框架—带防屈曲支撑钢连梁核心筒结构耗能能力分析

为分析带防屈曲支撑钢连梁新型结构体系耗能能力,以某框架—核心筒结构为例,其筒体部分剪力墙分别采用全楼层均为钢筋混凝土连梁和局部层间位移较大楼层采用带防屈曲支撑钢连梁而其余楼层为钢筋混凝土连梁的两种方案,采用能量分析方法,分析了两种方案在罕遇地震作用下的耗能能力。通过对比两种方案的能量时程曲线可知,带防屈曲支撑钢连梁结构体系能有效降低结构构件的塑性发展,减轻结构的破坏,保护主体结构的安全。带防屈曲支撑钢连梁结构体系具有良好的耗能能力。     

框架—带防屈曲支撑钢连梁筒体结构抗震性能分析

为分析框架—带防屈曲支撑钢连梁简体结构的抗震性能,以某框筒结构模型为例,其中简体部分分别采用了全部楼层为普通钢筋混凝土连梁、全部楼层设有普通钢桁架连梁、全部楼层设有带防屈曲支撑钢桁架连梁及局部侧移较大楼层设有带防屈曲支撑钢桁架连梁的4种方案,运用动力弹塑性时程分析方法,分析了4种方案在罕遇地震作用下的地震响应.计算结果表明,在全部楼层中设有带防屈曲支撑的钢桁架连梁方案与全部楼层均为普通钢筋混凝土连梁的方案和全部楼层设有普通钢桁架连梁的方案相比,结构的位移、速度、加速度以及底部总剪力都有不同程度的降低,只在局部侧移较大的楼层布置带防屈曲支撑钢桁架连梁方案与全楼层布置带防屈曲支撑钢桁架连梁方案相比,地震响应相差不大,也能起到较好的减震效果.     

高阻尼混凝土钢板暗支撑双肢剪力墙数值分析

在试验研究的基础上,用非线性有限元分析软件MSC.Marc对高阻尼混凝土带钢板暗支撑双肢剪力墙进行了低周反复荷载下的数值模拟,并分析了轴压比、配钢率、高宽比和连梁刚度等对高阻尼混凝土带钢板暗支撑双肢剪力墙承载力和变形性能的影响规律.分析结果表明,数值模拟结果和试验结果吻合较好,当轴压比大于0.4时,高阻尼混凝土钢板暗支撑双肢剪力墙的延性显著下降,相对暗支撑配钢率为0.96~6.73时,能较好地改善双肢剪力墙的极限承载力.连梁跨高比、高宽比主要影响双肢剪力墙的承载力和变形性能.研究结果对高阻尼混凝土暗支撑双肢剪力墙的地震弹塑性计算具有一定的参考价值.     

填充墙对装配式混凝土联肢剪力墙抗震性能的影响

制作了1个无填充墙的现浇混凝土联肢剪力墙试件和1个带填充墙的装配式混凝土联肢剪力墙试件,对两个试件进行低周反复荷载试验。通过观察各模型的破坏形态并对比分析它们的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性及耗能能力等,综合评价填充墙对装配式联肢剪力墙抗震性能的影响。结果表明:现浇混凝土联肢剪力墙试件的破坏形态为连梁部位的剪切破坏和墙肢部位的弯剪破坏,而带填充墙的装配式混凝土联肢剪力墙试件的破坏形态则为墙肢部位及填充墙部位的剪切破坏;带填充墙的装配式混凝土联肢剪力墙试件的刚度、承载力和耗能能力均高于无填充墙的现浇混凝土联肢剪力墙试件,其延性稍差于现浇混凝土联肢剪力墙试件。基于本次试验结果,建议在装配式混凝土联肢剪力墙结构设计中,应适当考虑填充墙对主体结构承载力与刚度性能的影响。     

混合联肢PEC墙结构简化力学分析模型及承载力计算

为克服钢筋混凝土墙肢底部易发生脆性破坏的缺点,提高联肢剪力墙结构的抗震性能,采用PEC剪力墙肢代替混合联肢剪力墙结构中的钢筋混凝土剪力墙肢,形成新型混合联肢PEC墙结构．通过改变钢连梁截面尺寸、PEC墙肢宽厚比以及楼层数形成3个系列共8个模型,研究了弹性耦连比和改变弹性耦连比的方式对混合联肢PEC墙结构滞回性能和应力分布的影响．结果表明：各个系列模型滞回曲线均饱满而稳定,未出现明显捏缩现象,证明混合联肢PEC墙结构抗震性能好、耗能能力强,适用于高烈度抗震设防地区;与已有联肢墙结构研究成果一致,弹性耦连比是影响混合联肢PEC墙结构整体性能的主要因素,并不会因为实现方式不同而影响结构应力分布规律;为保证结构达极限承载能力状态时各层钢连梁均发生剪切屈服并充分发展塑性,同时避免受拉侧墙肢发生延性较差的小偏心受拉破坏,应控制弹性耦连比小于等于70%;基于有限元模型分析结果,探讨了混合联肢PEC墙结构受力机理,建立了结构简化力学分析模型,给出了极限承载力计算公式;试验及有限元模型分析结果与理论计算结果误差在15%以内,且均为理论值偏低,证明本文提出的混合联肢PEC墙结构极限承载力计算公式精度较高且...     

