防屈曲支撑组合框架优化设计与抗震性能分析

目的以抗侧刚度比为设计变量,对设置防屈曲支撑的某18层钢管混凝土组合框架Benchmark模型进行优化设计与抗震性能分析.方法编制了基于遗传算法的优化程序,考虑以结构最大层间位移角、基底剪力为约束条件,在抗震性能不变的前提下优化防屈曲支撑的截面面积,以及考虑防屈曲支撑总截面面积为约束条件,在支撑用量相同的前提下,改善结构的抗震性能两种设计方案.结果在防屈曲支撑总用量不变的前提下,以变化抗侧刚度比设计的结构能够减少结构29%的最大层间位移角,减少4. 3%的最大层间剪力;在抗震性能不变的前提下,以变化抗侧刚度比设计的结构能够减少44%的支撑用量,其防屈曲支撑的耗能比例达78%.结论两种优化方案设计的结构均充分发挥防屈曲支撑的耗能能力,较优化前的结构更能保护框架梁、柱免受破坏.     

高烈度区新型钢筋砼框架的抗震性能

研究高烈度区环境下带屈曲约束支撑钢筋混凝土框架的抗震性能,给出屈曲约束支撑在抗侧刚度不足的混凝土框架结构中的设计流程.结合工程算例,对原结构进行支撑的设计和布置,并对整体结构进行静力分析和动力时程分析.结果表明,屈曲约束支撑在增加结构刚度、减小层间位移以及抗震耗能等方面均具有良好的性能.     

双塔连体结构设置防屈曲耗能支撑的弹塑性分析

为了研究双塔连体结构设置防屈曲耗能支撑的抗震性能,文章以某栋20层双塔连体结构为例,利用有限元软件SAP2000分别对原结构及设置防屈曲耗能支撑后的结构进行弹塑性对比分析.结果可知,在弹性阶段,防屈曲耗能支撑能够提供有效的侧向刚度,减少结构的自振周期,控制层间位移;在塑性阶段,防屈曲耗能支撑能够发挥耗能减震的性能,成为结构抗震的第一道防线.     

一种新型自复位防屈曲支撑的拟静力试验

为了控制安装有传统防屈曲支撑的结构在大地震作用下产生的最大变形及残余变形,提出一种新型防屈曲支撑——自复位防屈曲支撑(SCBRB).对其构造及工作和复位原理进行了详细说明.在此基础上,给出复位材料的预应力及变形需求等关键参数的设计方法,并实现了这种支撑.该支撑综合了防屈曲支撑及自复位体系的优点.拟静力试验研究结果表明预应力成功地接设计值施加并且完好保持是决定复位效果的关键因素,预应力不足则其复位效果变差,预应力与耗能内芯屈服力之比大干等于1.3时即可保证完全复位.传统防屈曲支撑与自复位防屈曲支撑拟静力试验的对比结果表明:此类支撑基本消除了纯防屈曲支撑的残余变形,具有良好的复位效果.     

某框架结构的防屈曲支撑位置布置优化

为了提高框架结构的减震性能,文章先通过遗传算法算得各层防屈曲支撑布置需求量.再从某框架结构的支撑优化布置形式着手,对该结构拟定6种防屈曲支撑布置方案,分别为:外边角端布置形式(方案a)、外围隔跨布置形式(方案b)、外围中心连续布置形式(方案c)、内框架边角端布置形式(方案d)、中心对U型布置形式(方案e)、中心筒型布置形式(方案f).然后对比分析6个模型分别在承受相同地震作用的条件下的指标结果,研究结果表明:(1)在结构静、动力非线性分析中,方案c对于防屈曲支撑利用率增加及结构抗侧刚度的提升较为明显.(2)在Morgan地震波作用下,方案c中防屈曲支撑在罕遇地震作用下,吸收地震能量最多.另在地震波作用下的耗能占比中分析得到,方案c中的防屈曲支撑耗能占比最大,且防屈曲支撑的滞回性能最佳.     

防屈曲支撑内核单元特性分析与设计理论研究

根据芯材多波屈曲理论并基于边缘屈服准则,考虑芯材初弯曲以及外包钢刚度,通过理论推导出防屈曲支撑间隙值以及边缘屈服极限应力通用计算公式,分别针对"十字型"和"一字型"芯材截面,针对初弯曲大小、屈曲半波数、芯材长度、芯材宽度和芯材厚度进行影响性分析.根据边缘屈服极限应力增加值推导出屈曲半波数估计值并利用约束比概念提出新的外包钢最小约束刚度.结果表明,文章提出的防屈曲支撑设计公式可以合理解释实验和有限元模拟结果,为防屈曲支撑的设计提供理论依据.     

