大型火电厂钢结构主厂房框排架结构抗震性能试验研究

为了解钢框排架结构的抗震性能,以位于抗震设防烈度8度区的某大型火电厂钢结构主厂房框排架结构为原型,按1∶10缩尺比例设计制作试验模型,并对其进行拟动力试验,研究该结构在地震作用下的加速度反应、位移反应、滞回特性、刚度和耗能性能。研究结果表明：钢框排架结构延性相对较好,具有较强的塑性变形能力。模型结构底层和第二层层间位移角较大,是模型结构的薄弱层。模型结构在三种地震波（El Centro波、Taft波、兰州人工波）的多遇地震以及El Centro波的罕遇地震作用下,层间位移角均满足我国现行规范要求。钢框排架结构体系可满足8度设防要求,具有良好抗震性能。     

大型火电厂钢结构主厂房框排架结构拟静力试验研究

对1榀3跨5层的钢框排架主体结构进行了低周反复加载试验,观测了框排架的破坏形态,得到了试件的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线,分析了钢框排架的破坏机制、滞回性能、延性、耗能能力、刚度退化等力学性能。结果表明：钢框排架结构的破坏机制为先梁端后柱端出现塑性铰的混合破坏机制,滞回曲线较饱满,整体位移延性系数大于4.0,等效黏滞阻尼系数达到0.189。钢框排架结构体系总体上表现出良好的抗震能力,适合高烈度抗震设防区采用。模型结构的层间位移角在底层和第二层较大,为薄弱层;煤斗梁地震反应较强,设计时要特别注意。     

大型火电厂钢结构主厂房静力弹塑性分析

主厂房框排架是火力发电厂的主要承重结构,受工艺布置要求的限制,其质量、刚度分布不均匀。为了解大型火电厂钢框排架主厂房的变形能力、薄弱部位、受力机理及其破坏机制,采用静力弹塑性分析方法对其抗震性能进行研究。研究结果表明:主厂房横向框排架和纵向框架-支撑结构存在较多的薄弱部位,设计时应予以加强;煤斗梁的刚度超强,对结构内力及薄弱层分布产生影响,钢框排架延性相对较好,具有较强的塑性变形能力和抗震能力。     

火电厂主厂房SRC柱-RC分散剪力墙框排架混合结构抗震性能研究

火电厂主厂房因承载的设备种类繁多,运行参数复杂,使其质量、刚度在空间和平面上分布不均匀,导致结构体系的抗震性能较差。以8度区II类场地,单机容量1000MW机组的主厂房为研究对象,提出SRC柱-RC分散剪力墙框排架混合结构,对荷重较大的三榀子结构按1/7缩尺设计制作的模型结构,进行抗震性能试验研究,得到不同加速度峰值地震波作用下结构的荷载和位移反应,SRC柱、RC分散剪力墙的协同受力及多道抗震防线的形成规律等,并对结构在8度地震作用下的动力弹塑性分析进行对比,其结果表明该结构体系满足8度小震不坏、大震不倒的抗震设防要求,具有良好的变形性能,SRC柱与RC分散剪力墙有较好的协同工作性能,设置的RC剪力墙完美起到了第一道抗震防线作用,说明SRC柱-RC分散剪力墙框排架混合结构主厂房宜于在高烈度区大容量机组主厂房中推广应用。     

火电厂钢框排架-支撑结构抗震性能试验研究

为研究我国高烈度大容量机组火力发电厂钢框排架-支撑结构的抗震性能,以某典型火电厂主厂房为实例,选取横向某榀结构为研究单元,设计1∶10比例模型,进行了有侧限低周往复加载试验。根据试验现象和所获滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、位移延性和等效黏滞阻尼系数等综合评价结构的抗震性能。研究结果表明：钢框排架-支撑模型结构的荷载-位移曲线饱满,结构延性和耗能能力较好,具有良好的抗震能力;结构底部支撑为最初破坏部位,塑性铰发展顺序为先梁端后柱端,最终框架柱呈压弯变形,排架柱呈弯扭变形;框架平面内加载下结构正向最大承载力比反向偏大11.3%,存在不对称性;结构第2层层间位移角达到1/22,为薄弱层所在,设计中应予以加强。钢支撑受压屈曲是局部出现平面外变形、节点连接处变形和残余变形等问题的重要原因。     