联肢剪力墙的弹塑性有限元分析

联肢剪力墙在地震作用下的非线性分析具有重要的研究意义,根据高层建筑结构联肢剪力墙的特点,将两元件墙单元与多弹簧连梁单元组合,对钢筋混凝土联肢剪力墙作弹塑性有限元分析.采用应变硬化的弹塑性应力应变关系描述钢筋,引入约束影响系数以考虑连梁箍筋对混凝土应力应变关系的影响,提出一种可以反映连梁弹塑性剪切变形的计算模型.验证了同济大学一组联肢剪力墙试验,计算结果与试验结果相符证明了模型的有效性.但滞回模型的骨架曲线有待进一步改进,以考虑下降段的影响.     

带可更换连梁的新型联肢剪力墙的设计与分析

提出了一种新型可更换连梁,在连梁中部设置耗能部件,地震时塑形变形集中在耗能部件(可更换段),震后方便更换,非更换段在地震作用下不屈服.介绍了可更换连梁的设计方法,并对带有可更换连梁的新型联肢剪力墙和传统联肢剪力墙进行了时程分析和对比.分析结果表明:在小震作用下,可更换连梁没有屈服,对墙肢提供约束,在中震和大震作用下,可更换连梁屈服,其塑形变形集中在可更换段,非更换段保持弹性;与传统联肢剪力墙相比,新型联肢剪力墙的抗震性能显著改善.最后,提出了新型连梁变形与层间位移角的关系,为可更换段的设计提供依据.     

短肢剪力墙结构形式分析

在分析联肢剪力墙和壁式框架受力特点的基础上,提出了一中新型的短肢剪力墙结构形式,它既克服了联肢剪力墙墙肢弯矩过大的缺点,又克服可壁式框架连梁刚度过高的不足.该种形式的短肢剪力墙不仅具有较佳的力学性能,而且能充分满足建筑使用功能要求,是一种短肢剪力墙结构的合理形式.     

双肢剪力墙连梁配筋的设计研究

通过两种不同方式配筋连梁的剪力墙受力分析,阐述了采用斜向加筋连梁能提高双肢剪力墙抗震能力,有利于地震区剪力墙结构体系的应用。     

空间联肢剪力墙结构抗侧力分析

本文提出空间联肢剪力墙结构抗侧力的一个分析方法。分析中,把墙肢间的连梁(或楼板)视作沿高度连续的连结带,而墙肢则按薄壁杆件理论分析。本文的方法,实质上是作者在文章中所提出的分析平面联肢墙的方法的推广。     

波形钢腹板抗剪性能的研究

为了研究波形钢腹板的抗剪受力性能,首先设计了4根波形钢腹板H型钢梁并进行屈曲加载试验,掌握了波形钢腹板屈曲的基本特征;统计国内外已建波形钢腹板组合桥的波形钢腹板尺寸参数、并对弹性屈曲强度的计算进行了分析,建议了弹性屈曲强度简化计算公式和适用范围;考虑局部弹性屈曲强度要小于整体弹性屈曲强度等参数范围,合理选取一批试验数据对Yi、聂建国等提出的波形钢板非线性剪切屈曲强度计算公式进行了对比分析,并通过ANSYS有限元程序对本文部分试验结果进行了分析验证.结果表明:波形钢腹板主要承担剪力且剪应力沿高度均匀分布;几何初始缺陷对其剪切屈曲强度的影响较明显;在工程应用范围内,文中建议的弹性屈曲强度和非线性剪切屈曲强度公式与试验值和有限元分析值吻合较好,精确度较高,可供工程设计参考.     

新型自复位钢桁架梁的设计及参数分析

针对设置于不同部位、不同类型耗能元件的新型自复位钢桁架梁,理论推导了设置蝶形软钢阻尼器时,梁端对应于恢复力曲线特征点处的刚度和临界弯矩计算公式。在对比分析蝶形软钢阻尼器和防屈曲消能杆的自复位钢桁架梁抗弯刚度和耗能能力的基础上,确定了设置防屈曲消能杆的自复位钢桁架为较优结构方案。以预应力筋面积和初始应力、SC参数作为评价自复位钢桁架梁自复位性能和耗能能力的重要参数,通过数值分析研究了这些参数对自复位钢桁架梁抗震性能的影响规律,确定了最优参数取值范围,给出了设计方法,为该类构件的设计提供参考建议。     

