低屈服点钢剪切耗能板抗震性能试验

鉴于目前对国产低屈服点钢材生产剪切板阻尼器的研究和应用还没有系统开展,采用宝山钢铁股份有限公司自主研发生产的低屈服点钢LYP160,设计制作了3种不同尺寸的剪切板阻尼器,开展其低周往复循环荷载试验,并在试验基础上,对影响剪切板耗能性能的因素进行了分析.研究结果表明:由国产LYP160制成的剪切耗能板在低周反复荷载作用下,滞洄曲线饱满,具有良好的耗能性能;经过合理设计和施工,该剪切板可以作为消能阻尼器应用于实际工程.     

一种新型扭转金属阻尼器及其减震性能分析

为解决现有金属阻尼器应力分布不均匀的问题,设计了一种新型层间扭转型金属阻尼器,推导出初始刚度和屈服荷载表达式,并通过往复加载试验对其力学性能进行研究.根据阻尼器的试验过程建立有限元模型,分析其变形后的应力分布,对设有该扭转型耗能梁段与剪切型耗能梁段的Y形支撑结构进行了抗震性能研究.结果 表明:建立的扭转金属阻尼器力学模...     

新型开洞软钢板阻尼器的理论及试验研究

设计、制造了一种用于结构振动控制的新型高性能开洞软钢板阻尼器.该阻尼器主要通过开洞核心耗能板的弯曲塑性变形来耗散振动能量.首先,利用有限元方法研究了核心耗能板的应力分布,并通过理论推导得到了核心性能参数的计算公式;然后,采用单调加载和往复加载试验,验证了阻尼器的滞回耗能性能.研究结果表明:开设合理的鼓形洞口能够优化耗能板上的应力分布,并且不对其屈服力产生影响;推导出的核心性能参数理论公式能够较为准确地反映新型开洞软钢板阻尼器的工作性能;该阻尼器具有饱满的滞回曲线,并且在大位移加载时,等效黏滞阻尼比均可达到30%以上,表现出良好的滞回耗能和低周疲劳性能.     

形状优化的菱形开孔剪切型金属阻尼器减震性能

目的为解决传统开长缝的剪切型金属阻尼器应力集中以及焊接产生的热效应影响,提高阻尼器耗能能力,提出一种采用等强度线优化开孔形状的菱形开孔剪切型金属阻尼器.方法根据弹塑性力学理论寻找耗能单元截面在受弯、受剪条件下屈服强度相等的曲线,将该等强度曲线所围成的四边形作为对阻尼器耗能板的开孔形状,并推导了阻尼器弹性等效刚度与屈服强度的设计公式;对阻尼器耗能单元进行材料试验,基于真实的材料本构关系数据建立了精细化有限元数值仿真模型,模拟其低周往复加载的力学性能,分析阻尼器的变形模式与耗能能力,并比较了开长缝和开优化形状菱形孔阻尼器的减震性能.结果屈服强度的仿真结果与计算结果误差小于2%,刚度误差小于1%;相比传统的开长缝钢板阻尼器,形状优化的菱形开孔阻尼器累积等效塑性应变最大值减小为24.3%~37.5%;加载位移角小于1/20工况时,耗能未明显提升;加载位移角超过1/20工况时,形状优化的菱形开孔阻尼器单位体积耗能率增加多至32.9%.所建立的有限元模型是基于真实材性试验数据给出的,能更好地反映阻尼器金属的力学行为;设计公式计算结果与数值仿真结果吻合较好,可作为该类阻尼器的设计公式.结论与开长缝的钢板阻尼器相比,形状优化的菱形开孔阻尼器的强度随着滞回行为而稳定强化,具有良好的低周疲劳性能与稳定的耗能能力,塑性变形分布更加均匀,最大累积等效塑性应变明显减小.     

