附加消能支撑的结构减振试验研究

介绍了空框架以及附加单向斜撑、小八字撑以及小八字曲拐撑的4种结构的自由振动试验以及正弦稳态激振试验,比较了其消能能力.在正弦稳态激振试验中,分别在柱端施加不同的位移,测试其在不同频率下框架及阻尼器的力-位移滞回曲线.结果表明,附加黏弹性消能支撑后,结构的刚度改变不大,而结构阻尼和消能能力增大,从而有效地保护主体结构在振动中免遭破坏;通过对结果分析比较,得出空框架本身的耗能能力有限,而相对单向斜撑和小八字撑而言,小八字曲拐撑有着较好的消能能力,值得推广应用。     

新型自恢复耗能支撑框架结构抗震性能分析

提出了一种新型支撑构件——预压弹簧自恢复耗能支撑(PS-SCEDB),对其构造形式及自恢复原理进行了介绍,并对采用预压弹簧自恢复耗能支撑和普通防屈曲支撑(BRB)的20层Benchmark钢框架结构的抗震性能进行了对比分析.结果表明,在具有不同PGA的3种地震波作用下,与BRB框架结构相比,PS-SCEDB框架结构层间位移角峰值、有效值及基底剪力均减小.此外,PS-SCEDB框架结构残余变形相比原钢框架结构减小了80%,相比BRB框架结构减小了50%,且PS-SCEDB具备良好的耗能能力和自恢复性能.     

消能支撑框架结构的抗震性能

本文从能量的角度描述了消能减震的原理,应用有限元程序ANSYS对消能支撑框架结构和普通框架结构进行了静力弹塑性分析,结果表明消能支撑框架结构具有良好的抗震性能。     

黏弹性消能支撑的研究与设计

针对工程中实际需要,提出一些新型的黏弹性消能支撑型式,研究了它们的受力特点,并给出了消能支撑水平控制力的表达式;提出了消能支撑设计中钢杆应满足的承载力要求;同时分析了支撑中钢杆拉压刚度对黏弹性阻尼器损耗因子和抗剪刚度的影响,并在此基础上给出了考虑钢杆拉压刚度影响的消能支撑水平控制力表达式; 最后指出钢杆的拉压刚度对减震效果影响较大,在考虑工程可行性的基础上给出了钢杆应满足的刚度要求.     

防屈曲耗能支撑技术研究与工程应用

山西省图书馆新楼为不规则框架结构,为了抵抗平面扭转,在楼梯及转角部位设置了防屈曲耗能支撑,替代了混凝土支撑与钢支撑,提供同样的刚度,耗能性能与抗震稳定性大大提高,而且起到提高结构阻尼的效果。介绍了防屈曲耗能支撑原理、布置原则、材料要求、连接方法、施工安装及质量验收。     

新型钢筋混凝土复合剪力墙抗震性能试验研究

在现有结构体系的基础之上,提出了一种新型格撑式复合剪力墙,通过对二榀格构复合剪力墙和一榀带边框的钢筋混凝土剪力墙的对比试验,着重研究了复合前剪力墙的抗震性能、延性和耗能能力;给出了复合剪力墙的滞回曲线,恢复力计算模型,试验结果表明：这种复合剪力墙具有良好的延性和耗能性能。     

二阶段屈服方形截面防屈曲支撑设计方法及受力性能

提出一种二阶段屈服防屈曲支撑,其屈服位移较小,可在主体结构破坏前率先屈服并耗散地震能量,保护主体结构。首先,建立该新型支撑的力学模型,并推导屈服承载力、屈服位移和轴向刚度计算公式,提出该支撑的各种破坏模式及设计流程。对2组共6个试件进行静力往复加载试验,证明该支撑具有良好的滞回性能和延性,并验证计算公式的可靠性。最后,与传统防屈曲支撑性能指标进行相比。研究结果表明:两类支撑具有近似的屈服承载力,但二阶段屈服防屈曲支撑具有更大的弹性刚度和更小的屈服位移。工程设计中修改支撑的设计参数可改变其屈服位移,使其较早发生屈服并耗散地震能量,起到保护主体结构的作用。     

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...     