大型火力发电厂钢筋混凝土框排架主厂房结构抗震性能试验研究

对按照《建筑抗震设计规范》(GBJ 11—89)设计并已投产使用的某大型火力发电厂钢筋混凝土主厂房框排架结构抗震性能进行研究,进行1/7比例含有三跨三榀五层框排架子空间模型抗震性能拟动力和伪静力试验。研究分析表明:该类不规则结构裂缝分布广泛,由于整体结构“强梁弱柱”的特点,最终破坏塑性铰主要在柱上。破坏最严重的是原型结构的第5层,主要由于该处柱变截面及变梁变柱异形节点存在。模型结构在峰值加速度0.05g地震波作用下,满足“小震不坏”的要求;在峰值加速度0.30g地震波作用下,满足“大震不倒”的设防要求。表明按《建筑抗震设计规范》(GBJ 11—89)设计的钢筋混凝土框排架可满足7度抗震设防要求,但在抗震设防更高烈度地区应用应慎重。     

钢筋混凝土结构电厂主厂房静力弹塑性分析

钢筋混凝土框排架结构是我国的火电厂主厂房最常用的结构型式之一。由于结构形式必须服从于使用功能,往往导致电厂主厂房质量、刚度分布的不均匀,从而使得结构抗震性能受到影响。文章对大型火电厂主厂房钢筋混凝土排架结构进行静力pushover分析,研究该结构在8度罕遇地震作用下的变形能力和破坏特征,评价其抗震性能,并提出保证其抗震性能的相关措施及建议,以供类似工程设计时参考。     

含可更换剪切型耗能梁段的钢框筒结构抗震性能研究

地震作用下,传统钢框筒结构难以实现强柱弱梁的设计理念,大震下柱端往往先于梁端出现塑性铰。针对这一问题提出了含可更换剪切型耗能梁段的钢框筒结构,即在裙梁中设置可更换的剪切型耗能梁段,大震作用下结构利用剪切型耗能梁段良好的弹塑性变形能力进行耗能,其余构件仍处于弹性状态或部分发展塑性。设计了一组算例结构,包括传统钢框筒结构和含可更换剪切型耗能梁段的钢框筒结构,采用SAP2000有限元分析软件对算例结构进行了弹性和弹塑性地震反应分析,对比了传统钢框筒结构和不同耗能梁段布置形式的含可更换剪切型耗能梁段的钢框筒结构在多遇地震、罕遇地震和极罕遇地震作用下的抗震性能和破坏模式。结果表明:在裙梁中设置剪切型耗能梁段对结构整体刚度的影响较小,含可更换剪切型耗能梁段的钢框筒结构改变了传统钢框筒结构的耗能机制,主要通过耗能梁段的剪切变形代替裙梁端部塑性铰耗能。罕遇地震作用下耗能梁段全部进入塑性耗能,震后仅需替换损伤严重的耗能梁段即可快速恢复结构的使用功能。极罕遇地震作用下,传统钢框筒结构达到极限状态,而含可更换剪切型耗能梁段的钢框筒结构的耗能梁段进一步发展塑性,其余构件保持弹性,结构具有足够的安全储备。     

腋板加强型节点钢框架弹塑性动力时程分析

为研究腋板加强型节点钢框架在地震荷载作用下抗震性能,分别建立1∶2缩尺比例的腋板加强型节点空间钢框架(SHF)与普通节点空间钢框架(NSF)的ANSYS模型,通过加载罕遇地震波,分析两种节点类型框架在地震荷载作用下层间位移、最大层间位移角、反应加速度和柱底剪力.研究结果表明:腋板加强型节点框架具有明显的梁铰破坏机制,能显著地将梁端塑性铰外移到远离梁柱节点焊缝部位的梁上;腋板加强型节点框架最大层间位移角均小于普通节点框架,在一定程度上限制结构水平位移,避免结构出现较大变形;腋板加强型节点可以减少框架柱底剪力,结构在强震作用下柱脚剪切破坏程度有所降低.     