开孔三重钢管防屈曲耗能支撑有限元分析

 开孔式三重钢管防屈曲耗能支撑是一种性能良好的耗能减震构件,本文介绍了开孔式三重钢管防屈曲耗能支撑的构造,设计了10组不同开孔形式和尺寸的三重钢管防屈曲耗能支撑构件,并采用ANSYS及ABAQUS软件对其进行有限元分析,研究不同开孔及间隙对此种防屈曲耗能支撑滞回耗能性能以及承载力的影响。研究表明：开孔式三重钢管防屈曲支撑的滞回性能稳定、耗能能力强、屈服点发生在预设区域;开孔形式和孔长对防屈曲支撑的性能有影响;开孔式三重钢管防屈曲耗能支撑套箍效应明显低于不开孔三重钢管防屈曲耗能支撑;当间隙不为0时,芯材管开孔后支撑的承载力并没有下降。     

多层屈曲约束斜撑钢框架静动力抗震设计

为简化多层钢框架结构在强震作用下的弹塑性时程分析,并从能量与层间位移的角度建立评价关系式,以屈曲约束支撑水平力分担率β为主要研究参数建立6个多层屈曲约束斜撑钢框架模型,对各模型静动力弹塑性分析结果进行比较研究。计算分析表明,当β为20%～60%时,各模型各层的层间位移、屈曲约束斜撑的的塑性变形能量分布以及层滞回曲线关系的静力分析值与弹塑性时程分析值基本吻合,其静力分析能够比较准确的评价强震作用下地震反应效应,其设计可采用修正底部剪力法。     

殷占忠1,2,张素峰1,孙源1,王立功1

基于Opensees程序对原框架和增设改进型双钢管约束屈曲支撑进行加固的钢框架进行Pushover分析和非线性时程分析,对两者的抗震性能进行比较。得出以下结论：加固后的钢框架刚度和强度明显提高,顶层侧移比减小而底部剪力比增加较小;地震作用下,加固后的框架破坏程度远小于原框架,所产生的塑性铰主要集中在中间跨梁和支撑处,避免了其它构件发生破坏。说明对原框架增设改进型双钢管约束屈曲支撑进行加固,可提高结构的抗震性能。     

屈曲约束支撑铰接钢框架结构体系抗震性能

基于利于结构安装和抗震修复以及屈曲约束支撑的特点,采用梁柱铰接钢框架承受竖向荷载、屈曲约束支撑抵抗水平荷载的结构体系,并推导了这种结构体系的楼层弹性和弹塑性抗侧刚度.采用双线性模型模拟屈曲约束支撑的滞回性能,采用时程分析方法分析了屈曲约束支撑铰接钢框架结构体系的抗震性能、弹性及弹塑性地震反应特征.结果表明:多遇地震下,结构楼层位移反应基本呈线性关系,层间位移角分布比较均匀;罕遇地震下会出现薄弱层现象,但各层支撑都会屈服耗能.除底层以外,楼层剪力主要由支撑承担,而底层框架柱承担的楼层剪力比例会增大;框架梁和柱在各级地震下都处于弹性状态;屈曲约束支撑铰接钢框架结构体系具有较好的抗震性能.     

多因素耦合影响下的杆系结构几何非线性分析

通过分析横向剪切对梁单元的影响、轴心力的二次影响以及约束扭转时翘曲引起的二次剪应力效应 ,引入了翘曲函数及三次多项式的扭转模式 ,得出了 7个自由度的杆系结构精确模型 .在几何非线性分析中 ,考虑了轴向荷载、平面弯曲、剪切、约束扭转翘曲以及荷载 -变形各效应的耦合 ,基于此建立了变形状态几何非线性分析的切线刚度矩阵 .利用建立于弧长法基础上的球面显式迭代 -增量法 ,进行了空间结构的几何非线性全过程分析 .     

K型偏心支撑钢框架支撑的设计研究

为研究不同支撑刚度K型偏心支撑钢框架的抗震性能,对5个具有不同支撑截面的试件进行了非线性有限元分析。结果表明:为保证耗能梁段先行剪切屈服而支撑不屈曲,支撑应具有足够的刚度;支撑长细比较小的试件滞回性能较好,而长细比过小则会降低结构的延性和耗能性能;对于长细比较小的支撑,其翼缘宽厚比应严一些,而腹板高厚比则可适当放宽;支撑斜杆与横梁的连接焊缝发生断裂破坏的可能性较大,在施工中应对该处焊缝的焊接质量进行严格控制。并根据有限元模拟结果提出了设计和施工建议。     

国产TJI型屈曲约束支撑的研制与试验

采用国产Q195/Q235钢材开发研制了一种新型屈曲约束支撑,即TJI型屈曲约束支撑.给出了支撑的设计方法和构造要求,以及支撑芯板材料性能要求与支撑性能标准;对TJI型屈曲约束支撑进行了往复加载试验.结果表明,此种屈曲约束支撑具有很好的滞回特征和耗能性能,是一种十分有效的耗能构件,可以大大提高建筑结构的抗震性能.