支撑对钢框架结构的性能影响

钢结构框架按其抗侧力体系可以分为:纯钢框架、中心支撑框架和偏心支撑框架。纯钢框架具有较好的延性,但刚度较小,在抗震设防较高的地区较难满足结构的抗震变形要求;支撑框架刚度较大,适应于抗震设防较高的地区。本文通过大型设计软件PKPM对8度6层框架进行分析研究,比较纯钢框架、中心支撑框架和偏心支撑框架这三种框架的性能,并提出了一些有实用价值的结论,可为工程应用提供参考。     

带支撑胶合木框架抗震性能试验研究

针对胶合木框架侧向位移不易满足抗震要求这一问题,研究了增设人字形胶合木支撑和铝合金屈曲约束支撑的带支撑胶合木框架的抗震性能。对纯胶合木梁柱框架和3个增设支撑胶合木框架进行了低周反复加载试验,分析了4个胶合木框架试件的水平承载力、耗能能力、刚度退化、转角变形和木支撑应变。结果表明：增设人字形木支撑和铝合金屈曲约束支撑均可以显著提高胶合木框架的承载力、耗能能力和刚度;支撑端部连接形式对胶合木框架的抗震性能有一定影响;增设支撑的3个胶合木框架试件均在支撑或支撑连接处发生破坏,胶合木框架主体并未发生明显损伤,两类支撑均很好地起到了第一道抗震防线的作用,保证了主体框架的安全。胶合木框架数值模拟和木支撑截面尺寸参数分析结果表明,经柱截面尺寸修正后的有限元模型针对框架抗侧刚度和承载力具有较好的预测精度。     

中心支撑对钢框架结构体系抗震性能影响分析

框架支撑体系作为多高层结构的一种结构形式被广泛应用。中心支撑框架由于刚度较大,具有两道抗震设防,适应于抗震设防较高的地区。通过有限元软件ANSYS对6层框架进行动力分析,比较三种中心支撑框架和纯框架的抗震性能。     

钢框架抗震改造的支撑系统研究

评估了采用不同支撑系统改造的抗弯钢框架的抗震性能。共采用3种结构形式:中心支撑框架、防屈曲支撑框架、巨型支撑框架。设计了一横向刚度不足的9层钢框架,满足规范对高地震灾害区域结构的侧移要求。用中心支撑、防屈曲支撑和巨型支撑改造框架。进行非弹性时程分析,评估地震作用下的结构性能。以局部变形(杆件转角)和整体变形(层间及屋顶侧移)为参数,比较改造框架非弹性性能的不同。结果表明:巨型支撑框架是最有效率的支撑系统,其最大层间侧移比抗弯框架低70%,比中心支撑框架低50%。侧移的减小量与地震特性有关,尤其是频率。防屈曲支撑的抗震性能仅稍优于巨型支撑框架,但其总质量更大。巨型支撑框架的杆件和节点用钢量比同心支撑框架低20%,既可降低费用又具有抗震优势。     

钢框架抗震改造的支撑系统研究

评估了不同支撑系统改造的抗弯钢框架的抗震性能。采用3种结构形式:中心支撑框架、防屈曲支撑框架和巨型支撑框架。设计了一横向刚度不足的9层钢框架,满足规范对高地震灾害区域结构的侧移要求。用中心支撑、防屈曲支撑和巨型支撑改造框架,进行非弹性时程分析,评估地震作用下的结构性能。以局部变形(杆件转角)和整体变形(层间及屋顶侧移)为参数,比较改造框架非弹性性能的不同。结果表明:巨型支撑框架是最有效率的支撑系统,其最大层间侧移比抗弯框架低70%,比中心支撑框架低50%。侧移的减小量与地震特性有关,尤其是频率。防屈曲支撑的抗震性能仅稍优于巨型支撑框架,但其总质量更大。巨型支撑框架的杆件和节点用钢量比中心支撑框架低20%,既降低了费用又体现了抗震优势。     

防屈曲支撑加固钢筋混凝土框架拟静力试验设计

防屈曲耗能支撑由于兼具普通支撑和金属阻尼器双重功能,近年来在高抗震设防烈度地区的新建筑结构设计和既有结构抗震加固中得到越来越多的应用。本文以河北省图书馆抗震加固工程为依托,从图书馆原结构中选取单榀、单层、单跨钢筋混凝土框架的1/2缩尺模型作为试验模型,制作两榀钢筋混凝土框架试件,并对其中一榀框架用课题组自主研发的一种组合钢管混凝土式防屈曲耗能支撑进行加固。对两榀框架试件分别进行拟静力试验,来考察防屈曲支撑对钢筋混凝土框架的强度、刚度、延性和耗能能力等抗震性能的影响。有限元分析结果表明,未加固框架试件的强度和刚度低、耗能能力较差;防屈曲支撑加固的框架试件的强度和刚度显著提高,耗能能力较好;防屈曲耗能支撑具有很好的滞回性能。本文的试验设计可为相关抗震分析和试验设计提供参考。     

