隅撑支撑半刚接钢框架的Pushover分析

将隅撑支撑与半刚接钢框架结合形成的新型支撑钢框架称为隅撑支撑半刚接钢框架。为了研究其在地震作用下的破坏过程,采用有限元软件SAP2000进行了Pushover分析。研究结果表明,罕遇地震作用下,框架中的隅撑和斜支撑率先屈服,耗散大部分地震能量,从而保护了结构的主体构件框架梁和框架柱;梁柱节点的初始转动刚度对结构的抗震性能有很大影响,随着初始转动刚度的降低,结构的极限承载力也在降低,并且过低的初始转动刚度会改变结构塑性铰的发展顺序和结果,因此选择合适的初始转动刚度是隅撑支撑半刚接钢框架抗震设计的关键。     

半刚性连接钢框架频率的研究

通过对焊接连接、端板螺栓连接、角钢螺栓连接钢框架进行动力试验,同时结合工程实际设计的不同框架进行有限元模态分析,研究了框架层数、框架跨数,尤其是梁柱连接节点的转动刚度等参数对钢框架频率、周期等动力特性的影响.试验和理论分析表明:梁柱节点分别为焊接连接、端板连接、角钢焊接时,其结构的周期依次增大;半刚接钢框架的周期、频率介于刚接和铰接框架之间,节点存在的柔性将降低结构的自振频率,特别是对结构的基本频率影响较大.     

半刚性连接石油井架的动态特性研究

为研究焊接节点的半刚性对钻机井架结构动态特性的影响,通过组件法计算了节点初始刚度和极限弯矩的理论值.采用双向变刚度零长度螺旋弹簧模拟节点的半刚性,建立了半刚接井架的有限元模型并进行了自振特性和谐响应分析.与刚接井架对比表明:节点的半刚性对井架结构固有频率影响显著,随着连接节点刚度的减弱,井架低阶固有频率值呈现不断减小的趋势,而井架侧移和前倾趋势则显著增加,给井架安全带来一定隐患.     

柔性节点预制混凝土结构的动力反应

采用端部带转动弹簧的梁单元力学模型,对柔性节点预制混凝土框架结构的动力学特性及其在地震作用下的动力反应规律进行了系统研究.结果表明:结构自振频率随着节点相对刚度比的增加不断增大,当节点相对刚度比在0.1～10之间变化时,结构自振频率的变化十分明显.结构峰值位移反应随着节点相对刚度比的增加呈总体下降趋势,但下降趋势和程度受输入地震波能量分布特征的影响,并可能局部增大.随着节点相对刚度比的增加,结构在地震作用下的峰值加速度反应受输入地震波能量分布特征的控制,分布规律非常复杂.在工程中,应根据结构可能遭受的地震作用的能量分布特征,通过结构动力分析,确定节点的最优相对刚度比,以减小结构的动力反应.     

考虑节点刚度的预制混凝土框架结构分析

给出了考虑节点刚度的框架梁的力学模型,推导了用节点连接刚度系数表示的半刚接梁的单元刚度矩阵,以及半刚接梁在荷载作用下的内力计算公式,并利用位移法对一单层单跨框架结构的横梁弯矩及其抗侧刚度进行了讨论.算例结果表明:半刚性连接框架受连接柔性的影响,会使框架结构横梁的杆端弯矩减小,而跨中弯矩增加;结构整体的抗侧刚度则随着节点转动刚度的增加而增加;随着梁柱线刚度比的增加,节点刚度对结构抗侧刚度的影响也随之增大.当梁的线刚度与节点转动刚度的比值α>5,结构受力性能与节点铰接时相近,而当α<0.04时,节点连接可视为刚接.综上所述,节点转动刚度对结构在竖向荷载作用下的内力以及结构整体的抗侧刚度有较大的影响.     

有侧移半刚接钢框架二阶效应计算

分析了半刚接有侧移钢框架的二阶效应,推导了杆件考虑二阶效应的非线性的单元刚度矩阵。计算分析表明：半刚性节点连接的柔性增大了结构构件的二阶效应,对半刚性连接钢框架的工作性能有较明显的影响。钢框架设计要充分考虑不同类型节点半刚性特性和二阶效应的影响因素。     

半刚性端板连接多层钢框架的Push-over分析

由于缺乏计算理论和方法,大多数半刚性节点按刚性节点进行设计,对结构的静力分析、抗震性能等各方面的设计计算的影响很大.本文采用有限元分析方法,将半刚性连接节点视为弹簧单元,通过通用有限元软件Sap2000对一个半刚性端板连接的多层钢框架建立有限元模型并进行了模态分析、反应谱分析和Push-over(静力弹塑性)分析.结果表明,采用了半刚性端板连接的钢框架结构,相对于理想刚接的情况,结构在多遇和罕遇地震作用下结构的抗震性能明显变化.     

