交错桁架钢框架结构抗震设计方法研究

为实现交错桁架钢框架结构的延性设计,提高结构的抗震性能,通过研究桁架腹杆设计方法与结构层间位移角限值要求,提出了一种交错桁架钢框架结构抗震设计方法.首先分析了交错桁架钢框架结构中桁架的典型破坏机制,基于桁架空腹节间弦杆破坏的理想失效模式,提出了水平地震作用下桁架杆件的内力计算模型及罕遇地震作用下腹杆内力的调整方法;其次,基于桁架理想失效模式和极限变形能力,分析了罕遇地震下桁架层间位移角的组成,推导并提出了不同空腹节间距下结构的弹塑性层间位移角限值;最后,提出了水平地震作用下交错桁架钢框架结构抗震设计方法及流程.算例分析表明,采用本文提出的抗震设计方法,能有效地耗散地震能量,实现结构"强腹杆弱弦杆"和"大震不倒"的抗震设计目标.     

基于Pushover原理的钢框架静力弹塑性分析

Pushover分析是实现结构性态设计目标的方法之一,文章阐述了SAP2000中Pushover分析的基本原理,并根据我国最新的抗震规范,介绍了Pushover分析的计算步骤。在此基础上,利用1个钢框架结构实例进行说明,得出了包括底部剪力-顶部位移关系曲线、层间位移角和结构破坏塑性铰分布的分析结果,表明Pushover分析是当前对钢框架结构在罕遇地震下进行弹性塑性分析的有效方法。     

某超限框架结构厂房动力弹塑性分析及改进

采用SAUSAGE软件对某超限钢筋混凝土框架结构工业厂房进行罕遇地震下的动力弹塑性分析,研究结构在罕遇地震作用下的层间位移、基底剪力、楼层剪力、倾覆力矩以及构件损伤。分析结果表明:该结构在罕遇地震作用下层间位移角超限,框架柱进入比较严重损坏状态,不能满足"大震不倒"的抗震性能目标。在有限元数值分析模型中,采取在工业厂房两端和错层等薄弱部位增设钢支撑等措施对结构进行改进,并进行了罕遇地震作用下的动力弹塑性分析。对比两次分析结果可以看出,改进后结构顶层最大位移减小48. 56%,最大层间位移角减小28.99%,框架柱由比较严重损坏状态减轻至中度损坏状态,实现建筑物在大震作用下不至于倒塌的目标。     

钢框架-钢板墙和钢管混凝土柱-钢梁框架结构抗震性能对比分析

为满足建筑工业化的迫切需求，进一步拓展钢框架-钢板墙结构和钢管混凝土柱-钢梁框架结构2种典型结构体系在高烈度区的应用，以某高烈度地区保障性住房建设项目为结构方案原型，分别对其进行多遇地震下的反应谱抗震设计，并补充了弹性动力时程分析验算，同时对比分析了罕遇地震下2种结构的弹塑性抗震性能。结果表明，钢框架-钢板墙结构体系在地震作用下的侧移模式呈弯曲型，塑性铰主要出现在钢板墙附近的梁端和柱端，而钢管混凝土柱-钢梁框架结构体系侧移模式呈剪切型，塑性铰主要出现在结构中间层的梁端。2种结构体系均能够满足预期的抗震设计要求，适用于高烈度区的多高层民用建筑。     

空间钢网格盒式筒中筒结构地震弹塑性响应分析

为研究空间钢网格盒式筒中筒结构在地震作用下的弹塑性性能,利用有限元软件MIDAS建立结构数值模型,对其进行罕遇地震作用下弹性时程分析和弹塑性时程分析,并对结构顶点位移时程曲线、基底剪力时程曲线、楼层位移角等进行比较分析.通过结构弹塑性反应分析得到结构塑性铰损伤过程,得出该结构塑性铰发展及构件屈服顺序.结果表明:盒式筒中筒结构抗震防线明确,能够很好地实现基于性能的结构设计.     

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.     

