装配式偏心支撑钢框架拟静力试验研究

为研究端板厚度和连接方式对装配式偏心支撑钢框架抗震性能的影响,进行了2个不同端板厚度的偏心支撑半刚接钢框架和1个焊接连接的偏心支撑刚接钢框架的拟静力试验.结合试验研究结果,对装配式偏心支撑钢框架试件的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、侧移延性系数、等效粘滞阻尼系数进行了深入分析.试验结果表明：螺栓端板连接偏心支撑钢框架抗震性能良好.端板厚度对装配式偏心支撑钢框架耗能能力具有一定影响,端板厚度由16 mm增加到24 mm,由于破坏延迟,耗能梁段极限剪切承载力提高43.32%. 同时,受高强螺栓-端板连接滑移的影响,偏心支撑半刚接钢框架滞回曲线呈“弓形”,表现出一定的“捏缩”现象.     

半刚性连接整体钢框架拟动力试验分析

在钢框架结构的设计中,通常将梁柱节点处理为完全刚接或理想的铰接,但是在实际框架中,梁柱节点表现出半刚性。目前的实验研究基本都基于结构和构件的静力分析。文章研究了结构的动力性能,进行了半刚性连接整体钢框架的拟动力试验,所得结论为高层钢结构设计规范提供了试验基础。     

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。     

PEC柱-型钢梁半刚性框架抗震性能试验研究

为了研究PEC柱(partially encased concrete column)-型钢梁半刚性框架的受力特点、滞回性能、延性及破坏模式,对PEC柱-型钢梁顶底角钢连接的半刚性框架进行了低周反复荷载试验。试验共设计了三个框架,参数为轴压比和螺栓边距。通过试验数据得到了此类框架的滞回曲线、刚度退化、延性系数等抗震性能指标,分析了顶底角钢节点的初始转动刚度。试验结果表明:增大轴压比可以提高半刚性框架的极限承载力,承载力提高了8.9%;但延性有所降低,平均位移延性系数减小了37.9%;减小螺栓边距可以提高节点初始刚度,减缓刚度退化,增加框架延性;PEC柱-型钢梁顶底角钢连接的半刚性框架滞回曲线饱满,具有良好的抗震性能。     

Y型偏心支撑钢框架受力性能有限元分析

对5个具有不同耗能梁段长度的Y型偏心支撑钢框架的滞回性能与耗能梁段的耗能性能进行了非线性有限元分析.研究表明:Y型偏心支撑钢框架具有良好的耗能性能和延性,耗能梁段能够充分发挥耗能和变形的作用;耗能梁段的长度对Y型偏心支撑钢框架的强度、刚度、延性和耗能性能均产生明显的影响,耗能梁段越短,其塑性变形越大,Y型偏心支撑钢框架的承载力越高,耗能梁段过长钢框架的抗震性能越差.     

平齐端板连接偏心支撑钢框架抗震试验研究

为研究耗能梁段长度和柱轴压对平齐端板连接偏心支撑钢框架抗震性能的影响,进行4个偏心支撑半刚接钢框架的低周反复荷载试验,并从滞回曲线、承载力、延性、耗能及螺栓应变等方面分析了试件的抗震性能.试验结果表明:平齐端板连接偏心支撑钢框架破坏模式为耗能梁段端板焊缝或腹板断裂,其余构件均未出现明显屈曲变形和裂纹,易于震后修复和更换耗能梁段.耗能梁段长度是偏心支撑半刚接钢框架抗震性能的重要影响因素之一,随耗能梁段长度比的增大,极限承载力及累计耗能均呈下降趋势,短耗能梁段试件的承载力高于长耗能梁段试件的,由于构件之间的滑移,平齐端板连接偏心支撑钢框架结构滞回曲线呈现不同程度的捏缩现象,且随着耗能梁段长度增加,捏缩现象愈加明显.     

