钢框架-支撑结构中X形中心支撑的抗震验算

在竖向荷载(重力)和水平荷载(地震)作用下,X形中心支撑除承受水平荷载引起的剪力外,还承受楼层水平位移和竖向荷载(重力)共同作用下产生的附加剪力;在竖向荷载(重力)荷载的作用下,由于柱的弹性压缩变形在X形中心支撑斜杆中还会引起附加压应力.本论述对框架-支撑结构体系中X形中心支撑在考虑附加剪力和附加压应力时的抗震计算与分析进行了系统地论述,并推导出了验算公式.     

刚度特征值对框架剪力墙结构等效地震荷载计算的影响

文章根据框架-剪力墙结构的特点,以作用倒三角形水平分布荷载的等截面弯剪悬臂杆的侧移曲线作为其初始侧移模式,利用弹塑性反应谱计算等效地震荷载.对一个18层钢筋混凝土框架-剪力墙进行了基于不同刚度特征值的等效地震荷载的计算,最后讨论了结构刚度特征值对等效地震总剪力和楼层地震剪力的影响.     

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.     

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%。     

民建项目中雨篷的分析与设计

本文主要讲述了的某民建项目雨篷设计。本方案主体结构为横向承重框架,横向框架等跨。在进行荷载计算和构件截面估算后,选取了一榀框架进行计算,计算内容包括框架梁柱截面尺寸的选取及线刚度的计算;恒载、活载、地震作用下梁端、柱端弯矩、剪力的计算;框架内力组合;框架梁柱配筋计算;楼梯配筋计算及基础配筋计算。     

足尺柱承重模块化钢框架稳定承载力试验研究

为研究竖向荷载作用下柱承重模块化钢框架的受力性能、破坏机理及模块间节点对结构整体受力性能的影响,进行了模块间节点静力受弯试验与足尺2层单跨模块化钢框架竖向静力加载试验,分别得到模块间节点的刚度属性及模块化钢框架的整体稳定承载力与破坏模式。最后,考察了模块间节点对模块化钢框架结构整体性能的影响,并验证了结构稳定承载力理论计算模型与数值分析模型。结果表明：模块间节点的半刚性属性对模块化钢框架的稳定承载力影响较大,设计时应加以考虑;竖向荷载作用下模块化钢框架破坏模式为上下层模块角柱整体失稳;子结构模型能够较好地计算柱承重模块化钢框架的整体稳定承载力。     

水平地震力作用下钢筋混凝土异形柱框架结构设计

由于钢筋混凝土异形柱截面几何性质的特殊性,需考虑不同地震作用方向下结构的反应.结合工程实例,对钢筋混凝土异形柱框架结构在不同方向的水平地震作用下进行受力分析,对自振周期、轴压比、柱底层剪力和层间位移角进行分析.结果表明,L形异形柱方向性较强,应考虑45°和-45°地震作用方向的计算,同时应调整异形柱平面布置形式,使其刚度中心尽量与形心重合,以此减小扭转效应对结构的不利影响.     

底层柱刚度对框架结构抗震性能的影响

利用有限元软件SAP 2000,采用"串并联多质点体系"振动模型,对多维地震作用下的钢筋混凝土框架结构进行了弹性时程分析,通过改变底层柱截面尺寸,研究了不同的底层柱刚度对框架结构在多维地震作用下抗震性能的影响.研究结果表明,多维地震作用下,底层柱刚度在一定变化范围内增大,层间剪力和层间加速度等逐渐变大,但是层间位移和楼层顶点位移逐渐变小.     

水平荷载下底部框架的内力计算方法

为研究水平荷载下底部框架砖房的底部框架力学性能,对400个考虑上部砌体影响的底部框架进行有限元分析,考察了底部框架梁柱线刚度比和托梁高跨比对水平荷载下,底部框架托梁梁端弯矩与框架柱顶端弯矩比值、托梁梁端轴力与框架柱剪力比值、托梁梁端剪力与框架柱轴力比值;底部框架柱的反弯点和剪力分配的影响规律,以及托梁的内力分布.结果表明:与纯框架相比,考虑上部砌体影响时的框架托梁梁端弯矩和剪力均较小,梁端轴力较大.基于底部剪力法,给出了考虑上部砌体影响的水平荷载下该类建筑的底部框架内力计算方法.     