大型火电厂钢结构主厂房弹性地震反应分析

钢框排架结构是我国火电厂主厂房的主要结构形式之一,但因其结构质量、刚度分布不均匀,所以对它的抗震性能研究尤为必要。采用弹性时程分析方法对大型火电厂钢框排架主厂房进行抗震分析,研究该类结构的动力特性、层间变形和层剪力等。计算结果表明:主厂房横向框排架和纵向框架-支撑结构存在较多的薄弱部位,计算分析应采用考虑扭转效应的空间模型。     

装配式斜支撑节点钢框架的静力弹塑性分析

为研究新型结构装配式斜支撑节点钢框架的抗震性能,采用Pushover分析方法对其进行罕遇地震作用下的弹塑性分析,并与无斜撑钢框架结构进行对比。计算结果表明:7度罕遇地震作用下,装配式斜支撑节点钢框架最大层间位移角为1/223,小于GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》限值1/50,满足"大震不倒"的抗震设防目标。斜支撑的布置减小了结构在罕遇地震作用下的变形,其中结构顶点位移减小33.4%~38.1%,结构最大层间位移角减小19.3%~40.1%,塑性铰大部分出现在桁架梁腹杆部位,框架柱处于弹性阶段。     

大型火力发电厂SRC框架柱-RC分散剪力墙主厂房混合结构体系抗震性能试验研究

针对我国高烈度区大容量机组火力发电厂钢筋混凝土框排架主厂房"先天不足"以及钢结构主厂房造价高的现状,现提出采用型钢混凝土(SRC)框架柱—钢筋混凝土(RC)分散剪力墙混合结构体系作为主厂房框排架新型结构体系。根据该结构体系特点,选取三榀三跨结构进行1∶7比例空间模型抗震性能拟动力和拟静力试验,研究该新型结构体系在水平地震作用下的受力特点,刚度退化规律、结构滞回性能、变形性能和薄弱部位等。研究结果表明,该新型框排架结构体系能够满足"小震不坏、大震不倒"的设防要求,结构的位移-荷载滞回曲线较饱满,结构的耗能能力和变形性能较强,薄弱部位发生在汽轮发电机运转平台层处,实际设计中应加强注意。该混合结构体系能够满足8度地区大容量机组主厂房结构的抗震要求,是一种值得大力推广应用的新型结构体系。     

基于性能的带边框板柱-剪力墙结构抗震设计

板柱-剪力墙结构属抗震性能相对不利的结构体系,我国现行的抗震设计规范要求板柱-剪力墙结构周边应设置有梁框架。结合一栋5层带边框板柱-剪力墙结构的实际工程,采用抗震性能化设计方法,进行罕遇地震下的有限元非线性分析,讨论结构在多遇及罕遇地震作用下的响应,绘制结构层间位移的变化曲线,分析塑性铰的分布情况。结果表明,适当加强边框框架侧向刚度后可以有效地提高结构的抗震性能,有效降低抗震墙承担的地震水平作用,弹塑性位移角满足规范要求,出现的塑性铰都在可修复范围,结构安全可靠。     

罕遇地震作用下的弹塑性时程分析及抗震性能化评价在工程中应用

按照弹塑性性能、内力等效原则,采用"等效柱"代替框剪结构中的剪力墙进行弹塑性时程分析,从而按照杆元单元的塑性铰来模拟实际结构中的剪力墙塑性性能。本文结合实际工程,分析了结构在罕遇地震作用下地震反应,包括层间位移、塑性铰出现的先后顺序、位置,以及塑性铰破坏的程度,从而达到结构抗震性能化目标。     

钢结构火电厂主厂房抗震性能评估

通常钢结构火电主厂房结构质量、刚度分布不均匀,不利于保证结构的抗震性能,且目前大多数钢结构主厂房只进行多遇地震作用下的承载力和变形验算,因此,有必要对此类结构在罕遇地震作用下的抗震性能进行分析。对典型钢结构主厂房的弹塑性时程分析发现,钢结构主厂房普遍存在罕遇地震作用下抗震性能不满足规范要求的情况。在分析其原因的基础上,根据每层柱、支撑的等效抗侧刚度比确定相应的优化方案,通过控制支撑的轴压比和柱的塑性强度使结构满足罕遇地震作用下的性能要求。通过两个算例验证了方案的有效性,该方案避免了复杂繁琐的弹塑性分析,可大幅提高结构设计效率,提出的方案也可为同类钢结构的抗震设计提供参考。     

