某框架结构摩擦耗能的减震性能研究

文章以河南安阳某六层框架宿舍楼为例,利用SAP2000有限元软件,分析对比了无摩擦耗能支撑的普通结构与加设耗能支撑的减震结构在地震作用下的层间位移角、基底剪力以及耗能能力。分析结果表明,在地震作用下,与普通框架结构相比,布置防屈曲耗能支撑的框架结构抗震性能更佳,为推广防屈曲耗能支撑在高烈度地区的应用提供理论依据。     

新型钢筋混凝土框架减震体系性能分析

对高烈度区抗侧刚度不足的钢筋混凝土框架结构增加屈曲约束支撑以满足弹性位移角的设计方法研究。结合工程实例,利用底部剪力法确定各楼层的层间位移角,针对不满足要求的楼层加屈曲约束支撑。ANSYS软件模型中梁、柱采用beam4单元,屈曲约束支撑采用link8单元。应用三种不同的地震波对结构在多遇地震和罕遇地震下进行了动力时程分析。结果表明,加屈曲约束支撑后结构的层间位移角满足规范的要求,具有良好的耗能减震性能,并得出相关结论。     

销钉式防屈曲支撑在结构抗震加固中的应用研究

销钉式防屈曲支撑具有普通防屈曲支撑良好耗能的特点,本文对此支撑进行抗震加固分析。原结构存在超筋、层间位移角不满足规范限值的问题,采用非线性有限元软件SAP2000进行了加固抗震分析,对比了多遇地震作用下销钉式防屈曲支撑框架结构与普通防屈曲支撑框架结构模拟结果。结果显示装有销钉式防屈曲支撑的框架结构层间位移角与结构基底剪力减小率优于普通防屈曲支撑框架结构;罕遇地震作用下,采用Perform-3D有限元分析软件进行分析,分析结果表明:安装了销钉式防屈曲支撑的框架结构不仅能够满足抗震规范的层间位移角还有助于减小柱子所受压应变,并且销钉式防屈曲支撑耗能饱满,保证了框架结构的安全。     

基于能量平衡的梁柱刚接防屈曲支撑钢框架设计方法

针对梁柱刚接的防屈曲支撑钢框架,根据能量平衡的概念提出基于能量的抗震设计方法,使结构在罕遇地震作用下满足给定的目标位移。设计方法以钢框架与防屈曲支撑在目标位移下耗散的能量之和等于地震输入能量为准则进行能量分配。地震输入能量以原钢框架的地震输入能量为基准,计入结构周期和延性变化的影响进行调整后得到,并以结构在位移幅值下循环1周耗能作为总耗能。建立防屈曲支撑的耗能需求曲线和目标位移下的耗能能力曲线,求得防屈曲支撑的截面面积。应用此方法设计3跨5层的防屈曲支撑钢框架结构,采用ANSYS软件建立有限元模型,对所设计的钢框架结构进行罕遇地震作用下的时程分析,结果表明：应用此方法设计的梁柱刚接防屈曲支撑框架在地震作用下最大层间位移角与给定的设计目标较为一致,所设计的结构安全可靠。     

带BRB的钢筋混凝土加层框架结构减震性能分析

本文对加层后抗侧刚度不足的钢筋混凝土框架结构布置屈曲约束支撑,以满足弹性位移角限值的设计要求。运用ANSYS软件对加层后的整体结构进行两种不同地震波作用下的动力时程分析,确定各楼层的层间位移角,对不满足要求的楼层布置屈曲约束支撑,然后对加支撑后的加层框架结构进行多遇地震和罕遇地震下的抗侧移验算。结果表明,加屈曲约束支撑后,结构的层间位移角满足规范要求,且具有良好的耗能减震性能。     