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。     

既有建筑采用钢框架套建增层的抗震性能分析

为研究中心支撑布置方案对竖向不规则"高鸡腿式"钢框架抗震性能的影响,利用YJK设计软件建立了三种计算模型:不设支撑(Ⅰ型)、底部设置中心支撑(Ⅱ型)、竖向连续设置中心支撑(Ⅲ型),并进行了多遇地震下的弹性反应谱分析和罕遇地震下的弹塑性时程分析,对比研究三种结构的动力特性、位移及承载力等参数。结果表明:设置支撑可以明显提高结构抗侧刚度;Ⅰ型和Ⅱ型在多遇及罕遇地震下结构均会形成薄弱层,其中Ⅰ型由于底部刚度太弱而形成薄弱层,Ⅱ型则是由于增层部分位移被放大而在其中间部位形成明显的薄弱层,且在罕遇地震时的破坏比Ⅰ型严重;而Ⅲ型在多遇及罕遇地震下均不会出现薄弱层,表明Ⅲ型具有良好的抗震性能。     

单层厂房钢筋混凝土柱牛腿纵向抗震计算

柱间支撑是单层厂房的纵向主要抗震构件,而吊车梁兼做柱间支撑开间的水平压杆和非柱间支撑开间的刚性系杆,为使吊车梁能将厂房的纵向地震作用通过柱牛腿传给柱间支撑,吊车梁底部的支撑牛腿将承受较大的剪力、纵向弯矩及扭矩。现行《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中,只列出牛腿在横向水平地震作用下的计算公式,而没有考虑纵向地震作用影响。在纵向地震作用下,对柱牛腿面预埋板锚筋抗剪强度、吊车梁下部与牛腿面之间的连接钢板焊缝强度及牛腿抗弯强度进行了分析计算,提出了柱牛腿在抵抗纵向地震作用时的改进方法和构造措施,以资借鉴。     

采用抑制屈曲支撑的钢框架结构性能分析

为了对比分析抑制屈曲支撑与普通钢支撑构件在反复荷载作用下的滞回性能,比较了2种支撑钢框架体系在单调、往复水平荷载和地震荷载作用下的抗侧力和抗震性能.基于ANSYS对结构构件和体系进行了分析,并与试验结果进行了对比.分析表明,抑制屈曲支撑可在拉压循环荷载作用下均达到屈服,拉压承载力基本一致,恢复力模型可简化为对称的双线型,其滞回曲线稳定饱满,滞回耗能能力大大优于普通钢支撑.同时数值分析结果与试验结果也得到了很好的吻合.抑制屈曲支撑相对于普通钢支撑可进一步提高钢框架结构的后期刚度、极限承载力和耗散能力,更大地降低了结构的地震响应,提高了结构的抗震性能.因此抑制屈曲支撑较普通钢支撑更适于在有更高抗侧力和抗震要求的钢结构中应用,其更为简单的恢复力模型也使结构体系的分析和设计十分简便.     

框架-核心筒结构框架承担最小剪力比例限制的合理性

规范《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》规定框架-核心筒结构中框架部分按刚度计算承担的楼层地震剪力最大值不宜小于基底总剪力的10%,而实际工程受建筑布置等因素的限制有时难以满足,工程界对此颇有争议.为探讨其合理性,设计了5个钢筋混凝土框架-核心筒结构,主要的变化参数为框架刚度、框架强度和连梁的形式.利用PERFORM-3D软件进行了弹性反应谱分析和小震、中震和大震下的动力时程分析,考察了各个结构的响应规律.分析表明:当框架部分按刚度计算承担的剪力最大值小于基底总剪力的10%时,增大框架刚度的做法不经济,结构的抗震性能反而更差;增大框架强度的做法减小了框架梁的损伤,改善了结构的抗震性能,但没有形成有效的"强柱弱梁"机制;采用宽连梁和可更换连梁都可以使核心筒自身具有双重抗震体系特征,连梁耗能能力的提高有效地保护了墙肢和外框架,结构的抗震性能得到了显著改善.     

剪力钉连接件拉剪复合作用试验及计算模型

为了明确钢-混组合梁桥中剪力钉连接件在拉剪共同作用下的承载性能,设计并进行了5组高强混凝土剪力钉抗拉、抗剪和拉剪复合作用模型试验,得到了剪力钉的荷载-滑移曲线,分析比较了不同荷载条件下剪力钉的破坏模式与抗剪性能。结合试验结果,推导了拉力作用下剪力钉弹性变形阶段、塑性发展阶段的荷载-滑移关系式,提出了拉剪复合作用荷载-滑移关系三折线形计算模型;基于试验结果和相关文献数据,分析评价了不同规范中剪力钉抗拉、抗剪承载力的计算公式,并提出了改进的拉剪复合作用承载力关系式。研究结果表明:拉剪复合作用下,试件抗剪承载力随拉力的增加显著减小,当拉力施力比为0.6时,抗剪承载力较纯剪切状态减小约31%;拉力会导致剪力钉的弹性剪切刚度下降,但对滑移性能的影响没有明显规律。提出的改进拉剪复合作用承载力计算公式与相关试验数据吻合较好;建立的三折线形模型计算结果安全,能准确预测拉剪复合作用下剪力钉连接件荷载-滑移曲线的发展规律,体现拉力对剪切刚度和抗剪承载力的折减作用。     