半刚接钢框架结构抗竖向连续倒塌动力响应分析

基于向量式有限元建立半刚接钢框架结构模型,考虑初始变形,采用将构件拆除前后的静力分析和动力分析全过程统一的瞬时卸载法．通过对一平面半刚接钢框架结构进行动力非线性分析,研究底层不同柱失效后剩余结构抗竖向连续倒塌动力响应,对比不同节点转动刚度对钢框架结构抗倒塌性能的影响．结果表明,节点转动刚度对钢框架结构抗竖向连续倒塌影响较大,因此在研究钢框架结构抗竖向连续倒塌时有必要考虑梁柱真实连接刚度．     

榫卯节点等效刚度对木结构抗震性能的影响

在分析木结构整体抗震性能时,若考虑填充墙等非结构构件对木结构刚度贡献,则可采用榫卯节点等效刚度分析模型;本文建立了包含榫卯节点的木结构平面内有限元模型,分析了在不同榫卯节点等效刚度取值条件下,木结构自振周期、地震内力及变形等变化规律;根据其影响程度及规律,将榫卯节点划分为刚接型、半刚接型以及铰接型三种榫卯节点等效分析模型。研究结果可为木结构古建筑的抗震性能研究提供理论参考。     

X型中心钢支撑混凝土框架地震反应特性

为了研究X型中心钢支撑钢筋混凝土框架结构体系地震反应特性,分别对5层、8层和12层钢筋混凝土框架和X型中心钢支撑钢筋混凝土框架模型结构的动力特性和弹性地震反应进行分析,探讨X型中心钢支撑对结构侧移刚度、自振周期、水平地震作用下结构内力分布的影响。研究结果表明:在没有明显增大结构重力荷载的条件下,支撑提高了结构侧移刚度,降低了结构自振周期,减小了水平地震作用下结构侧移和层间侧移角;支撑分担了部分楼层剪力,改变了结构的内力分布特点,降低了结构构件的内力,为实现"多道设防"的抗震设计原则创造了有利条件;X型中心钢支撑对钢筋混凝土框架结构地震反应的影响随着层数的增大而有所降低,与普通框架相比,5层、8层和12层支撑框架最大层间位移角的降低幅度分别为36%,24%和20%。     

半刚性连接钢框架的简化计算方法

采用已有的三参数力学模型模拟半刚性连接梁柱节点的弯矩-转角性能．根据小变形叠加原理,推导了半刚接梁单元杆端弯矩的计算公式以及不同情况下连接的转动刚度与弯矩传递系数．在此基础上,通过对钢框架侧移刚度和半刚接梁单元转动刚度的修正,提出了半刚接钢框架内力和层间位移的简化计算方法．算例结果表明：该计算方法可靠,可用于结构的初步设计和最终校核．     

设置耗能外挂墙板结构的抗震性能

外挂钢筋混凝土墙板作为工业化住宅的重要结构构件,其强度和刚度对主体结构的抗震性能有显著影响.运用有限元分析方法对设有外挂墙板的12层钢筋混凝土框架结构模型进行动力时程分析,分析结果表明设置外挂墙板后主体结构的抗侧刚度增加,自振周期缩短,抗扭性能明显提高;在多遇地震和罕遇地震作用下,相对于以往使用柔性连接未考虑外挂墙板的抗侧刚度和强度时,设置耗能外挂墙板考虑其抗侧能力后结构的最大层间位移总体上呈缩小的趋势,且相应的地震响应均呈一定程度的减弱.因此,工业化住宅的设计应合理考虑外挂墙板对主体结构抗震性能的影响.     

多层住宅新型复合结构空间动力性能分析

本文针对用于代替黏土砖住宅结构的新型＂人＂字支撑复合结构进行了空间动力性能分析,研究了新型复合结构用于多层住宅的抗震性能。首先,采用子空间迭代法计算出该空间结构的前十阶自振周期和振型,得出有支撑的复合结构方向刚度很大,且支撑还提高了复合结构体系的空间整体刚度;然后,对该结构体系采用反应谱方法求出结构在地震作用下的响应,结果表明该实例住宅的薄弱层均为第三层;在多遇地震作用下,梁、柱及支撑在最不利内力组合下的配筋在合理范围内。结果还表明新型复合结构用于多层住宅具有良好的空间动力性能。     

钢-混凝土组合楼板对钢框架结构抗震性能的影响

为了研究钢-混凝土组合楼板对钢框架结构抗震性能的影响,建立考虑楼板空间作用的梁-分层壳混合有限元模型和空框架模型.通过对两模型分别进行静力推覆分析和动力增量分析,揭示组合楼板对钢框架结构地震作用下弹塑性工作性能的影响规律.结果表明,组合楼板对梁产生增强作用,在地震作用下使结构抗侧刚度和抗侧承载力增大、结构周期和位移反应减小,但是考虑楼板组合作用的框架延性、滞回性能和耗能能力会降低,甚至可能改变结构预期的"强柱弱梁"的破坏模式,使结构偏于不安全.     