装配式钢管密肋保温复合墙体抗震性能试验研究

为研究钢管分布形式对钢管密肋保温复合剪力墙墙体抗震性能的影响,设计制作了4片缩尺比为1∶2的装配式钢管密肋保温复合剪力墙墙体,通过对1片剪力墙墙体的轴压试验和3片剪力墙墙体的低周往复荷载试验,研究了墙体的破坏形态及模式、承载能力、滞回特性、骨架曲线、刚度退化以及变形和耗能性能.试验结果表明:对于竖向荷载作用下的密肋复合墙体,由于在肋柱中布置了钢管,其抗压承载力显著提高;对于低周往复荷载作用的密肋复合墙体,其主要破坏形态为整体剪切破坏,且基本按照“填充砌块—肋格—边框柱”的顺序破坏,与普通钢筋密肋复合墙相比,钢管密肋保温复合墙的抗剪承载力提高了112％,同时具有良好的变形能力和耗能性能.研究结果完善了装配式密肋复合板结构体系,为密肋复合板结构应用于高层住宅建筑提供了理论依据.     

高温后钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

为研究高温后混凝土框架的抗震性能,设计了2个强梁弱柱框架和2个强柱弱梁框架,预先对其中2个框架进行明火升温试验,然后对所有试件进行低周往复加载试验.考察了各榀框架的破坏模式、荷载-位移关系、承载力、变形能力、刚度和耗能能力与高温和梁柱尺寸等因素的关系.试验结果表明:受火后混凝土框架的承载力和耗能能力有所降低,强梁弱柱型框架的承载力下降更为明显,且屈服位移增大,极限位移减小;受火后混凝土框架的塑性铰出现顺序改变为柱底—梁端—柱顶,柱端更容易出现塑性铰.常温下强柱弱梁型(破坏形态为梁端先出现塑性铰)框架在火灾后可能转化为\"强梁弱柱\"型破坏.     

组合钢管混凝土防屈曲耗能支撑的性能研究

防屈曲耗能支撑（BRB）作为一种新型的支撑构件,具有良好的耗能减震作用,目前已经运用到一些实际工程中。组合钢管混凝土防屈曲耗能支撑是一种新型的支撑,该支撑的内核单元由钢管混凝土构成。文章采用Ansys有限元软件,施加反复荷载,通过非线性屈曲分析模拟支撑的破坏形态和抗震耗能性能,并研究了该支撑内核突出段长度和内、外核之间...     

联合消能减震结构设计方法与工程应用分析

分析了防屈曲支撑(BRB)与黏滞阻尼器(VD)联合消能减震原理,讨论该联合消能减震结构体系的设计方法,并基于分析结果给出联合消能减震结构的实用设计流程,根据该流程对一框架剪力墙结构进行BRB和VD的联合减震设计,并与单一使用BRB和单一使用VD的减震结构进行方案对比,对设计的BRB和VD联合减震结构进行弹性和弹塑性时程分析。结果表明:联合消能减震结构可同时取得较好的位移减震效果及地震剪力减震效果;BRB及VD各自分工明确且功能互补,BRB主要增加结构抗侧刚度,VD主要增加结构阻尼比;所设计联合消能减震结构在各水准地震作用下均能实现既定的抗震性能目标。     

粘弹性消能支撑的试验研究

对空框架以及附加单向斜撑、小八字撑、小八字曲拐撑的4种结构进行自由振动试验和正弦稳态激振试验,比较这4种消能支撑的消能能力.在正弦稳态激振试验中,分别对这4种结构施加不同的柱端位移,测试其在不同频率下框架及阻尼器的力-位移滞回曲线,并进行比较分析.结果表明:附加粘弹性消能支撑后,结构整体刚度改变不大,阻尼有所增大;框架结构本身的消能能力有限;与单向斜撑和小八字撑相比,小八字曲拐撑有着较好的消能能力,更为有效地保护主体结构在地震中免遭破坏.     

消能支撑方钢管混凝土高层建筑抗震设计

对于国内首个平立面不规则并设置粘滞流体阻尼器的复杂方钢管混凝土高层建筑，首先采用框架支撑体系有效解决了扭转效应，然后讨论了阻尼器的选型、布置位置和数量，采用ETABS软件建模，由大量对比计算确定了阻尼器的设计参数，通过不同加速度峰值和不同地震波作用下的时程分析，获得了结构从小震到大震下的位移、层剪力等动力响应，与无控结构相比，得到了粘滞阻尼器的耗能减震效果，总结评价了结构的整体抗震性能，给出了设计建议．最后与振动台试验结果作对比．相关研究结论可为今后类似工程设计提供参考．     

