Y形高强钢组合偏心支撑框架结构基于性能的塑性设计方法研究

Y形高强钢组合偏心支撑框架结构（YEBF）的耗能梁段采用屈服点较低的钢材,框架梁、柱采用高强度钢材,采用高强钢可有效减小构件截面,节约钢材,降低造价。现行设计规范中偏心支撑结构基于弹性理论进行设计,采用内力放大系数的方法保证结构在罕遇地震下耗能梁段进入塑性,其他构件保持弹性,结构的弹塑性变形可能过于集中而出现薄弱层。该文提出了采用基于性能设计方法（PBPD）设计剪切屈服型耗能梁段YEBF结构（S-YEBF）,以目标位移和理想的整体破坏模式为作为预测和控制结构弹塑性受力状态的性能目标,保证结构在罕遇地震作用下各层耗能梁段均能参与耗能,使结构层间侧移角分布趋于均匀,避免出现薄弱层。根据PBPD方法设计了多层S-YEBF结构,对其1/2缩尺模型进行了振动台试验以评估其抗震性能。通过非线性静力推覆分析和动力时程分析对比了分别采用PBPD方法和传统设计方法设计的10层S-YEBF结构算例的抗震性能。结果表明：采用PBPD方法设计的S-YEBF结构具有良好的抗震性能,结构呈较为理想的整体破坏模式,在罕遇地震作用下,各层耗能梁段均参与耗能,层间侧移角沿结构高度方向分布较均匀;与传统设计相比,PBPD方法设计的S-YEBF结构层间侧移角分布更均匀,并且可节省一定的钢材;PBPD设计方法可以为S-YEBF结构的工程设计提供参考。     

高强钢组合K形偏心支撑钢框架抗震性能混合试验

为进一步研究混合试验方法的有效性以及高强钢组合K形偏心支撑钢框架的抗震性能,建立了一套基于OpenFresco试验平台的混合试验系统,进行了一个1：2缩尺的3层高强钢组合K形偏心支撑钢框架结构模型的混合试验。首先通过小工况的预加载研究试验系统的有效性,分析了试验子结构的位移加载精度,作动器加载时差。然后对试件进行正式的混合试验加载,分析了高强钢组合K形偏心支撑钢框架结构在不同工况下的自振频率、位移反应、水平地震作用、滞回性能以及关键部位应变。结果表明：作动器加载位移峰值与计算位移峰值比较接近,最大相对误差为13.60%,各工况下作动器平均每步的加载时差保持在20 ms左右;随着地震波加速度峰值的增大,模型的自振频率下降,刚度出现了一定的退化。各层的变形主要产生在消能梁段的腹板处,以剪切变形为主。模型结构在多遇地震和罕遇地震作用下的最大层间侧移角分别为1/1068和1/197,符合抗震设计规范对层间侧移角限值。综上,基于OpenFresco试验平台的混合试验系统能够较好的反应结构的地震响应,高强钢组合K形偏心支撑钢框架结构具有良好的抗震性能。     

混合联肢部分外包组合剪力墙抗震性能试验研究

为满足高层建筑对抗震性能及装配性能的要求,提出一种混合联肢部分外包组合剪力墙结构。通过对一榀三层对称双肢2/3缩尺试件的低周反复加载试验,观测混合联肢部分外包组合剪力墙结构在循环荷载作用下的破坏全过程,分析试件的滞回性能、承载力、延性、刚度退化、耗能能力及连梁转动能力。研究表明:混合联肢部分外包组合剪力墙结构的滞回曲线饱满而稳定,没有明显的捏缩现象,该试件正反向位移延性系数平均值达到3.65,抗震性能及协同工作能力良好;剪切型钢连梁的损伤集中在连梁腹板处,极限塑性转角达到0.05rad;由于墙肢中部区格翼缘的设置,限制墙肢底部混凝土剪切裂缝的发展,剪力墙破坏的主要形式为弯曲破坏;钢连梁及型钢部分外包组合剪力墙均表现出优良延性和耗能能力;结构极限层间侧移角达到1/45,超过罕遇地震下规范限值要求。按照整体结构屈服时耦连比为45%设计的试件,塑性铰的发展满足"强墙肢弱连梁"的规律。基于试验结果,利用有限元软件ABAQUS进行拟静力分析,与试验吻合较好。     

