防屈曲支撑混凝土框架结构抗震性能试验研究

设计制作了三榀侧移刚度相同但防屈曲支撑及框架截面形式不同的混凝土框架,分别为普通梁单斜撑、宽扁梁单斜撑、普通梁人字撑,对其进行拟静力试验,研究了防屈曲支撑混凝土框架的抗震性能,包括混凝土结构的开裂及其发展状况、荷载-侧移滞回曲线、刚度退化、骨架曲线、防屈曲支撑水平荷载-轴向变形曲线等。研究结果表明：设计的防屈曲支撑及混凝土框架具有优异的协同工作性能,水平荷载-侧移滞回曲线饱满,防屈曲支撑可在较小层间位移角时进入屈服消能状态,在大位移下不失效,耗能稳定,能显著增加结构阻尼,有效降低地震反应,改善结构性态。所设计的框架节点、预埋件及连接构造受力可靠。图17表6参13     

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。     

附加减震钢框架的加固混凝土框架结构抗震性能试验研究

为提高既有混凝土框架抗震性能,在不显著增加既有结构构件受力的同时,在混凝土框架外部增设钢框架并设置屈曲约束支撑。设计并制作1榀纯混凝土框架和2榀设置附加减震钢框架的混凝土框架,通过低周往复加载试验,研究其开裂和破坏状态、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、等效阻尼比以及钢筋混凝土梁、附加钢框架的应变发展等。试验结果表明：增设附加减震框架后,结构破坏机制更加合理,屈曲约束支撑耗能性能稳定,加固后结构的滞回曲线饱满;采用外部附加钢框架加固钢筋混凝土框架,可提高既有混凝土框架结构的受剪承载能力至3倍以上,既有结构、外部附加钢框架和屈曲约束支撑可协同工作,在设防目标下可避免混凝土柱发生压剪脆性破坏;最后对附加减震框架改进连接构造设计提出了建议。     

装配式地铁车站结构榫槽接头压弯性能研究

与传统的现浇地铁车站相比,装配式地铁车站具有施工进度快、对周边环境影响小、成本在大规模建造时低的特点,具有很好的社会效益、经济效益及环保效益。结合国内首个明挖预制装配式地铁车站项目—长春地铁袁家店车站结构的榫槽连接构造,建立了车站节点的ABAQUS有限元模型,并通过试验验证了数值模拟结果,接着利用有限元模型对设计的榫槽节点的压弯力学性能进行了分析研究。发现设计的榫槽接头具有挠曲偏转并保持抗弯承载力的特点,可增加合理拱轴的自适应能力。研究还给出了该类榫槽压弯节点在不同轴力工况下开裂、钢筋屈服、弯矩-挠度关系曲线。为今后装配式地铁车站结构建模、设计计算及非线性有限元分析提供了参考依据。     

布置不同支撑结构的非弹性扭转效应分析与试验研究

为研究布置普通钢支撑或防屈曲支撑结构在地震作用时的非弹性扭转问题,以某对称的框架-支撑结构为实例,加工设计了对比试验模型并进行振动台试验,同时建立某不规则工程结构的有限元对比模型并进行弹塑性时程分析。根据试验现象、层间扭转角曲线和构件内力变化等综合评价结构非弹性扭转效应。研究结果表明:即使在对称结构中也会出现非弹性扭转突增现象,而普通钢支撑压曲失稳是导致该现象的主要原因;防屈曲支撑能够有效减控结构非弹性扭转危害并改善承重构件内力分布情况。     

空间组合式住宅塔楼结构抗震性能研究

针对具有自身特点的空间组合式住宅塔楼的抗震性能进行了模拟地震振动台试验研究。建立了结构计算模型,完成了结构静力计算、模态分析、地震反应分析。研究了结构的抗震性能。揭示了结构层间侧移刚度的空间分布特点以及各抗侧力结构之间协同工作的特点。对改进这类结构的抗震设计提出了建议。     

基于单元应变模态差的网架结构损伤诊断研究

对具有一定程度损伤的网架结构来说,常规的结构有限元分析或实验模态分析得到的位移模态和频率难以有效地反映结构的损伤状况。为了提高诊断效率与诊断结果的可靠性,根据空间杆系结构的受力特点,利用两节点空间铰接杆单元有限元法,由节点位移模态推导出单元应变模态,提出采用结构损伤前后的单元应变模态差作为网架结构损伤定位的识别指标,并以损伤单元应变模态的差值大小确定损伤程度。通过对一个典型网架结构的数值模拟研究表明:该方法能够在低阶模态条件下,有效识别网架结构不同位置和程度的局部损伤;且在一定噪声水平下具有较强的鲁棒性,适用于实际观测条件下的网架结构损伤定位。     

带支撑的无楼板钢框架单元抗震性能

为解决大型工业厂房钢支撑无楼板钢框架结构单元抗震性能不佳的问题,通过试验和数值模拟研究其抗震性能和破坏机理.设计制作了1∶4模型试件,进行静力反复加载试验和非线性仿真计算与分析.通过与试验结果对比和分析,验证有限元建模的合理性.在此基础上研究支撑焊接缺陷对框架承载力和延性的影响,分析钢支撑无楼板钢框架单元中横梁刚度对结构单元抗震性能的影响,揭示支撑和框架协同工作机理,对结构设计提出改进建议.     

防屈曲支撑在钢筋混凝土高层建筑中的安装技术

结合北京工业大学中蓝公寓防屈曲支撑的应用及安装工程,针对防屈曲支撑安装工程的特点和难点,采取了具有针对性的预埋件、节点板、防屈曲支撑的安装技术以及质量控制检查等一系列措施,实施效果良好。该技术的应用有效保证了防屈曲支撑安装工程的施工进度、质量及安全。     

防屈曲支撑混凝土框架抗震性能非线性有限元分析

基于非线性有限元软件ABAQUS,对设置防屈曲支撑的混凝土框架在单向水平荷载作用下的骨架曲线进行了非线性有限元模拟分析,并与试验结果进行了对比。分析过程中混凝土采用损伤塑性模型,钢材采用硬化弹塑性模型,采用位移增量法进行控制加载。在试验基础上进行的非线性有限元分析,分析了结构内部受力过程、内力分配及重分配规律、改进内部配置、优化结构设计,可为进一步研发、改进内部构造提供模型基础等,弥补了试验试件不能过多,应变片被损坏等不理想情况。