耗能腋撑对钢筋混凝土框架抗震加固性能分析

为了减小强烈地震作用下钢筋混凝土框架梁柱节点的损伤破坏,在不影响建筑使用空间的前提下,提出在梁柱节点区附近设置耗能腋撑,改善框架结构的抗震性能.以一榀普通单层钢筋混凝土框架结构为研究对象,耗能腋撑采用防屈曲支撑,对框架结构进行低周反复数值模拟试验研究,并变化耗能腋撑布置方式,研究耗能腋撑对框架抗震性能影响.计算结果表明,带耗能腋撑框架滞回曲线饱满,框架结构的强度与刚度退化得到减缓,延性系数提高了53%;随着耗能腋撑与梁端距离或夹角的增大,框架结构的初始刚度与承载力均得到提高,两者分别提高了48%和39%,其延性系数最大可达到8.66;而耗能腋撑与梁的夹角对框架结构的刚度退化系数影响并不显著.耗能腋撑有效地改善了钢筋混凝土框架的抗震性能.     

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。     

悬臂梁段拼接节点耗能的刚性钢框架时程分析

在带悬臂梁段拼接的刚性钢框架中,如果将梁的高强螺栓拼接节点设计得弱一些,可以利用其摩擦消耗地震能量文中首先根据已有的节点试验研究,提出该类拼接节点2种典型的滞回模型,并通过对试验构件滞回性能的数值模拟,验证所提出模型的有效性将该模型用于模拟框架结构中的拼接节点,利用SAP2000对框架结构进行弹塑性时程分析,研究耗能拼接节点对框架结构整体抗震性能的影响研究结果表明,利用拼接耗能的钢框架可以提高结构的耗能能力,从而改善结构的抗震性能     

巨型钢框架节点基于性能的研究

基于性能的设计方法是当前结构设计的发展趋势,在基于性能的结构设计方法中,节点的行为参数确认与性能评估是重要的组成部分,而节点的相关判断准则不能脱离结构而存在.巨型钢框架节点受力较复杂,为了得到基于整体结构的巨型钢框架节点的性能指标:①建立了巨型钢框架有限元分析模型,选择了6个具有代表性的节点,采用ANSYS中的实体单元SOLID45建模,其余杆件采用梁单元BEAM188建模;②对整体结构采用位移加载的方式,以巨型钢框架结构的位移性能为控制指标,分析巨型钢框架节点在不同位移性能指标下的力学性能,从而建立了基于整体结构的巨型钢框架节点的性能指标.     

狗骨式钢框架子结构节点的累积变形及耗能能力

目的研究在不同加载制度下狗骨式钢框架子结构中节点的累积塑性转角、累积延性比及累积耗能能力的计算方法,为钢框架结构基于性态的抗震设计理论提供参考.方法基于所完成的6榀狗骨式钢框架子结构的拟静力试验,给出了钢框架子结构中典型狗骨式节点的滞回曲线,归纳了所有狗骨式节点的破坏模式、累积塑性转角、累积延性比及累积耗能能力,重点考察加载制度、板件宽厚比对其性能的影响.结果钢梁板件宽厚比对钢框架子结构中狗骨式节点的显著屈服转角有一定影响,钢梁板件宽厚比越大,则狗骨式节点越易发生先屈曲后屈服现象.加载制度对钢框架子结构中狗骨式节点的累积塑性转角及累积耗能能力有显著影响,所施加的循环位移越小,其累积塑性转角及累积耗能能力越大.结论通过统计分析回归了狗骨式节点的累积塑性转角、累积延性比及累积塑性耗能能力的计算公式,对提出狗骨式钢框架结构基于性态的抗震设计方法具有指导意义.     

自复位耗能支撑滞回特性及钢框架抗震性能分析

为验证利用组合碟簧复位、摩擦装置耗能的自复位耗能支撑(DS-SCEDB)工作性能,对一根长为1.6 m的DS-SCEDB构件进行了拟静力试验,研究了其拉压对称性、耗能以及复位能力,并建立能够考虑初始残余变形的支撑分段简化模型.采用LS-DYNA有限元软件,对该恢复力模型进行二次开发,对比分析支撑有无初始残余变形两种情况...     