偏心钢支撑-钢筋混凝土框架的侧移和地震反应

通过对偏心支撑钢筋混凝土框架试验结果的分析以及性能设计和抗震设计位移控制的比较,对其抗震设计中的变形和性能进行研究。为满足性能设计和三水准抗震设计要求,偏心支撑框架结构的侧移限值应比纯框架结构更严格,而且使得支撑的受压屈曲控制在第一水准位移后,将有利于抗震性能的改善。由于偏心钢支撑的作用,偏心支撑框架结构中柱的剪力明显减小,侧向刚度增大,从而有效地避免了框架结构在地震中柱的剪切破坏和过大的侧移。偏心支撑框架结构的地震反应如最大侧移、最大速度、最大加速度明显降低,结果表明,K型支撑是理想的抗震布置方式。     

基于Pushover分析的隅撑支撑钢框架抗震性能研究

隅撑支撑框架体系(KBF)是一种新型耗能支撑框架结构体系,它具有延性好、抗侧移刚度大、震后易修复的特点。本文运用有限元软件ETABS对一隅撑支撑钢框架进行了静力非线性Pushover分析,得出了其在不同地震水准下抗震性能点,并对该结构体系的抗震性能进行了评定。     

防屈曲支撑加固既有钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

本文主要通过反复的低周加载试验,验证防屈曲支撑钢筋混凝土框架加固既有钢筋混凝土框架的可行性。通过对既有钢筋混凝土框架以及防屈曲支撑钢筋混凝土框架的变形曲线以及等效刚度还有等效粘滞阻尼比等特性的分析,表明防屈曲支撑钢筋混凝土加固的减震能力良好,受力可靠,减震耗能能力良好,可以有效地降低地震反应,对既有框架的抗震性能做出很大的提高。     

耦合框架平面外变形钢板装配式屈曲约束支撑#br# 钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

为了研究双向地震作用下屈曲约束支撑（Buckling-restrained brace,BRB）钢筋混凝土框架平面内抗震性能以及BRB与钢筋混凝土框架在平面外方向的相互作用,考虑框架平面外变形、节点板平面外刚度和屈曲约束支撑外伸段平面外刚度的影响,对4个钢板装配式屈曲约束支撑钢筋混凝土框架及1个钢筋混凝土空框架进行了平面内拟静力试验研究。研究结果表明：①耦合框架平面外变形的BRB钢筋混凝土框架和无框架平面外变形的BRB钢筋混凝土框架平面内层间剪力与层间位移滞回曲线饱满稳定,具有良好的抗震性能;②框架平面外变形在一定程度上减小了钢板装配式BRB钢筋混凝土框架平面内初始水平刚度和承载力,增大了钢板装配式BRB和节点板平面外变形量;③节点板面外刚度的提高增加了框架节点平面外作用力;④钢板装配式BRB面外刚度的增加能减小自身平面外变形,减小其对钢筋混凝土框架平面外作用力。     

Multi-level enhancement of structural behavior of bracing systems with coupling beams at floor level

Despite good rigidity, braced frames have weak nonlinear behavior and inadequate distribution of ductility in stories, which cause significant structural damage. In this research, a seismic resistant system called coupled concentrically braced frame (CCBF) is developed to enhance the performance of braced frames by coupling them with a beam. In this case, the coupling beams are the primary source for ductility of the system, and after their yielding in more severe earthquakes, the structure continues to benefit from the ductility of the braces as the secondary source; therefore, the system has two-level behavior caused by different probable seismic excitations. In this case, in addition to maintaining the stiffness of the two concentrically braced frames, the coupling beams resist against the movement of the braced frames, and as a result, the stiffness of the system is increased. Therefore, lighter elements can be used to resist lateral loads. Linear and nonlinear analyses of CCBF, and its comparison with other braced frames, indicate that participation of the coupling beams provides an adequate stiffness and ductility. These frames have more stable nonlinear behavior than conventional ones and continue their nonlinear behavior even after fracture of coupling beams in severe earthquakes.     