T型钢连接空间钢框架的动力性能研究

半刚性连接由于全部采用螺栓连接,不需要现场施焊,具有较好的抗震性能。国内对半刚性连接钢框架的试验研究主要集中在双腹板顶底角钢连接钢框架的性能研究方面,而对其他类型的半刚性连接钢框架的试验研究几乎没有。为了对半刚性连接钢框架的受力性能有更深层次的了解,对T型钢连接空间钢框架进行拟动力试验,在国内尚属首例。通过T型钢连接空间钢框架的节点区应变、位移和荷载反馈的变化情况,分析不同等级地震作用下T型钢连接空间钢框架的动力反应并进行对比。试验表明:随地震作用的增大,半刚性连接空间钢框架的动力响应增大、变形能力良好、具有很好的耗能性能,从而表明T型钢连接钢框架具有较好的动力性能。     

长行程屈曲约束支撑拟静力试验

为研究长行程屈曲约束支撑(buckling restrained brace,BRB)的抗震性能,针对不同有效屈服长度比的屈曲约束支撑进行了拟静力试验研究,对比分析了试件的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、耗能能力、刚度退化和强度退化等性能指标.结果表明:高有效屈服长度比能够有效提高试件的极限承载力和极限位移;长行程屈曲约束支撑的延性系数为2.54～3.60,延性较好;有效屈服长度比对长行程屈曲约束支撑的刚度退化性能影响不大;高有效屈服长度比的长行程屈曲约束支撑,强度退化更稳定;抗震性能有所提高.     

钢框架不同型式梁柱半刚性节点滞回性能试验研究

半刚性连接兼有刚性和铰支连接的长处,可增加结构的阻尼,延长周期,减小震幅,从而降低震害．但是目前国内规范对半刚性连接节点还没有具体的规定．通过不同构造形式的角钢连接半刚性节点在反复荷载历程下的破坏试验,对节点约束关系、滞回性能、破坏模式和承载能力的研究及对比分析,得到半刚性连接具有良好的延性,且柱轴力、孔洞、角钢等对连接性能有比较明显的影响。     

装配整体式UHPC-NC组合框架抗震性能拟静力试验研究

为研究装配整体式超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete, UHPC)-普通混凝土(Normal Concrete, NC)组合框架的抗震性能,对2榀1/2缩尺的三层两跨框架结构进行了拟静力试验.1榀为装配整体式UHPC-NC组合框架(Precast Concrete Frame, PCF),1榀为全现浇混凝土框架(Reinforced Concrete Frame, RCF).UHPC-NC组合框架采用预制柱、预制U形UHPC梁外壳后浇NC梁芯的叠合梁和节点后浇UHPC制成.研究结果表明：两个框架具有基本相同的破坏过程,PCF的损伤较RCF轻,整体性更好;两个框架的滞回曲线饱满,与RCF相比,PCF的承载能力更高,提高了约16%,PCF的耗能能力高于RCF;PCF的刚度略高,刚度退化稍慢;两个框架的位移延性系数均为3.9～4.6,PCF的位移延性系数更大.装配整体式UHPC-NC组合框架结构的抗震性能优于全现浇框架结构的抗震性能.     

偏心支撑框架子结构实时混合仿真试验研究

实时混合仿真是一种新兴的结构抗震试验方法.建立了一套混合仿真试验系统,其中包括基于OpenSees有限元软件的数值模拟计算机,具有时滞补偿功能的目标计算机以及终端连接的电液伺服控制系统.在MATLAB中建立Simulink数值仿真模型,并提出了一种基于位移预测的自适应前馈时滞补偿器.最后,以一个单层三跨高强钢组合偏心支撑钢框架结构为原型,取边跨带有偏心支撑的单层钢框架作为试验子结构,进行了一个缩尺比例为1/2结构模型的实时混合仿真试验.试验结果表明随着模型整体响应加速度峰值的增大,控制系统的最大时滞补偿误差、最大幅值误差均有增大趋势,但均在容差允许范围之内,同时说明了该混合仿真试验系统具备良好的稳定性和精度,能够有效地对偏心支撑框架子结构结构模型进行抗震性能试验.     