新型耗能增强型SMA阻尼器设计和滞回耗能性能分析

通过形状记忆合金的材性试验研究其超弹性变形性能,并将其等效拟合为多线性模型,得到其计算参数.提出一种新型耗能增强型SMA阻尼器,说明其构造,阐述其工作原理和设计要点,并介绍阻尼器的设计方法,推导阻尼器的恢复力模型.通过有限元程序对设置该阻尼器的多层钢框架、对角设置SMA拉索的多层钢框架、普通钢框架进行低周反复分析,对比研究了该阻尼器的消能减震能力.研究结果表明:该阻尼器的滞回环非常饱满,耗能能力强,优于对角设置SMA拉索的耗能效果,因此,该新型耗能增强型SMA阻尼器在消能减震领域具有良好的应用前景.     

新型耗能增强型形状记忆合金阻尼器减震性能研究

首先通过形状记忆合金的材性试验研究了其超弹性变形性能,并将其等效拟合为多线性模型,得到其计算参数.然后,提出了一种新型耗能增强型SMA阻尼器,说明了其构造,阐述了其工作原理和设计要点,推导了阻尼器的恢复力模型.最后通过有限元程序对设置该阻尼器的多层钢框架、对角设置SMA拉索的多层钢框架、普通钢框架进行了地震时程分析,对比研究了该阻尼器的消能减震能力.结果表明该阻尼器的滞回环非常饱满,耗能能力强,大震下对结构的位移和层间位移角控制效果显著.     

附加新型摩擦阻尼器减震结构的抗震性能分析

提出一种新型摩擦阻尼器,利用理想弹塑性模型模拟阻尼器的恢复力特性.通过对设置该摩擦阻尼器的耗能减震框架在3条地震波作用下进行时程分析,研究摩擦阻尼器起滑荷载对结构减震性能的影响.结果表明:减震结构在小震与大震作用下的位移反应均比未设置减震装置结构大幅减小;在小震作用下,减震结构的楼层剪力与摩擦阻尼器的起滑荷载有关;在大震作用下,减震结构层间位移角随着阻尼器起滑荷载的增加而减小.     

竖向偏心部分填充混凝土圆形钢桥墩的抗震性能

目的探析竖向偏心受压部分填充混凝土圆形钢桥墩柱在横桥方向往复荷载作用下的抗震性能.方法以城市高架桥倒L型桥墩为研究对象,利用有限元分析软件ABAQUS建立了该类钢桥墩的有限元分析简化模型,根据计算得出的力与位移(H-δ)滞回曲线结果,对其在竖向偏心荷载及横桥方向往复荷载作用下的柱两侧水平承载力及无偏心和偏心桥墩柱之间的承载力关系进行了研究.钢桥墩柱的长细比参数取0.2、0.3和0.4,钢管部分截面径厚比参数取0.07、0.08和0.09,竖向荷载的偏心率e则取0、0.1、0.15和0.2.结果部分填充混凝土钢桥墩在偏心一侧的水平承载力降低,相反在另一侧的水平承载力则得到增强,呈明显的不对称性,且随着偏心率的增加,抗震性能降低.拟合得出一个关于无偏心受压钢桥墩柱与偏心受压钢桥墩柱之间H-δ滞回曲线关系的经验公式.结论经验公式计算得出的骨架曲线和滞回曲线与有限元分析直接得到的骨架曲线和滞回曲线结果无论在弹性阶段还是在塑性阶段吻合性均较好,经验公式的有效性得到验证,该公式将为偏心受压部分填充混凝土圆形钢桥墩横桥方向的抗震性能设计提供理论依据.     

两边连接钢板剪力墙试验与理论分析

通过对仅与框架梁连接的两边连接钢板剪力墙在往复荷载作用下的试验,探讨了其滞回特征和耗能能力.结果表明该类剪力墙具有较高的初始刚度和承载力,受荷后期沿对角线形成拉力带,利用屈曲后性能承担荷载并耗能,具有稳定的耗能能力,延性系数超过5.0,符合现行国家规范的设计要求.采用有限元分析方法研究了钢板高厚比和跨高比对骨架曲线的影响,提出了便于应用的骨架曲线简化模型和计算方法.     