防屈曲耗能支撑在铰接混凝土框架抗震加固中的应用

在我国部分地区还存在有铰接混凝土框架结构,这种结构体系在设计时未进行抗震设计,如继续使用,应进行抗震加固以使其满足抗震要求。防屈曲耗能支撑克服了普通钢支撑失稳的缺点,具有明确的屈服位移和屈服力,在多遇地震下可保持弹性状态,为结构提供刚度和抗震承载力。在设防烈度地震和罕遇地震下,防屈曲耗能支撑将屈服耗能,从而为结构提供耗能能力。结合防屈曲耗能支撑的特点,提出在铰接混凝土框架结构中的抗震加固方法,并结合实际工程实例,研究加固后结构的耗能能力。     

屈曲约束支撑与黏滞阻尼器的减震效果对比研究

以某钢筋混凝土框架结构工程实例为研究对象,选取与场地条件相匹配的地震动作为激励,在SAP2000程序中计算了该结构在多遇和罕遇地震作用下的非线性动力反应,并在框架结构模型中分别设置屈曲约束支撑和黏滞阻尼器。通过试算确定消能减震装置的参数,使得两种消能减震结构在多遇地震作用下的位移减震率均为40%。在此条件下,对比分析了结构的层间位移角、楼层加速度、基底剪力、柱轴力、塑性铰分布和各层阻尼器的工作状态。分析表明：在多遇地震作用下,屈曲约束支撑增大了结构的加速度响应,而黏滞阻尼器能够减小结构的加速度响应;在罕遇地震作用下,二者均能有效控制楼层的加速度响应,而屈曲约束支撑的位移减震效果更好,但黏滞阻尼器对框架柱内力的减少效果更为显著。     

多层钢筋混凝土框架结构减震方案对比分析

某3层幼儿园建筑,采用钢筋混凝土框架结构,抗震设防烈度为8度(0.30g),抗震设防类别为重点设防类,为了满足建筑净高和使用要求,减小框架柱截面,拟在结构中设置消能减震构件,故对比分析了分别在结构中设置防屈曲支撑(BRB)、金属剪切阻尼器(SD)、黏滞阻尼墙(VDW)的模型。通过无控模型、BRB模型、SD模型以及VDW模型在多遇地震下的弹性时程分析,对比了周期、层间位移、层剪力以及减震率;通过罕遇地震下的弹塑性时程分析,比较了层间位移、层剪力以及消能减震构件的耗能。经过分析比较,给出了BRB、SD、VDW在多遇地震、罕遇地震下的作用特点,为后续类似项目的消能构件的选型提供参考。     

基于刚度比设计的屈曲约束支撑-混凝土框架抗震性能研究

为研究刚度比对屈曲约束支撑—混凝土框架结构体系的影响及其合理的取值范围,分别设计了初始层间位移角不同的三种混凝土框架结构,通过多遇与罕遇地震作用下的动力时程分析,研究了不同刚度比对框架结构层间位移角、层间剪力、支撑滞回耗能率、塑性损伤分布等抗震性能的影响。根据分析结果,给出了屈曲约束支撑与框架部分刚度比合理的取值范围。     

某防屈曲支撑框架结构弹塑性时程分析

结合现行国家规范与规程,采用弹塑性时程分析方法,对某防屈曲支撑框架结构进行抗震分析,探讨该类结构在罕遇地震作用下的动力响应。重点讨论了在罕遇地震作用下结构的基底剪力、剪重比、层间位移角、构件塑性发展过程以及防屈曲支撑滞回耗能特性。计算结果显示,结构X向顶点最大位移为655mm,最大层间位移角为1/111;Y向顶点最大位移为745mm,最大层间位移角为1/103,均满足抗震规范的相关要求。动力弹塑性分析结果显示,无论从杆件塑性铰出现情况,还是从杆件的地震响应,以及不同位置防屈曲支撑的滞回曲线都可以看出,防屈曲支撑有效地吸收了一部分地震动传给结构的能量,减小了其地震响应。     

