高强钢组合Y形偏心支撑框架抗震性能混合试验研究

高强钢组合Y形偏心支撑框架作为一种新型结构体系,结合了高强钢承载力高和偏心支撑耗能能力强的优势。为进一步研究高强钢组合Y形偏心支撑框架结构的抗震性能,以一个3层3跨的高强钢组合Y形偏心支撑框架结构为原型,采用子结构混合试验方法进行了一系列试验研究。选取原型结构中底层带有偏心支撑的框架部分作为试验子结构,其余部分作为数值子结构在OpenSees中进行模拟,从而建立了试验所需的子结构混合试验模型。根据试验结果,验证了混合试验模型的有效性,并对混合模型的主要抗震性能指标进行了分析。结果表明,在不同地震波作用下,混合试验模型的试验结果与整体结构数值模型的模拟结果吻合较好。在罕遇地震作用下,试验子结构的塑性变形主要产生在消能梁段的腹板位置,而框架的梁柱和支撑保持在弹性范围内,符合结构多道抗震设防的思想。     

型钢边缘构件-钢连梁焊接型混合连肢墙节点滞回性能有限元分析

通过利用ABAQUS有限元软件对型钢边缘构件-钢连梁焊接型混合连肢墙(HCW)节点滞回性能进行有限元分析,研究混合连肢墙在低周循环荷载作用下的抗震性能,并将有限元计算结果与试验结果进行了对比,吻合情况较好。同时,试验研究与有限元分析结果均表明:节点滞回曲线饱满,且延性系数及极限承载力较高,表明节点具有良好的抗震性能。     

局部屈曲对方管截面柱拉压滞回性能的影响

根据有限元模拟的结果,分析了板件局部屈曲对方管截面柱拉压滞回性能的影响。由构件承载力与壁板宽厚比的关系,得出了抗震设计箱形截面柱翼缘板宽厚比限值。     

高层结构钢支撑循环性能的研究和现状

结合国家自然科学基金项目,着重阐述了国内外学者对于钢支撑的研究方法和研究现状,首次提出一种集几何非线性、物理非线性的大变形板壳有限元分析高层建筑中钢支撑循环非线性性能的精确数值方法,并在分析中考虑了累积损伤的影响,取得了满意的结果。     

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。     

冷弯薄壁型钢墙体恢复力模型及房屋地震反应简化分析方法研究

基于10片1∶1冷弯薄壁型钢墙体抗剪滞回性能试验结果,采用SAP2000中多线段塑性Pivot连接单元的滞回规则,进行墙体的恢复力模型及冷弯薄壁型钢房屋的动力非线性简化分析方法研究。研究表明:墙体的骨架曲线可采用退化四线型模型模拟;双柱墙体Pivot模型参数可取α=10、β=0.1,单柱墙体可取α=10、β=0.15;非线性简化分析与试验分析得到的滞回曲线的外包络线基本一致,耗能能力相当,简化方法能较好地模拟墙体的强度、刚度退化和捏缩效应;三层房屋结构简化计算模型的第1、第2阶振型与试验观测一致,频率分别相差11%和2%;模型结构与试验的地震反应分析结果吻合较好,表明简化计算方法可用于冷弯薄壁型钢房屋的弹性和弹塑性地震反应分析。     

单层单跨变截面轻型门式刚架拟静力试验研究

通过柱脚铰接变截面轻型门式刚架1/3缩尺模型拟静力试验,得到了结构的承载力、破坏模式、延性、耗能、刚度、柱顶侧移,以及承载力和刚度的退化规律等,并基于试验结果分析了结构的抗震性能和影响结构整体性能的因素,如局部屈曲、楔率、翼缘的宽厚比及腹板的高厚比等。试验结果表明,变截面门式刚架结构的破坏模式为形成3个"屈曲铰"的机构:2个铰位于梁的两个端部,1个位于梁跨中截面薄弱处;该种结构形式延性、耗能能力较差,但由于自重轻,地震作用力小,结构能较好的满足抗震设防要求。     

基于性能的偏心支撑钢框架抗震设计方法研究

偏心支撑钢框架的理想失效模式为每层耗能连梁均屈服,底层柱脚形成塑性铰,传统设计方法基于强度设计理论,很难保证结构的弹塑性受力状态。该文提出了偏心支撑钢框架基于性能的抗震设计方法(PBSD),该方法以结构的目标侧移和失效模式来预测和控制结构的非弹性变形状态,保证偏心支撑钢框架在大震作用下各层连梁均参与耗能,而其他构件仍保持弹性,即偏心支撑钢框架的层间侧移趋于均匀,避免结构薄弱层的出现,便于偏心支撑钢框架的震后修复。依据PBSD方法分别设计了10层K形和Y形偏心支撑钢框架算例,采用静力推覆分析和非线性时程分析验证该设计方法的合理性,分析结果表明:依据PBSD方法设计的偏心支撑钢框架的极限状态接近于理想整体失效模式,即结构非弹性变形主要集中在耗能连梁中发生,且各层连梁均参与耗能,没有薄弱层出现。该方法为偏心支撑钢框架的工程优化设计提供了参考依据。     

高强钢组合K形偏心支撑钢框架弹塑性状态的层剪力分布研究

高强钢组合偏心支撑钢框架结构中耗能连梁作为屈服构件采用普通钢（如Q345）,而非耗能构件采用高强度钢材（如Q460）,高强钢构件不仅有效降低了构件截面、节约钢材、降低造价,而且减弱了偏心支撑结构的刚度,使得层剪力分布状态与传统偏心支撑结构不同。为了研究这种新型结构在罕遇地震作用下的弹塑性层剪力分布状态,依据偏心支撑钢框架结构基于性能的设计方法设计了具有理想失效模式的5层、10层、15层和20层算例,并考虑了近场地震速度脉冲效应和远场地震加速度循环累计效应对结构的影响,采用动力时程分析方法计算结构在罕遇地震水准下的响应,根据结构弹塑性层剪力的平均值,提出了与我国规范相一致的弹塑性层剪力分布模式,并对比了已有的层剪力分布模式,该文建议的层剪力分布模式具有更高的精度,可为高强钢组合K形偏心支撑能量设计方法和塑性抗震设计理论提供参考依据。     

钢桁架的次弯矩和板件宽厚比

通过考察钢桁架拉杆和压杆在次弯矩作用下板件受压屈服而屈曲的可能性,阐明对拉杆板件的宽厚比没有必要加以限制。压杆的板件宽厚比也只是在很窄范围内,即杆件屈曲不起控制作用的情况下,需要从严控制。