不同柱脚形式常规低层钢框架的损伤机理分析

为进一步研究常规低层钢框架结构的损伤机理,以柱脚形式和强柱系数为主要研究参量,设计12个等强的常规低层钢框架;其中,柱梁节点均刚接的CM模型有9个,柱梁节点刚接和铰接混合的UM模型有3个。对各模型进行弹塑性分析研究,结果如下:CM模型首层变形集中,随着强柱系数和柱脚嵌固程度减少,首层变形集中越明显;而UM模型的层间侧移角分布各层较均匀。为防止CM模型形成首层层破坏机制,在设防烈度地震和罕遇地震作用下,柱脚刚接时,强柱系数的需求大于1.3和1.7;当柱脚半刚接或铰接时,在设防烈度地震时需求的强柱系数为2左右,而罕遇地震时需求的强柱系数大于2。另外,CM模型主体结构的用钢量少于UM模型,同类模型中柱脚刚接模型最省材料。     

裙房—主楼结构体系动力特性及地震反应研究

利用ANSYS有限元分析软件对裙房—主楼结构进行EI Centro地震波作用下的抗震性能分析,采用子空间迭代法提取18阶模态,并分析了楼板厚度和剪力墙厚度变化对裙房—主楼结构动力特性的影响。结果表明:通过模态分析,裙房—主楼结构的振型主要是以水平振动和扭转变形为主;但随着楼板厚度的增加,结构自振频率减小;随着剪力墙厚度的增加,结构自振频率增加;通过瞬时分析,整个裙房—主楼框剪结构的顶部位移均随着地震激励的增大逐渐增大。     

下肋U型钢-混凝土组合空腹夹层板的动力特性分析

为了解下肋为混凝土外包U型钢的组合空腹夹层板的动力特性,将下肋U型钢按轴向刚度等效为混凝土,采用8节点弹性块体单元应用子空间迭代法求解自振方程计算了50个算例。结果表明:组合空腹夹层板的频率具有密集分布特点,振型与相同支承条件的实心平板类似;支承梁刚度增大有利于提高结构基频,但梁截面高度不宜大于跨度的1/14;基频随楼盖高跨比的提高而增大,结构高跨比可采用1/25~1/20;过大的肋刚度将使结构基频降低,因此肋截面高度可按网格尺寸的1/14~1/8采用;增大下肋U型钢的厚度对提高结构基频是有利的;过小的网格划分频数将降低结构整体刚度,网格长度不宜超过2.5 m;支承条件明显影响楼盖的动力特性,振动舒适度分析时应计及支座刚度影响,提高支座刚度是增大楼盖基频的有效措施。     

考虑滑移效应的钢-混凝土组合框架结构弹性地震响应分析

提出考虑滑移效应、楼板组合效应以及半刚性节点的组合框架梁单元刚度矩阵,运用MATLAB对组合框架进行弹性地震响应分析,研究了滑移效应、楼板空间组合效应以及半刚性节点连接对组合框架结构的自振特性和弹性地震响应的影响.通过改变组合框架梁刚度放大系数γ和剪力连接度τ的取值,研究这两个参数对组合框架的影响.数据分析结果表明:当γ5时,界面滑移能够较大影响组合框架,当γ5时,组合框架的位移幅值和频率变化都不大.组合框架的楼板空间组合效应在结构受力全过程始终存在,并且当τ5时对组合框架的作用也更明显.     

钢框架-带缝钢板剪力墙结构的地震响应

为确定钢框架-带缝钢板剪力墙在8度多遇和罕遇地震作用下的抗震性能,利用ADINA有限元软件,建立受荷条件相同的10层钢框架和10层钢框架-带缝钢板剪力墙模型,运用非线性分析方法对其在EL-Centro波、Taft波及人工波作用下的地震响应进行模拟分析。结果表明:震害不仅与地震波加速度峰值、持续时间有关,还与地震波波形有关;同种地震作用下,钢框架-带缝钢板剪力墙的薄弱层部位比钢框架的高,但同种结构在多遇和罕遇地震作用下的薄弱层部位大致相同;两种结构在8度地震作用下均未发生倒塌,且在同种地震波作用下钢框架-带缝钢板剪力墙的层间位移角小于钢框架,证明钢框架-带缝钢板剪力墙具有良好的抗震性能。     

某钢管混凝土框架-核心筒结构振动台模型试验

某钢管混凝土框架-核心筒结构高264 m,抗侧力体系由钢管混凝土外框架、钢板混凝土组合剪力墙和伸臂桁架3个部分组成.为了解此类结构在地震作用下的受力性能和反应特点,对该结构进行了1/30缩尺模型模拟地震振动台试验.通过分析模型结构在8度多遇、基本、罕遇地震和9度罕遇地震作用下的动力特性,对模型结构和原型结构的破坏模式、层间位移、楼层剪力等动力反应进行研究.结合大型通用有限元分析软件ETABS和ANSYS的分析结果,对原型结构的抗震设计提出了改进建议.研究结果表明:原型结构能够满足我国现行规范“小震不坏、大震不倒”的抗震设防标准,即使在9度罕遇特大地震作用下,仍然表现出优良的抗震性能.