高强钢组合K形偏心支撑框架抗震性能对比研究

为研究不同强度组合、不同层数高强钢组合K形偏心支撑框架结构(K-HSS-EBFs)的抗震性能,设计了10层、15层和20层三组不同强度组合的K形偏心支撑框架结构算例,选取10条地震记录对其进行动力时程分析,得到各算例在不同水准地震作用下的层间位移角,耗能梁段转角和塑性应变.研究表明:K-HSS-EBFs的层间侧移角沿结...     

钢构件在循环大应变作用下的有限元分析

采用混合强化本构关系、剪切厚壳单元及U.L.方法对钢构件循环加载进行了有限元 分析,并编制了相应的计算程序,用于模拟地震作用下钢构件的滞回性能。通过与其它分析 方法及试验的分析比较,证明了该程序具有较高的精度,适用于板、壳及组合体的强度和稳 定及循环加载问题的分析。     

交错桁架典型节点设计

为了促进交错桁架体系早日在我国有工程应用,对交错桁架体系节点构造和设计作了研究,给出了节点构造详图和设计建议,这些详图和建议对该体系的设计有一定的参考价值.     

高耦连比新型混合连肢墙结构滞回性能拟静力试验研究

为研究高耦连比对含型钢边缘构件混合连肢墙结构滞回性能的影响,进行了一个耦连比为45%的5层含型钢边缘构件混合连肢墙结构1/3缩尺模型拟静力试验。基于试验结果,从结构的承载能力、刚度退化、位移延性、耗能能力及破坏模式等方面评价了结构的抗震性能。研究表明:耦连比为45%的混合连肢墙体系在一定程度上降低了墙肢底部弯矩,钢梁的变形能力较强,各层连梁成为沿墙体全高设置的一种耗能构件,扩大了能量耗散的范围,是一种典型的多重抗震设防体系,满足了抗震设计中对于延性的要求,得到的滞回曲线为稳定的梭形。与耦连比为30%试件的试验结果对比表明,耦连比较高时墙肢裂缝分布较为分散,结构上部出现了微小的反向弯曲现象,钢连梁塑性发展更充分,对结构整体抗震性能的贡献提高。     

节点支撑对单层单跨轻型门式刚架结构抗震性能影响研究

轻型门式刚架结构由于自重较轻,传统观点认为地震作用对其影响较小,但从近期国内外发生的数次强地震破坏情况发现,该结构依然会发生破坏。基于门式刚架整体拟静力试验结果,提出一种抗震构造措施:具体为梁柱节点区域增设支撑,通过支撑连接,节点域的受力更加合理,整体结构的承载力得到提高。通过有限元软件对节点支撑门式刚架进行滞回模拟,得到结构的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性及耗能能力等,并与不设支撑的门式刚架进行比较发现:带节点支撑的门式刚架破坏形式发生明显改变,应力分布更加合理,极限承载力提高20%以上。门式刚架良好的抗震性能体现在较高的承载力上,节点支撑可有效提高整体结构的承载力,且构造简单,施工方便,具有较好的工程应用意义。     

角钢加固剪力墙墙肢底部试验研究

为解决地震后剪力墙的修复问题,使以前建造的剪力墙符合修改后的抗震规范的要求,提出了用角钢对剪力墙进行加固的措施。通过试验研究其加固前和加固后剪力墙的承载力、滞回曲线等参数,证明采用角钢对剪力墙墙肢底部进行加固是一种很好的措施,能为类似的加固工程提供参考。     

变截面门式刚架端板平放试验分析

本试验对一组三个1:2的门式刚架端板平放试件加载至破坏,获取全过程应力-应变的滞回性能曲线及不同现象的破坏。通过对比分析,从而得到门式刚架端板平放受力性能,以及指出在设计时所应注意的问题。