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。     

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。     

局部低强防屈曲支撑耗能性能试验研究

传统防屈曲支撑主要采用内芯截面切削的方式实现局部削弱以提前进入塑性耗能,而本研究基于局部强度弱化热处理技术,在不削弱截面尺寸的情况下实现定区域的钢材强度削弱,提出了新型局部低强防屈曲支撑构造.通过对两种不同方式热处理后的材性试验,验证了超高温缓慢冷却热处理过程对于钢材强度削弱的有效性以及采用陶瓷加热器系统实现大尺寸构件局部热处理的可行性.通过两组局部低强防屈曲支撑循环往复荷载作用下的拟静力试验,研究了局部低强防屈曲支撑的耗能性能以及不同约束单元设计对其耗能性能的影响.结果表明:局部低强防屈曲支撑滞回曲线饱满,延性及抗低周疲劳性能优于普通防屈曲支撑,且可满足抗震设计的要求,其破坏模式和耗能能力与外围约束单元强度和刚度有关,且局部低强防屈曲支撑设计时需考虑外伸连接段稳定问题.     

屈曲约束支撑框架-核心筒混合结构抗震性能

目的研究屈曲约束支撑在超高层混凝土结构中的适用性,分析有无屈曲约束支撑的超高层混凝土结构抗震性能.方法建立屈曲约束支撑框架-核心筒混合结构模型,并采用反应谱分析,静力和动力弹塑性分析对模型进行地震反应分析.结果结果表明:小震作用下,屈曲约束支撑处于弹性状态,可为结构提供弹性刚度,结构基底剪力,层间位移角均有所减小;大震作用下,大部分屈曲约束支撑屈服,可帮助结构耗散地震能量.结论屈曲约束支撑能够和框架-核心筒结构良好的协同工作;合理布置屈曲约束支撑,可提高结构抗扭刚度,增加了核心筒内有效使用面积,结构总质量明显下降,减小了结构地震反应.     

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.     

开孔三重钢管防屈曲耗能支撑有限元分析

 开孔式三重钢管防屈曲耗能支撑是一种性能良好的耗能减震构件,本文介绍了开孔式三重钢管防屈曲耗能支撑的构造,设计了10组不同开孔形式和尺寸的三重钢管防屈曲耗能支撑构件,并采用ANSYS及ABAQUS软件对其进行有限元分析,研究不同开孔及间隙对此种防屈曲耗能支撑滞回耗能性能以及承载力的影响。研究表明：开孔式三重钢管防屈曲支撑的滞回性能稳定、耗能能力强、屈服点发生在预设区域;开孔形式和孔长对防屈曲支撑的性能有影响;开孔式三重钢管防屈曲耗能支撑套箍效应明显低于不开孔三重钢管防屈曲耗能支撑;当间隙不为0时,芯材管开孔后支撑的承载力并没有下降。     

屈曲约束支撑钢筋混凝土框架结构的消能减震分析

针对纯钢筋混凝土框架结构在地震高烈度区使用受限的情况,提出在框架中加入BRB形成一种具有耗能减震作用的结构.并选取一个9层钢筋混凝土框架结构,采用反应谱和时程分析两种方法对该框架结构在设置屈曲约束支撑前后的抗震性能进行了对比计算分析.结果表明,在框架结构中合理设置屈曲约束支撑,可以达到小震下增加框架结构的侧向刚度,明显降低结构侧向变形,大震下支撑屈服耗能,保证结构的安全可以取得良好的减、隔震效果.     

新型Pall-BRB摩擦阻尼支撑体系设计方法

考虑几何非线性采用ANSYS有限元软件对一种新型Pall-BRB摩擦阻尼支撑体系（采用防屈曲支撑（BRB）代替Pall型摩擦阻尼器（PFD）的普通支撑）的滞回特性进行分析.首先进行了Pall型普通支撑体系和Pall-BRB摩擦阻尼支撑体系的滞回性能对比分析,结果表明,防屈曲支撑在拉压循环荷载作用下均能达到屈服,拉压承载力基本一致,耗能能力优于普通支撑.然后分析了防屈曲支撑刚度、Pall型阻尼器起滑摩擦力、阻尼器的大小以及防屈曲支撑与水平方向的倾角等因素对体系滞回特性以及支撑内力的影响.结果表明,Pall-BRB支撑体系比Pall型普通支撑体系有更好的耗能性能,支撑内力变化不大且在阻尼器起滑后保持为常数,有利于抗震设计;防屈曲支撑最大内力与起滑摩擦力关系密切,起滑摩擦力越大,体系耗能能力越强,支撑越能充分发挥作用.最后提出了这种新型Pall-BRB摩擦阻尼支撑体系的设计方法.     