偏心支撑钢框架在循环荷载作用下非线性有限元分析

偏心支撑是高层钢结构中一种有效的抗震耗能的结构形式 ,针对这种结构形式 ,对变形大、进入塑性的耗能梁段采用退化曲壳单元 ,其余部分采用梁单元的非线性有限元分析模型 ,以此来分析偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的耗能性能 ,并编制了相应的计算程序。算例分析表明 ,此计算模型精确、高效     

设置粘弹性阻尼器的偏心支撑结构性能研究

指出偏心支撑结构的不足,提出了在偏心支撑结构的支撑上设置粘弹性阻尼器(称之为消能偏心支撑)来弥补其不足,分析了消能偏心支撑结构的消能减震原理和单自由度下的地震响应,接着以实例对比了偏心支撑结构与消能偏心支撑结构的位移、内力等。分析结果表明:消能偏心支撑具有良好的抗震性能,起到了"双保险"的作用。     

偏心支撑钢框架能力设计方法研究

结合国内外偏心支撑钢框架结构的最新研究成果以及相关设计规范的规定,对偏心支撑钢框架结构的性能进行分析,介绍偏心支撑钢框架结构的能力设计方法,对我国规范相对落后的部分进行补充,为工程设计提供一些参考。着重阐述耗能梁段,耗能梁段外的梁、支撑、柱和耗能梁-柱节点的设计,同时总结了偏心支撑钢框架结构设计中应注意的问题。     

偏心BRBFs的抗震性能分析

为了解偏心屈曲约束支撑钢框架（BRBFs）的抗震性能,运用pkpm设计软件设计门架式偏心BRBFs和人字形偏心BRBFs两种结构,基于大型有限元软件ANSYS对两种结构进行有限元数值模拟,分析了两种结构在基本烈度作用下的各层位移反应及层间位移角,结果表明,两种结构变形受低阶振型影响较大,沿高度呈倒三角地形分布,结构变形为弯剪形,各层位移及层间位移角均满足规范要求,体现出良好的抗震性能。构件产生塑性变形而耗能时,可以将结构构件等效为结构阻尼进行分析,介绍了等效阻尼比的求解方法。通过对罕遇地震作用下的两种结构的最大层间位移角、层间剪力及顶层位移时程的研究进一步评估两种结构的抗震性能,研究表明,在罕遇地震作用下,人字形偏心BRBFs的抗震性能较好。     

Progressive collapse analysis of seismically designed steel braced frames

The progressive collapse resistance of seismically designed steel braced frames is investigated using validated computational simulation models. Two types of braced systems are considered: namely, special concentrically braced frames and eccentrically braced frames. The study is conducted on previously designed 10-story prototype buildings by applying the alternate path method. In this methodology, critical columns and adjacent braces, if present, are instantaneously removed from an analysis model and the ability of the model to successfully absorb member loss is investigated. Member removal in this manner is intended to represent a situation where an extreme event or abnormal load destroys the member. The simulation results show that while both systems benefit from placement of the seismically designed frames on the perimeter of the building, the eccentrically braced frame is less vulnerable to progressive collapse than the special concentrically braced frame. Improvement in behavior is due to improved system and member layouts in the former compared to the latter rather than the use of more stringent seismic detailing.     

K型偏心支撑钢框架耗能梁段长度探讨

通过对具有不同耗能梁段长度的K型偏心支撑钢框架的滞回性能与耗能梁段的耗能性能进行非线性有限元分析结果表明:随着耗能梁段长度的增加,K型偏心支撑钢框架的强度、刚度、延性和耗能性能均产生了不同程度的退化现象;耗能梁段越短,其塑性变形越大,由此而导致耗能梁段过早塑性破坏的可能性也就越大,而耗能梁段过长则抗震性能较差。最后,根据有限元模拟结果对耗能梁段的长度提出了设计建议。     

Ductility reduction factor and collapse mechanism evaluation of a new steel knee braced frame

In this study, the suitability of a new structural system called the knee braced frames (KBFs) is investigated for seismic resistant steel structures. In these structural systems, ends of beams are connected to columns by hinges (simple connection) instead of rigid connections, and ends of knee braced elements are connected to columns and beams by hinges as well. In the present paper, in addition to a comparison between elastic behaviour and elastic fundamental natural period, the ductility reduction factor and the type of collapse mechanism in steel KBFs and steel moment resisting frames (MRFs) are compared. The study revealed that the stiffness of steel buildings can be increased considerably by applying knee braced elements and the effects of knee braced elements are highly dependent on knee braced configuration. By applying the pushover analysis, it was observed that the type of collapse mechanism of KBFs is very similar to the mechanism of MRFs. Furthermore in most cases, the ductility reduction factor, R_μ, obtained from steel KBFs is greater than the ductility reduction factor obtained for steel MRFs. Based on the similarity between type of collapse mechanism and the proximity of ductility reduction coefficients of the KBFs and MRFs systems, it can be concluded that the new steel knee braced frame systems can be categorised as steel MRFs with rigid connections.     

多、高层钢结构支撑的布置方式对框架侧向刚度的影响

高层钢结构的结构形式多种多样 ,其中以撑系框架最为常用。建立了典型的钢框架模型 ,通过计算支撑布置方式相同的 6层和 2 0层框架的顶点位移 ,考察竖向支撑对不同高度框架的承载能力和侧移刚度的影响 ,以及相同高度下 ,支撑方式不同对框架的承载能力和侧移刚度的影响。在此分析的基础上 ,探讨了高层钢结构支撑的布置形式对框架侧向刚度的影响规律