带屈曲约束支撑框剪结构的减震研究

以位于8度抗震设防地区的某框架剪力墙结构为研究对象,采用屈曲约束制成对其进行减震控制设计,基于ETABS有限元分析软件,在多遇和罕遇地震作用下对该框架剪力墙结构的楼层剪力、层间位移角、(框架内力等动力响应开展了无控和有控条件下的震动控制效果对比分析。结果表明:增设屈曲约束支撑后,该框架剪力墙结构的楼层剪力和层间位移角得到有效控制,并使之满足规范1/800和1/100的限值要求,多遇地震作用下层间位移角的减震效果达到27.18%,且设置屈曲约束支撑部位的框架内力亦有效降低;罕遇地震作用下屈曲约束支撑充分发挥了耗能能力,有效改善了结构的抗震性能,并达到预期抗震设计目标。     

高地震烈度区混凝土框架-屈曲约束支撑结构应用研究

结合某高地震烈度区工程,对混凝土框架-屈曲约束支撑结构的抗震设计方法以及相关问题进行了研究。分析了混凝土框架-屈曲约束支撑结构的最大适用高度、合理的附加刚度、适宜的层间位移角限值,并通过罕遇地震下的弹塑性时程分析考察结构的抗震性能。结果表明:混凝土框架-屈曲约束支撑结构的抗震性能优于纯混凝土结构,主体混凝土框架更容易成为"损伤可控结构",实现震后可恢复性;建议混凝土框架-屈曲约束支撑结构的最大适用高度按混凝土框架结构和框架-抗震墙结构二者最大适用高度的平均值采用;为控制主体混凝土框架的损伤,屈曲约束支撑按刚度分配的地震倾覆力矩宜大于结构总地震倾覆力矩的50%,在各层承担的楼层地震剪力不宜小于30%;建议屈曲约束支撑的附加刚度比控制在1左右,延性系数不小于3;混凝土框架-屈曲约束支撑结构相对于混凝土框架结构的层间位移角限值,在多遇地震下应根据支撑不屈服的要求做适当调整。     

高烈度区减隔震技术对高层钢结构抗震性能影响研究

本文结合某高层建筑项目,对比研究防屈曲支撑结构和铅芯橡胶层间隔震支座在高烈度地区钢结构建筑中的应用。经研究发现,在多遇地震和罕见地震作用下,采用防屈曲支撑结构和铅芯橡胶层间隔震支座能够降低地震作用对主体结构剪力、顶层加速度和结构位移的影响,提高主体结构安全性和稳定性。     

安装防屈曲耗能支撑的轻钢加层结构抗震性能分析

结合实际工程,首先利用SAP2000软件对下部四层钢筋混凝土结构上部三层钢结构的整体框架结构进行振型分解反应谱法分析,得到轻钢加层后的整体结构出现刚度突变和部分楼层弹性层间位移角不满足规范限值要求;然后提出了两种设置防屈曲耗能支撑的方案,用振型分解反应谱法分析两种方案都能满足要求;最后对这两种方案的整体结构进行罕遇地震作用下的时程分析,发现只有一种方案是合理的,体现了防屈曲耗能支撑位置布置的重要性。     

屈曲约束支撑装配式钢结构减震设计

本文结合工程实际,介绍了屈曲约束支撑在上海某高层装配式商业建筑结构设计中的应用。进行了多遇地震作用下的反应谱分析、多遇地震作用下的弹性时程分析及罕遇地震下的动力弹塑性时程分析,研究屈曲约束支撑在不同地震水准作用下的性能并指导工程设计。时程分析的结果表明:多遇地震作用下,屈曲约束支撑处于弹性状态,提供了良好的抗侧刚度,结构的最大层间弹性位移角为1/558,小于1/250,满足规范要求;罕遇地震作用下,结构的最大弹塑性层间位移角为1/86,小于1/50,满足规范限值要求。屈曲约束支撑在罕遇地震作用下进入塑性状态并耗能,结构塑性变形引起的耗能仅占结构总耗能的6%左右;结构构件的损伤程度低。屈曲约束支撑工作状态良好,发挥了良好的耗能机制。     