大型火电厂主厂房框排架结构弹塑性时程反应分析

钢筋混凝土框排架结构是我国火电厂主厂房常用的结构形式,结构质量、刚度分布不均匀,结构抗震性能的研究尤为必要。利用动力弹塑性时程分析方法对大型火电厂主厂房框排架结构进行抗震研究。计算结果表明,该方法能反映主厂房结构在地震荷载作用下其响应随时间变化的全过程;主厂房横向框排架和纵向框架存在较多的薄弱环节,分析结果可为设计提供重要依据。     

基于不同预应力度的半刚性节点预压装配式预应力混凝土框架静力弹塑性分析

为了解考虑预应力度的节点半刚性对预压装配式预应力混凝土结构地震反应的影响,利用MIDAS/Gen软件建立模型对某7层预压装配式预应力混凝土结构进行静力弹塑性分析,通过改变预应力度大小,研究预压装配式预应力混凝土结构的受力性能、变形能力和框架的耗能机制。理论研究表明:节点半刚性对结构抗力影响很大,预应力筋在延缓结构抗力减小方面发挥了重要作用;在罕遇地震下不同预应力度预应力混凝土结构的层间位移角均能满足设计标准的要求,表明罕遇地震下的结构不产生过大变形;中等预应力度的结构在罕遇地震下,结构塑性铰出现位置除底层柱底外均在梁端,表明可以实现"强柱弱梁"破坏机制,塑性铰位置分布广泛,耗能良好,为整体屈服机制;预应力度较大的预压装配式预应力混凝土结构的抗震性能较好。     

复杂超高钢结构电视塔地震反应分析

复杂超高钢结构电视塔几何构形多变,质量与刚度分布不均,地震作用下结构应力与变形响应复杂。以高286 m的河南省周口市广播电视塔为背景,建立其三维有限元模型,并对其进行模态分析与反应谱分析;选用El Centro波、Taft波和模拟人工波,分别进行烈度为8度(0.3g)的多遇地震作用下的弹性时程分析;最后,选用人工波进行烈度为8度(0.3g)和9度罕遇地震作用下的弹塑性时程分析。研究结果表明:塔楼处位移和位移角相对较大,为结构的薄弱部位,在抗震设计中应予以重视;罕遇地震作用下,结构位移角满足设计要求;主要受力构件塑性发展程度较低,结构满足"大震不倒"的抗震设防要求,抗震性能良好。     

云南某工程购物中心南区Pushover静力弹塑性分析

采用静力弹塑性方法对云南某工程购物中心南区（钢框架结构体系）在罕遇地震作用下的抗震性能进行了分析。结果表明,在罕遇地震作用下,该结构的最大弹塑性层间位移角小于规范的限值;钢框架结构的塑性铰主要出现在梁端;绝大部分钢框架柱处于弹性,只有极少数钢框架柱出现了塑性铰,通过调整设计使得全部框架柱都不出现塑性铰。该工程的设计达到了预定的抗震设防目标。     

框架-阻尼框筒结构抗震性能模型试验研究

为了验证框架-阻尼框筒结构的抗震性能,通过对1∶2缩尺的两层单跨阻尼墙-框架结构模型开展往复加载试验,研究在循环荷载作用下结构模型的破坏特征、承载力、延性、刚度退化、承载力退化和耗能能力。结果表明：随着位移的增加,阻尼墙最先屈服,然后梁出现塑性铰,最后柱出现塑性铰;整体结构屈服荷载和峰值荷载分别为1 012.5 kN和1 253.7 kN,极限层间位移角为1/31,位移延性系数超过4.13,刚度退化平稳,承载力退化缓慢;阻尼墙在屈服前为结构提供50%刚度,屈服后为结构提供34%～45%的承载力;框架-阻尼框筒结构在多遇地震和罕遇地震作用下的层间位移角限值可分别取1/550和1/50。