型钢混凝土T形柱框架节点恢复力模型研究

为研究型钢混凝土T形柱框架节点的地震破坏耗能机理,通过已获取的9个型钢混凝土T形柱-混凝土梁平面节点和9个型钢混凝土T形柱-钢梁空间节点的低周反复加载试验成果,提出了以屈服点、峰值点和破坏点为特征点并考虑刚度退化的三折线型骨架曲线模型,给出了基于试验参数的特征点值计算方法;根据试验获取的滞回特性,简化了不同配钢形式型钢混凝土T形柱框架节点的滞回环;通过引入基于损伤的循环退化指数对节点在反复荷载作用下的屈服荷载、最大荷载、卸载刚度以及再加载刚度等力学性能指标进行了退化描述,并建立了基于损伤效应的型钢混凝土T形柱框架节点的恢复力模型.结合试验成果,对恢复力模型的有效性进行了验证.研究结果表明:该恢复力模型可较好地预测型钢混凝土T形柱框架节点在反复荷载作用下的滞回性能,其成果可为此类子结构在地震作用下的弹塑性时程分析提供有效的理论支撑.     

SCFT柱-H型钢梁平面框架抗震性能分析

针对SCFT柱-H型钢梁平面框架,采用ANSYS建立非线性模型,进行了7组框架模型在低周反复荷载作用下的受力特性分析,研究了轴压比和有无填充墙对SCFT柱框架力学性能的影响规律.分析发现:7组框架模型滞回曲线饱满,骨架曲线下降段平缓;在受压单肢钢管受压区达到屈服强度时,SCFT柱仍可视为整体受力构件并继续承担更大荷载,有效延缓整体框架的塑性变形,因此,SCFT柱框架具有良好的抗震性能;轴压比对SCFT柱框架的刚度退化影响并不明显,随轴压比增加,框架的极限承载力和延性有所降低,达到极限承载力后的强度退化明显;填充墙在SCFT柱框架加载前期能够有效分担水平荷载,显著提高框架承载力和弹性刚度,但刚性连接会加剧墙体过早压碎破坏,建议工程中采取柔性连接或预留缝隙,以减小填充墙震害,并改善墙体与SCFT柱框架的协同工作性能.     

框架填充墙平面内荷载作用下结构非线性分析

为了更好地了解在水平内荷载作用下填充墙对框架结构抗震性能的影响,利用ANSYS有限元软件对其进行平面内荷载作用下非线性分析,分别建立纯框架和框架填充墙结构模型,计算了填充墙在平面内单调递增荷载作用下的承载力、刚度、位移、延性等参数的变化特征。计算结果表明,与框架有效连接的填充墙在平面内荷载作用下对主体结构产生有利影响,其承载力、刚度、延性比纯框架模型都有明显的增大。还研究了填充墙在水平低周反复荷载作用下对框架抗震性能的影响,并得到了相应的滞回曲线。     

传统风格建筑钢框架结构抗侧刚度试验研究

为研究传统风格建筑的抗侧力性能,进行了1榀单层两跨传统风格建筑钢框架结构的低周反复荷载试验.通过测试试件在侧向力作用下的位移角变形和承载力退化趋势,研究了传统风格建筑钢框架结构的抗震性能,分析了结构的弹塑性特征、整体框架抗侧刚度退化、结构在同级位移循环加载条件下的刚度退化规律以及加载位移与残余变形的关系.结果表明:传统风格建筑钢框架结构表现出较强的承载力和良好的抗侧能力,在水平荷载作用下,钢框架结构形成多道抗震防线,结构刚度退化表现出由快到慢的规律;结构破坏时位移角达到1/20,未发生承载力陡降的不利情况;传统风格建筑钢框架结构在水平荷载作用下形成梁铰破坏机制,满足规范提出的"强柱弱梁,强节点弱构件"的抗震设防要求.     

对斜支撑结构于抗震设计中作用的探讨

单个结构单元的非线性分析说明,在异型柱框架中添加了人字形支撑后,结构的抗扭刚度和抗扭承载力有显著提高,延性也有所提高。通过对异型柱框架结构和矩形柱结构进行地震作用下的对比分析,说明异型柱框架的抗扭性能要远低于等惯性矩的矩形框架结构,添加斜支撑对提高异型柱框架抗震性能有显著作用。本文采用有限元程序Ansys和SAP,对异型柱框架结构和异型柱加斜支撑结构进行了空间受力分析,并建议在刚心与质心不一致的异型柱框架结构中,适当使用斜支撑结构以便提高结构抗扭性能。