粘滞阻尼器在某办公楼中消能减震分析与设计

以位于8度抗震设防烈度区的某框架结构办公楼为研究对象,建立有限元模型并布置粘滞阻尼器,基于ETABS软件进行有限元时程分析。在多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下对该框架结构进行了非线性粘滞阻尼器控制下的阻尼减震控制研究。针对减震前后的楼层剪力、层间位移角、与阻尼器相连的框架内力进行对比分析,并对阻尼器耗能性能进行分析,并进一步细化减震方案,对粘滞阻尼器支撑截面进行了验算与设计。结果表明,结构中增设粘滞阻尼器,能有效降低结构的楼层剪力、与阻尼器相连的框架内力、减小层间位移角以及增加结构的附加阻尼比,提高结构抗震性能储备。     

防屈曲支撑、普通和特殊中心支撑钢框架结构抗震性能分析

基于考虑人字形防屈曲支撑屈服后超强和几乎不再对被撑梁提供竖向支点作用这两个因素,本文提出了采用该种支撑的钢框架结构的设计方法,并分别对采用普通及特殊中心支撑和防屈曲支撑的框架结构的抗震性能进行了对比分析.结果表明,虽然防屈曲和特殊中心支撑框架结构的层间侧移总体上大于普通中心支撑框架结构,但前者的基底剪力却大大低于后者.罕遇地震下,三种结构中的柱子基本保持弹性,普通和特殊中心支撑出现了大幅的平面外失稳,而防屈曲支撑在拉压作用下均进入屈服耗能.三种结构中被撑梁的最大挠度在支撑屈服或失稳前后分别出现在撑点两侧和撑点位置.屈服后的防屈曲支撑几乎不产生对被撑梁竖直向下的不平衡剪力,而失稳后的普通和特殊中心支撑则对被撑梁产生较大的不平衡剪力.     

BRBFs的抗震性能分析

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,分析了两种结构在基本烈度地震作用下和罕遇地震作用下的层位移、顶层加速度及层间相对位移等结构响应,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由于支撑的平面外失稳,导致整个结构刚度退化,而屈曲约束支撑钢框架则能更加有效地控制结构的侧移,降低结构的地震响应。     

BRB在既有单跨多层混凝土框架结构加固设计中的应用

采用防屈曲支撑对某单跨多层混凝土框架结构进行了抗震加固,使用有限元分析软件SAP 2000对结构加固效果进行了验证,且对结构在多遇地震作用下的抗震性能进行了分析,对比了加固前后结构的侧向位移、层间位移角及周期比。以OpenSees有限元分析软件建立了加固框架的有限元分析模型,从美国太平洋工程研究中心(PEER)选取10条地震动记录调至设防烈度和罕遇地震水平进行了动力时程分析。结果表明:对单跨多层混凝土框架结构采用防屈曲支撑进行抗震加固,可以明显提高结构的刚度、耗能能力,有效地减小结构动力响应,降低震后加固修复费用;布置BRB后明显改善了结构抗震性能,在设防烈度水平可以有效避免结构构件的轻微损伤及非结构构件的破坏,而在罕遇地震水平不仅避免了结构层间位移角超过弹塑性层间位移角限值2.0%,而且有效避免了结构的薄弱层破坏。     

防屈曲耗能支撑在房屋加层加固中的应用

将1层钢框架增设于原6层钢筋混凝土框架之上,并在形成的整体框架中布设支撑。讨论防屈曲耗能支撑的设计方法,利用有限元分析软件计算在多遇地震和罕遇地震作用下的整体结构性能并进行比较分析。分析结果显示:采用支撑后,可以改善整体框架的工作状态,改善框架的扭转情况,有效控制框架的层间位移。