地震作用下钢框架与中心支撑钢框架的对比研究

针对钢框架和中心支撑钢框架两类结构,利用非线性静力分析程序计算得到结构在弹性状态和弹塑性状态下的侧移刚度.输入地震波,调整加速度峰值,对结构分别进行弹性和弹塑性时程分析,讨论两类结构在地震作用下的结构响应和能量分布的异同.结果表明,中心支撑钢框架的受力性能优于钢框架.     

偏心支撑钢管混凝土框架-核心筒结构的弹性时程分析

在钢管混凝土框架-核心筒结构外框架部分布置竖向偏心支撑和腰(帽)连偏心支撑,形成弱框架,有利于提高结构的整体性和抗震性能.通过算例比较了在多遇地震作用下,几种不同布置形式的偏心支撑钢管混凝土框架-核心筒结构的地震响应:(1)仅设置竖向偏心支撑;(2)在框架外围加设腰连和帽连偏心支撑;(3)加设腰帽连偏心支撑和伸臂支撑.计算分析表明,在框架外围加设腰帽连偏心支撑后,尤其是当部分腰连和帽连偏心支撑与核心筒相连形成伸臂支撑时,钢管混凝土框架-核心筒结构抗震受力性能明显提高.     

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...     

无侧移半刚性连接钢框架柱的计算长度系数

根据梁柱理论建立半刚性连接梁柱的转角位移方程，在梁端弯矩中考虑半刚性特性，再将横梁对柱的约束弯矩按柱的线刚度之比分配给柱。计算模型采用三柱模型，应用位移法建立无侧移半刚性连接钢框架柱计算长度系数的公式。该计算公式的形式回归到刚性钢框架柱计算长度系数公式，其计算长度系数表与刚性框架柱计算长度系数完全相同，使用方便。     

改进加盖板法梁柱连接节点用于单斜杆偏心支撑结构的抗震性能研究

提出了一种剪切型耗能梁段与柱连接节点的改进加盖板方案,旨在满足梁端抗弯、抗剪承载力的同时,放松对耗能梁段的约束,使耗能梁段能充分发展剪切塑性变形以耗散更多的地震能量。对于改进加盖板方案,采用1∶3缩尺模型进行了拟静力试验,并利用ANSYS软件建立的有限元分析模型进行了理论分析。试验和理论分析的结果表明,采用改进加盖板方案的单斜杆偏心支撑结构,不仅可以保证结构在中小地震和正常使用时的刚度,还具有很好的抗震耗能能力、变形能力和足够的抗侧移能力,并且施工工艺简单,便于推广应用。     

偏心支撑框架耗能梁段的研究进展

偏心支撑结构中的耗能梁段在正常使用阶段或小震作用下保持在弹性范围,在强震作用下通过其塑性变形消耗地震能量,避免结构整体破坏,震后只需对耗能梁段进行修复或更换,大大缩短震后结构修复时间,节约成本。作为耗能构件,为了适于震后修复和更换,偏心支撑框架耗能梁段在未来的研究中逐步引入可替换构件、铸钢整体浇铸制造等设计概念,为其应用提供更广阔的的前景。     

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.     

半刚接柱脚低层规则钢框架损伤分布机理分析

针对低层规则钢框架损伤分布机理不明确,以钢框架的强柱系数、首层剪重比为主要研究参量,建立8个半刚接柱脚三层规则钢框架模型;通过弹塑性分析,研究半刚接柱脚低层规则钢框架损伤分布机理。结果如下：柱、梁均刚接的模型首层变形集中,为防止首层破坏,强柱系数要求在1.9以上;有轴力柱的模型各层层间位移分布较均匀,然而刚接梁端部和半刚接柱脚地震需求性能较大;随着强柱系数的增大,梁的延性比和累积塑性延性比均增大。