凝土框架在地震作用下的残余变形和损伤,提出一种新型的腹板摩擦式自定心预应力混凝土梁柱节点。其中,预制的钢筋混凝土梁柱通过无黏结预应力钢绞线进行拼接。当梁端弯矩超过节点的临界张开弯矩,梁柱接触面张开;震后,接触面在预应力的作用下重新闭合。梁柱的接触部位分别预埋钢套和钢板,以避免梁柱相对转动时混凝土的压碎。在梁端钢套的腹板处设置摩擦耗能件,从而可以在梁柱相对转动时耗散地震能。介绍腹板摩擦式自定心预应力混凝土梁柱节点的基本构造和受力特点,对梁端轴力、剪力、弯矩以及梁柱接触面张开后转动刚度的表达式进行推导,建立起梁端弯矩-相对转角关系的理论分析模型,并得到节点耗能系数和等效黏滞阻尼比的计算公式。理论分析结果与试验值吻合较好,为腹板摩擦式自定心预应力混凝土框架的设计提供了依据和参考。     

预应力加固混凝土框架梁体外筋应力增量试验研究

体外筋应力增量是体外预应力混凝土梁强度设计中的一个重要指标.通过对一组单跨框架梁的静载试验,总结了体外筋应力增量随荷载增长变化及其与梁跨中挠度近似成直线关系的规律;论证了由于框架柱对框架梁存在侧向约束的作用,降低了体外筋的有效预应力和应力增量,为体外预应力加固混凝土框架梁的设计提供了一些参考依据.     

外张拉式自复位方钢管混凝土柱脚抗震性能试验研究

外张拉式自复位方钢管混凝土柱脚是一种便于钢绞线张拉和耗能部件更换的自复位柱脚节点。根据钢绞线与防屈曲钢板(BRS板)布置方式的不同,将自复位柱脚分为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型,以适应平面和空间复位模式。通过3个3/4比例的Ⅰ型自复位柱脚的低周往复荷载试验,研究初始预应力、轴压比对柱脚承载能力、自复位性能和抗震性能等的影响。结果表明:在竖向荷载和水平往复荷载的共同作用下,外张拉式自复位方钢管混凝土柱脚的滞回曲线为典型的"双旗帜"形,该柱脚具有良好的自复位能力和耗能能力;加载至4%侧移角时,柱和钢绞线仍保持弹性,仅BRS板进入塑性状态,因此通过更换BRS板可以实现震后的快速修复;增大轴压比和钢绞线初始预应力,可有效提高柱脚的承载力,增大自复位能力,变形能力和耗能能力减小。所提出的自复位柱脚弯矩计算式,计算结果与试验结果吻合较好。     

钢-混凝土预制混合梁框架抗侧刚度等效计算及精度分析

随着装配式建筑发展中新型建造体系和建造技术不断创新,预制构件连接节点的半刚性特性逐渐引起国内外学者的关注。通过单层单跨的预制混合梁框架抗侧刚度给出了削减系数与半刚性折减系数的计算式,提出了在水平荷载作用下多层多跨预制混合梁框架侧移量的等效计算方法。采用有限元分析软件ABAQUS建立了模型进行分析,对比分析了预制混合梁框架有限元模型与等效均质梁框架模型计算结果。结果表明：在水平荷载作用下,利用削减系数与半刚性折减系数建立的等效均质梁框架与预制混合梁框架结果吻合较好,等效计算方法具有较高的准确性。当框架节点转动刚度偏小时,预制混合梁框架与均质混凝土梁框架水平位移相差相对较小;随着框架节点转动刚度增大,水平位移差异逐渐增大。