某增层框架结构弹塑性地震反应分析

本文按照现行抗震设计规范，利用有限元分析软件ANSYS，对某增层框架结构进行了罕遇地震下弹塑性地震反应分析，得到了结构在罕遇地震作用下的内力和位移，找出了结构的薄弱部位，对抗震设计提出了几点建议．计算结果表明。结构能满足大震不倒的设防要求．     

基于性能的抗震框架位移及滞回耗能反应分析

本文采用基于性能抗震设计分析方法,讨论混凝土框架在罕遇7度和8度地震作用下的位移和能量反应,并与时程分析方法比较,讨论结构的抗震性能以及基于性能的能力谱方法分析混凝土框架结构抗震性能的可行性。     

钢筋混凝土巨型框架结构动力时程分析

文章运用有限元分析软件SAP2000对巨型框架结构进行地震反应的线性和非线性时程分析,比较宅腹式钢筋混凝土巨型框架结构与实腹式钢筋混凝土巨型框架结构的抗震动力响应;结果表明,在结构截面尺寸变化不大的情况下空腹式结构较实腹式结构地震反应小,但在罕遇地震下空腹式地震主框架柱先于实腹式主框架柱出现塑性铰,设计时应该对空腹式底层柱再采用进一步的抗震加强措施.     

地震波输入角度对钢网格盒式束筒结构响应的影响

为研究空间钢网格盒式束筒结构在地震作用下的弹塑性性能,采用ETABS有限元软件建立数值模型.通过改变地震波输入角度,对钢网格盒式束筒结构进行罕遇地震作用下弹塑性时程分析.从结构顶点时程位移、基底剪力、层间扭转角及各构件塑性发展进行对比分析,寻求对结构不利的地震波输入角度.分析结果表明:坐标轴方向并不是地震波作用的最危险方向,与结构X轴成45°左右的方向对该结构的影响最大;盒式束筒结构抗震防线明确,具有良好的抗震性能.     

框架结构隔震技术的应用及其经济性分析

文章以某栋框架结构为例,采用大型有限元分析软件SAP2000分别对其建立传统抗震结构、普通叠层橡胶支座隔震结构和铅芯橡胶支座隔震结构模型,通过在罕遇地震作用下对结构进行动力时程分析,得出3种结构的楼层加速度、楼层剪力和层间位移反应,并进行对比分析.结果表明,该框架结构在应用铅芯橡胶隔震支座时隔震设计效果明显,采用铅芯橡胶支座结构具有明显的社会效益和经济效益.     

水工框架结构在罕遇地震下的性能分析

水工框架结构承担着闸门启闭、宣泄洪水、保证大坝等主体工程安全的重要作用。相关规范对水工框架结构抗震性能的要求仅限于作动力分析,无法获知结构在罕遇地震下是否还能保持正常的功能。针对该问题,本文采用清华大学研究团队提出的纤维混凝土结构模型建立有限元模型,用动力时程法计算结构的动力响应,分析水工框架结构在罕遇地震下的动力响应。结果表明:在罕遇地震下,水工框架结构在梁柱节点及柱与基础连接处是最易受损的部位;启闭机所在大梁竖向变形超过规范允许的最大限值,导致启闭机无法正常工作,影响工程安全运行。因此,本文建议在进行水工框架结构设计时,充分考虑加强梁柱节点及柱与基础连接部位的抗震性能,并减小启闭机所在大梁的竖向变形,保证结构在罕遇地震下的正常功能不受损伤。     

超高层钢网格混凝土核心筒盒式结构动力弹塑性分析

为了研究超高层钢网格混凝土核心筒盒式结构在罕遇地震下的抗震性能,利用通用有限元软件ABAQUS建立了盒式结构的有限元模型。对钢网格的塑性变形和核心筒的损伤分布进行了研究,比较了结构弹塑性与弹性分析顶点时程位移和基底剪力。结果表明,新型盒式结构在罕遇地震作用下,钢网格梁产生了塑性变形,网格柱则基本保持弹性,大部分核心筒连梁损伤严重,底部核心筒也达到中等程度损伤。弹塑性顶点时程位移与弹性位移相比,峰值减小且出现了滞后的现象,弹塑性基底剪力也小于相应的弹性剪力。新型盒式结构的损伤和变形能满足大震不倒的性能要求。     