近海大气环境下锈蚀钢柱抗震性能试验研究

为了研究近海大气环境下锈蚀钢框架柱的抗震性能,通过人工气候环境模拟试验技术对6榀钢框架柱进行了近海大气环境下的加速腐蚀,并对腐蚀后试件进行低周往复加载试验,研究了不同锈蚀程度和轴压比对钢框架柱破坏机理、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、延性及耗能能力等指标的影响.试验结果表明：随着锈蚀程度增加,试件底端翼缘屈曲、腹板鼓曲及塑性铰形成所对应的位移呈减小趋势;试件承载能力、变形能力及耗能能力均有所降低.此外,随着轴压比的增大,试件发生局部屈曲现象提前;承载力及延性显著降低,强度和刚度退化速率加快,耗能变差.基于试验结果,初步确定锈蚀钢框架柱不同抗震性能水平和性能指标量化限值.研究成果为近海大气环境下在役钢框架结构的抗震性能评估提供了试验支撑.     

消能摇摆钢桁架框架结构抗震性能

为研究消能摇摆钢桁架-框架结构的抗震性能,使用OpenSees有限元软件对框架结构、支撑-框架结构、摇摆钢桁架-框架结构、消能摇摆钢桁架-框架结构进行模态分析、静力弹塑性分析和动力弹塑性分析,讨论了4种结构的刚度特征、动力响应及损伤分布.此外,建立4种具有不同柱脚形式和阻尼器类型的对比结构,用以研究柱脚形式和阻尼器类型对于结构抗震性能的影响.研究表明,消能摇摆钢桁架-框架结构具有良好的抗震性能;位移型阻尼器能够提高结构刚度和承载力、减震性能更优越,速度型阻尼器可以降低地震作用;底层框架柱脚采用铰接,可以降低地震作用,并减小底层框架柱的塑性损伤.     

弱剪型支撑框架的抗震性能研究

为弥补现行规范中采用人为放大支撑内力设计的强剪型支撑可能存在的缺陷,提出弱剪型支撑设计方法.采用非线性弹塑性时程有限元程序,分析10条地震波作用下的强、弱剪型支撑框架的地震响应.结果表明:强剪型支撑框架在地震波作用下,柱先于支撑屈服发生无侧移失稳,导致结构水平位移和失稳柱竖向位移快速增加;而弱剪型支撑框架在地震波下仅发生侧移变形.同时,强剪型支撑框架的层间剪力-位移曲线和支撑、柱应力应变曲线封闭面积较小,表明结构只发挥一次性的耗能能力,且耗能只依靠柱的无侧移屈曲;而弱剪型支撑框架中,支撑较早屈服使得支撑和梁柱的延性及滞回耗能能力充分发挥作用.因此,建议在设计支撑框架时,增加支撑屈服机构验算,保证支撑屈服后柱子仍基本在弹性阶段工作,使结构成为强柱弱支撑体系.     

速度型减震技术在抗震水准提高的改造工程中的应用

福州琅岐岛某酒店公寓楼改造为中学宿舍,抗震设防类别由标准设防(丙类)提升为重点设防类(乙类),采用黏滞阻尼器对其进行抗震加固.对加设黏滞阻尼器模型和传统加固模型进行了罕遇地震下的抗震验算,对结构层间位移角、楼层位移、楼层剪力、地震输入能量分布和结构构件损伤等进行抗震性能分析,以及经济性对比.采用黏滞阻尼器进行抗震加固能有效将位移控制在2～3倍的弹性层间位移角限值,大幅提高结构抗震超强能力,替代主体结构构件耗散50%～60%地震能量,减轻结构构件的损伤.加设阻尼器加固后的结构抗震性能明显优于传统的抗震加固方式,且大幅降低结构在改造加固中的工程造价(降低约30%),可作为类似工程的参考.     

拓展型复合墙体抗震性能试验研究

基于传统生态复合墙结构体系,提出拓展型复合墙结构体系,通过5榀1/2比例拓展型复合墙体模型的水平低周反复试验,对墙体的承载能力、延性特点、滞回特点、刚度退化等抗震指标进行研究,得出以下结论:5榀复合墙体都以弹性阶段开始,逐步进入弹塑性阶段,最终破坏,所有墙体破坏形式均为剪切型,是理想的破坏形态;不同墙板约束不同,导致墙板在试验过程中损坏过程也不相同;墙体的外框、肋格、砌块3个组成部分相互约束,提高自身承载能力,抑制墙体裂缝的发展,充分发挥每个组件的耗能能力;外框采用C型钢及肋格采用L型轻钢龙骨可大幅增加对砌块的约束,有效限制墙体裂缝的发展,大幅提高墙体的抗震性能;EPS轻骨料砌块在不降低极限承载力的同时可明显改善墙体延性.