内嵌墙板-钢框架新型连接节点抗震性能分析

为了使墙板与钢框架的连接节点可以适应不同变形要求,提高抗震性能,对U型卡节点进行柔性改进设计,提出一种新型连接节点。采用ABAQUS有限元软件,对单跨钢框架结构新型连接节点模型进行模拟分析,研究限位孔孔径比和板厚对钢框架整体结构极限承载力以及刚度等力学性能的影响。研究表明：设置合理的限位孔对墙板整体的受力有较好的缓冲作用,随着孔径比的增大,滞回曲线更加饱满,水平承载力和刚度有所提高;墙板厚度的变化会影响墙板应力的大小,较小的墙板厚度有利于提高整体结构的抗震水平,水平承载力和整体刚度也会有所增大。     

新型钢框架焊接节点抗震性能试验与数值分析

为提高钢框架焊接节点的抗震性能,提出一种盖板加强与腹板开孔削弱并用的新型节点构造形式. 对4个不同构造形式的钢框架焊接节点试件（标准型、盖板加强型、腹板开孔削弱型、新型）进行了低周往复加载试验及有限元分析,对比研究了梁端局部构造形式对钢框架节点破坏模式、滞回性能、承载力、刚度退化、延性及耗能能力的影响. 结果表明：相比标准节点,采取局部构造措施的节点均实现了塑性铰外移,使得破坏模式由梁柱连接焊缝处脆性破坏转换为梁局部塑性破坏;塑性变形能力及耗能能力显著提高;塑性应变累积加剧板件局部屈曲,造成强度、刚度逐步退化,抗震性能更优越. 新型节点在承载力、刚度基本不变的前提下,延性及耗能能力分别增加了20.0%、27.9%,验证了该类节点的可行性. 文中建立的基于应力三轴度损伤准则的有限元模型可有效预测各类型钢框架焊接节点在循环荷载作用下的受力性能.     

高强度钢材钢框架梁柱节点抗震性能研究

本文对Q690钢材钢框架梁柱连接节点的抗震性能进行了研究,采用Abaqus软件对相关论文中试验进行分析与验证。在确保模拟分析准确的同时对结构模型采用高强钢形式分析,并对节点初始转动刚度、受弯承载力、滞回性能等进行了讨论,分析高强钢梁柱连接抗震性能的影响因素。结果表明:顶角钢加劲肋能够使构件受弯承载力提高101%,初始转动刚度提高102%,使用高强钢构件塑性承载力提高32%。     

基于IDA的带耗能腋撑转换框架地震易损性分析

基于普通和带耗能腋撑钢筋混凝土转换框架结构的增量动力分析,对两者开展地震易损性研究,并建立其易损性曲线方程,评估带耗能腋撑钢筋混凝土转换框架结构的抗震可靠性,分析防屈曲耗能腋撑对钢筋混凝土转换框架结构破坏机制的影响.研究表明,防屈曲耗能腋撑可显著地降低钢筋混凝土转换框架结构处于不同破坏状态的超越概率,降幅为5％ ～ 8...     

钢框架装配式节点研究进展

装配式钢结构是近几年钢架建筑研究的重要内容,装配式钢结构通过螺栓连接来实现施工现场的快速装配,保证施工效率提高施工质量,是钢结构建筑行业发展的重要保障。为此,国内外学者通过改善钢结构梁柱节点的连接形式实现构件模块化,而装配式钢结构的设计以提高节点的抗震耗能能力为前提。研究结果表明:采用全螺栓拼接形式易于提高节点的延性和耗能能力;梁端削弱型的节点和柱端加强型节点都可以提高钢框架在地震作用下的耗能能力,但加强型节点表现出强于削弱型节点的耗能能力;对于新型延性节点的试验研究较多,但成熟的理论研究相对滞后,从而导致应用于工程的节点形式较少。因此,对于试验中表现出较好力学性能的新型节点,完善节点的理论系统是未来研究工作的重点。     

连续隅撑钢框架结构的快速设计

带有连续隅撑的钢框架结构在工程中广泛用于煤矿中单层操作平台。从手算及机算两方面介绍了带有连续隅撑的钢框架结构的快速设计的方法。     

带可替换耗能连接偏心支撑钢框架单调加载的受力性能分析

带可替换耗能连接的偏心支撑钢框架的框架梁由耗能连接和框架梁两部分构成,耗能连接具有震后替换方便、造价低等特点.采用Abaqus软件对10榀带可替换耗能连接的偏心支撑钢框架进行数值模拟.模拟中对该偏心支撑钢框架施加单调荷载,分析不同参数下可替换耗能连接及整个框架的承载能力、变形能力等力学性能.分析结果表明:带可替换耗能连接的偏心支撑钢框架能够很好地将结构的塑性变形集中在此耗能连接上,因此带有这种耗能连接的偏心支撑钢框架具有较高的承载力、延性、初始刚度,并且应力和应变分布较均匀.     