基于钢棒耗能元件阵列型阻尼器的耗能性能研究

目的 研究基于钢棒耗能元件的阵列型阻尼器的耗能性能,验证其是否能够满足建筑抗震设计规范中的要求。方法 为考察阻尼器的耗能性能,设计了3组包含不同数量和排列形式的钢棒耗能元件的阵列型阻尼器,并对3组阻尼器开展同工况下的低周往复试验及数值模拟分析。结果 在试验研究中,阻尼器的实测耗能系数最高可达2.50;在数值模拟分析中,阻尼器的耗能系数为2.61,且该类型阻尼器的力学性能中屈服荷载、初始刚度与钢棒数量存在正比关系,屈服位移与钢棒数量无明显关系。结论 试验与数值模拟所得结果均能体现该类型阻尼器的力学性能均匀、稳定,且具有良好的耗能性能,能够满足建筑抗震设计规范中对金属阻尼器的要求。     

自复位RC框架柱脚节点在不同轴压比下的抗震性能试验研究

自复位RC框架柱脚节点将无黏结预应力钢筋与新型金属消能阻尼器结合,在保证结构足够的承载力和耗能能力的前提下,能有效减小传统框架结构水平地震作用下产生的残余变形.对2个采用了新型可更换阻尼器的自复位RC框架柱脚节点进行了低周往复荷载抗震试验,对比分析了不同轴压比下框架柱脚节点的受力机制、滞回曲线、耗能能力、复位能力等性能.试验结果表明:自复位RC框架柱脚节点的耗能主要来自阻尼器的屈服耗能,不同轴压比下该框架柱脚节点的耗能能力大致相当;高轴压比导致框架柱产生轻微的塑性变形,从而使残余变形增大,相应的复位能力略有降低.     

新型消能减震阻尼器滞回性能试验研究及有限元分析

提出了一种用于装配式混凝土框架结构的新型消能减震阻尼器,通过拟静力试验研究其滞回性能,分析了该阻尼器的破坏模式、承载能力、耗能能力以及刚度退化等,建立了精细有限元模型进行参数分析.试验结果表明,该阻尼器耗能能力较好,具有受力机制明确和设计性能良好等优点.有限元分析结果表明,增加耗能杆直径和销轴-耗能杆间距可使阻尼器具有更好的承载力和耗能能力,增加夹板间距能有效提高阻尼器的耗能能力,销轴直径对阻尼器的承载力和耗能能力影响较小,低强度高延性的耗能杆(屈服强度200 MPa)可提高阻尼器的耗能能力,但降低了阻尼器的承载力.在装配式混凝土框架结构中采用该阻尼器,可使结构在地震作用时的耗能和损伤集中在阻尼器部位.     

带拉条多腔钢板混凝土组合剪力墙抗震性能研究

提出一种带拉条多腔钢板混凝土组合墙,为研究其抗震性能,设计制作该形式的组合剪力墙进行拟静力试验。通过改变试件的轴压比、高宽比,研究其在低周往复荷载作用下的破坏机理、滞回性能、耗能能力及刚度退化等,并以此试验为基础,建立有限元模型,分析了不同参数对其在往复荷载作用下工作机理和破坏模式的影响。结果表明:有限元模型与试验结果吻合良好,不同参数下该形式的组合墙均具有较高的承载力,较好的塑性变形能力和耗能能力,抗震性能良好。当轴压比低于0.6、高宽比低于2、拉条间距小于120 mm,同时混凝土强度等级取C50、钢材厚度取5 mm时,有利于试件抗震性能的发挥。     

考虑SD效应及初始缺陷影响的钢压杆弹塑性稳定分析

考虑钢压杆一般存在初变形和初偏心等初始缺陷及钢材拉压强度的差异,基于Jezek法推导在轴向偏心荷载作用下钢压杆弹塑性失稳破坏时的极限荷载公式.通过探讨SD效应、长细比及初始缺陷等因素对钢压杆弹塑性失稳破坏极限荷载的影响规律,拟合得到了两端简支的矩形截面钢压杆弹塑性极限荷载近似计算公式;所得解析理论与近似计算公式可以蜕化求解带初弯曲的轴压构件、带初偏心的压杆、理想的中心受压杆及压弯构件考虑SD效应时的弹塑性极限荷载.分析结果表明:考虑SD效应时钢压杆的弹塑性稳定极限荷载提高10.5%~12.2%.因此,在实际工程中考虑SD效应可以使钢压杆的强度得以充分发挥.     