采用摩擦摆隔震支座的某营房地震响应分析

采用摩擦摆隔震支座对某部队营房的六层钢筋混凝土框架结构进行基础隔震设计。通过理论推导得到摩擦摆支座的初始刚度和等效刚度,利用有限元软件ETABS对结构进行动力时程分析。分析结果表明:在设防地震作用下,结构的层间位移角、层间剪力响应比抗震结构减小十分明显;在罕遇地震作用下,支座水平位移未超出限值,表明摩擦摆支座隔震效果显著。     

建筑结构基础隔震应用研究

利用大型结构有限元分析软件SAP2000对采用基础隔震框架结构在不同地震波作用下进行了动力时程分析,分析了基础隔震结构在地震作用下的位移、剪力,并与未隔震相同结构建筑的位移、剪力进行了对比,以评断隔震结构的减震效果,得到一些有意义的结论.结果表明,隔震结构在罕遇地震作用下仍处于弹性工作状态,具有优越的抗震性能.     

极罕遇地震下大底板双塔楼PC隔震结构抗震性能分析

为研究极罕遇地震作用下大底板双塔楼PC隔震结构的抗震性能,采用ANSYS有限元软件对大底板双塔楼RC隔震结构和PC隔震结构进行了有限元模拟.对比分析了罕遇、极罕遇地震作用下两种结构的楼层位移响应、底板应力分布等动力响应和能量耗散情况.结果表明:相比RC结构,PC结构的自振周期和楼层位移响应增大,顶层加速度减小,上部结构塑性耗能增加,损伤严重;极罕遇地震作用下,两结构的隔震层变形显著增大,但耗能能力相对降低,上部结构耗能占比增大,建议在隔震设计时考虑使用较大直径隔震支座;极罕遇地震作用下,两结构塔楼连接位置处的大底板应力峰值均明显增大,故设计时应对塔楼连接位置采取相应的加强措施.     

预应力混凝土框架结构的抗震设计方法研究

采用传统抗震设计方法设计的预应力混凝土框架结构,很难实现"强柱弱梁"的抗震设计原则,从而可能在罕遇地震作用下形成危险的柱铰耗能机制。文章将基于弹塑性分析的设计方法引入预应力混凝土框架结构的抗震设计中,旨在通过采用更为合理的抗震设计,使得预应力混凝土框架结构的"混合耗能机制"能够得以实现;最后对2榀预应力混凝土框架结构进行了设计,并对其抗震能力进行了分析。分析结果表明,采用文章介绍的抗震设计方法,能够实现预应力混凝土框架结构预定的耗能机制,且结构的位移响应和构件的变形能够得到控制,因而是一种更为合理的设计方法。     

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.     

拉链柱式中心支撑钢框架构件抗震设计方法

针对拉链柱式中心支撑钢框架结构中相关结构构件（拉链柱、支撑跨柱）设计方法研究较少、有关此类体系抗震性能如何还不十分明确的情况,提出了基于SRSS内力组合原则的拉链柱、支撑跨柱的设计经验公式。基于此建议设计了6层和12层拉链柱式中心支撑钢框架结构算例,并与悬挂拉链柱式中心支撑钢框架结构算例的自振特性、用钢量、多遇及罕遇地震下的动力响应等指标进行了比较。结果表明：两类算例的动力响应类似,均可满足抗震规范GB50011“小震不坏”、“大震不倒”的抗震设防目标。因按本文方法设计的结构用钢量较少,综合抗震性能较优,建议拉链柱以及支撑跨柱采用本文方法。     

极罕遇地震下框剪结构的混合减震控制

为进一步研究极罕遇地震下建筑结构的抗震性能,以框剪结构工程为例,选取7条地震动作为激励,在MIDAS软件中建立三维模型,在考虑性能的抗震设防下,采用粘滞阻尼器和防屈曲耗能支撑(BRB),对非减震结构和减震结构进行弹塑性动力时程分析,对比结构在极罕遇地震下的计算结果,并且研究极罕遇地震下的抗震性能。分析表明:结构层间位移角和层间剪力均有明显降低,减震效果明显,构件性能均有明显的改善,并且满足预期的性能要求。混合消能减震结构在极罕遇地震下有着很好的减震效果,能有效的提高结构整体的抗震性能,改善结构构件的损坏状态,提高结构安全性能。