多层屈曲约束斜撑钢框架抗震性能研究

为研究多层屈曲约束斜撑钢框架(buckling restrained braced frame,BRBF)的弹塑性动力性能,采用刚接与铰接两种形式的模型为研究对象,以屈曲约束斜撑(buckling restrained brace,BRB)水平力分担率平均值β和首层剪重比CB为主要研究参数,通过弹塑性动力二阶非线性分析,探讨了BRBF结构的抗震性能.结果表明:在设防烈度地震下最大层间位移各层分布较均匀;罕遇和特大地震下,刚接模型除首层和顶层外各层集中,铰接模型因柱脚铰接首层特别大,另外受第二振型影响中上层也较大.强震作用下,β≈30%时,结构以剪切变形为主,第一振型卓越;β≈60%时,第二振型参与;β≈90%时,第二振型卓越.结构基本周期一定时,β值大小不影响地震输入总能量;模型基本周期相近时,结构等效速度VE基本相等;同时,β值可从结构弹性基本周期以及地震波弹性体系能量谱中得到推算,再次验证了基于能量平衡抗震设计法的有效性.     

新型钢框架直接扩翼型节点的滞回性能分析

为了研究扩翼形状和尺寸对钢框架扩翼型节点抗震性能的影响,建立了1个普通型和6个具有不同形状和尺寸的直接扩翼型钢框架节点有限元分析模型,分析了低周往复荷载条件下,不同扩翼型式节点的塑性铰形成与发展、滞回性能、骨架曲线、刚度退化、延性性能和耗能能力等抗震性能,并通过普通型节点试验证实了有限元数值模拟的可靠性.研究结果表明:钢框架节点梁端翼缘扩翼长度和扩翼宽度越大,节点可达到的极限承载能力越高,但节点屈服后其耗能能力下降越快,可达到的极限位移值较小;凹弧式扩翼型节点具有更好的耗能能力,建议在实际工程运用中优先采用.     

耗能梁段腹板开孔对偏心支撑钢框架抗震性能影响

为研究耗能梁段腹板开孔对K型偏心支撑钢框架抗震性能的影响,进行了一个1∶2缩尺单层单跨试件的拟静力加载实验,并采用ABAQUS软件对其结果进行数值模拟.在验证其结果准确的基础上,分别以开孔率、孔间竖向距离、孔间横向距离为参数建立了3组有限元模型,系统分析了不同开孔参数对模型抗震性能的影响.结果表明:在腹板厚度不变的情况...     

铰接钢框架自复位耗能支撑子结构抗震性能试验研究

为了研究安装自复位耗能装置的铰接钢框架支撑结构的抗震性能,设计制作了一榀1:2缩尺的两层单跨平面铰接钢框架自复位耗能支撑子结构.通过低周反复加载试验,对其屈服荷载、延性、耗能及复位性能等抗震性能进行了研究.结果表明,随着加载幅值的增大,子结构耗能和变形回复率均逐渐增大.该子结构的自复位耗能装置可充分发挥其耗能和自复位作...     

异形钢框架节点域力学性能有限元分析

目的研究一种由冷弯方钢管柱H型钢梁、上翼缘外加强环板、下翼缘贯通隔板构成的异形钢框架节点在地震作用下的力学性能.方法采用有限元软件ABAQUS进行分析,考察低周往复荷载作用下不同参数对节点域力学性能的影响,参数包括钢管柱宽度与弯角处曲率半径比、钢管柱径厚比、钢管柱宽度与梁高比.结果在弹性阶段,随着D/t的增大屈服抗剪承载力提高,随着D/h的增大屈服抗剪承载力提降低,而D/r对屈服抗剪承载力基本无影响.在弹塑性阶段,随着D/r与D/t的增大,极限抗剪承载力均降低,随着D/h的增大极限抗剪承载力提高.结论引入修正系数φ的屈服抗剪承载力计算公式可以较好地评价异形钢框架节点域的力学性能.     

改进型高层钢框架节点非线性有限元分析

基于以往的研究成果提出了一种改进型节点———焊接孔扩大型狗骨节点,利用通用有限元程序Ansys5.7对其进行了受力分析和抗震性能分析.结果表明,焊接孔扩大型狗骨节点兼有焊接孔扩大型节点和普通狗骨节点的优点,其塑性变形远远大于两者,应力集中程度得到明显改善,是一种值得进一步研究的节点形式.