多层屈曲约束斜撑钢框架静动力抗震设计

为简化多层钢框架结构在强震作用下的弹塑性时程分析,并从能量与层间位移的角度建立评价关系式,以屈曲约束支撑水平力分担率β为主要研究参数建立6个多层屈曲约束斜撑钢框架模型,对各模型静动力弹塑性分析结果进行比较研究。计算分析表明,当β为20%～60%时,各模型各层的层间位移、屈曲约束斜撑的的塑性变形能量分布以及层滞回曲线关系的静力分析值与弹塑性时程分析值基本吻合,其静力分析能够比较准确的评价强震作用下地震反应效应,其设计可采用修正底部剪力法。     

现浇混凝土楼板的钢筋布置与连接探讨

钢筋混凝土楼板是建筑楼盖体系中的一个重要的组成部分,也是广大用户能经常与之接触和感知的一个建筑构件,从建筑的使用角度上讲,现浇混凝土楼板设计的合理性和施工质量的优劣呈度可直接关系到整个建筑是否安全,在实际生产过程中,可通过控制楼板内钢筋的间距,调整钢筋的布置方向与连接方式来改善楼板内钢筋的受力状态,达到节约钢筋含量、降低工程造价的目的,使建筑工程中的结构体系更安全、合理。     

偏心受拉转换梁的“强剪弱弯”设计可靠度分析

为实现钢筋混凝土斜柱式或斜撑式转换结构构件"强剪弱弯"的概念设计,保证斜柱或斜撑与框支柱之间的转换梁在偏心受拉状态下的"强剪弱弯"设计,采用可靠度的Monte Carlo分析方法,把转换梁看作由偏心受拉破坏与受剪破坏组成的串联体系,对按现行建筑结构规范设计的钢筋混凝土转换梁在偏心受拉状态下的"强剪弱弯"抗震可靠性进行了分析,研究了不同荷载比值(地震作用与自重荷载比值)、不同截面、材料强度等级和不同配筋率对偏心受拉梁"强剪弱弯"可靠度的影响。在此基础上,针对一、二级抗震等级偏心受拉转换梁"强剪弱弯"的设计,对目标可靠指标的剪切增强系数进行了校核,为合理地确定剪切增强系数提供参考。     

某新型半导体显示产业钢厂房备料区抗震性能分析

以某新型半导体显示产业钢结构厂房备料区为工程背景,建立了厂房钢框架-支撑结构的非线性有限元模型,分别对多遇地震和罕遇地震下的结构抗震性能进行了分析。结果表明,结构整体指标均满足设计规范要求,第3层和第6层的层间位移角较大;罕遇地震下构件损伤主要集中在支撑,而结构底层角柱和中部楼层的边跨梁有轻微损伤;钢支撑能够有效提高结构刚度,减小梁柱的损伤。     

雀替型阻尼器加固箍头榫木框架结构的抗震性能

为研究广府古建筑木结构的抗震性能及加固方法,采用菠萝格木材,设计并制作了两榀不同结构形式的典型广府木祠堂箍头榫框架,提出并制作了用于木结构榫卯节点加固的雀替型阻尼器,对雀替型阻尼器加固前后的木框架进行低周往复荷载试验,研究结构的抗震性能及阻尼器的加固效果。研究结果表明：阻尼器可以弥补初次加载产生的损伤,在转角不大时给残损的榫卯节点提供较高的初始刚度,并在榫卯节点自身开始闭合时与之协同受力,提高节点刚度、极限承载能力和耗能能力,使得加固试件的极限承载能力高于未加固试件;未加固试件经过加载,出现了榫卯脱离、榫卯局部压屈现象,加固试件的破坏形式主要为榫卯脱离、榫卯局部压屈和竖向顺纹劈裂裂缝;各节点的滞回曲线呈现明显的“捏缩”现象,榫卯节点强度退化系数均大于0.83,在循环荷载作用下表现出稳定的承载性能,随节点转角的增大,各节点的环线刚度、等效粘滞阻尼系数呈现逐渐减小并趋于稳定的趋势;边跨框架试件节点的等效粘滞阻尼系数逐渐稳定于0.1～0.2,而中跨框架试件节点的等效粘滞阻尼系数逐渐稳定于0.05～0.1,且经过阻尼器加固,边跨框架与中跨框架试件的总滞回耗能分别提高了67%和19%。     

多层住宅新型复合结构空间动力性能分析

本文针对用于代替黏土砖住宅结构的新型＂人＂字支撑复合结构进行了空间动力性能分析,研究了新型复合结构用于多层住宅的抗震性能。首先,采用子空间迭代法计算出该空间结构的前十阶自振周期和振型,得出有支撑的复合结构方向刚度很大,且支撑还提高了复合结构体系的空间整体刚度;然后,对该结构体系采用反应谱方法求出结构在地震作用下的响应,结果表明该实例住宅的薄弱层均为第三层;在多遇地震作用下,梁、柱及支撑在最不利内力组合下的配筋在合理范围内。结果还表明新型复合结构用于多层住宅具有良好的空间动力性能。