考虑损伤发展的钢材混合强化本构模型

为了更准确地模拟往复荷载作用下金属材料的劣化,在大变形弹塑性理论及损伤力学理论的基础上,采用双线性混合强化模型及Lemaitre损伤模型建立了可考虑损伤发展的混合强化弹塑性本构模型.提出了利用单轴拉伸材料常数计算损伤材料参数的近似方法.利用有限元程序ANSYS的用户可编程特性,将所编制的材料模型子程序嵌入ANSYS程序...     

偏心支撑钢框架支撑节点设计的必要性

偏心支撑钢框架结构体系在水平荷载作用下只要求耗能梁段发生屈服,而梁柱等其他构件不允许出现屈服。文章在对试验模型进行有限元分析中发现,在水平荷载作用下支撑下节点板件也出现了屈服现象;为了减小此部位应力及使此模型满足抗震要求,对支撑的节点进行了设计,设计后模型在水平荷载作用下支撑节点应力明显减小,满足了抗震要求。研究结果表明了偏心支撑钢框架支撑节点设计的必要性,对偏心支撑钢框架结构体系的研究和应用有一定的参考意义。     

Y形偏心支撑钢框架SAP2000非线性分析模型

为研究Y形偏心支撑钢框架结构的弹塑性性能,根据剪切耗能梁段恢复力特性和钢框架的力学性能,提出符合抗震规范的耗能梁段独立剪切铰参数的定义方法,建立Y形偏心支撑钢框架SAP2000非线性塑性铰分析模型.通过3个模型试件在循环荷载下的骨架曲线和有限元分析的PUSHOVER曲线的对比,论证模型的合理性.结果表明,本文提出的改进塑性铰模型能够较为合理地反映Y形偏心支撑钢框架结构的非线性性能.     

耗能连梁采用新型复合阻尼器后对剪力墙结构性能的影响

研究一种震后可替换的新型复合阻尼器置于连梁跨中以实现保护连梁并提高连梁耗能能力的目标.在ABAQUS有限元软件平台上根据复合阻尼器的特点提出一种可以有效反映其特征的等效简化模型,并与仿真模型进行对比验证;将等效简化模型应用于高层剪力墙结构的连梁中,进行罕遇地震下的剪力墙结构动力时程分析;以混凝土连梁为参照,研究安装了复...     

T型焊接方钢管节点在轴向循环荷载作用下滞回性能的有限元分析

为了研究焊接T型方钢管节点的滞回性能,从而进一步为研究方钢结构的抗震性能打下基础,对轴向往复荷载作用下T型方钢管节点进行了有限元建模和分析.通过有限元分析结果发现:焊接方钢管节点的滞回由线较为饱满,表明该节点在承受地震等强动力荷载作用下具有较好的耗能性.     

端板连接剪切型可替换独立耗能梁段的恢复力特性

运用有限元软件ABAQUS对8个不同参数的可替换独立耗能梁段进行数值模拟,得到耗能梁段的剪切承载能力、滞回性能、耗能能力、骨架曲线刚度和延性.结果表明:耗能梁段的剪切承载能力比较稳定;滞回曲线饱满、呈梭形,可替换耗能梁段具有良好的耗能能力;试件骨架曲线的形状与单调荷载作用下的荷载-位移曲线形状相似,都经历了弹性段、线性强化段以及承载力下降段;可替换耗能梁段刚度随着梁段长度的增加以及截面尺寸的减小出现了一定程度的退化,加载初期的刚度退化最明显.研究结果为偏心支撑钢框架耗能梁段的分离式设计奠定了基础.