型钢混凝土柱框架-核心筒结构抗震性能研究

为了研究型钢混凝土柱框架-核心筒结构体系的抗震性能,建立了钢筋混凝土柱框架-核心筒结构模型以及两种型钢混凝土柱框架-核心筒结构模型,对三个模型进行了模态分析、多遇地震下的反应谱分析和罕遇地震下的弹塑性时程分析.结果表明,采用型钢混凝土柱的结构,结构的自振周期、侧向位移更小;罕遇地震下,型钢筋混凝土柱框架-核心筒结构减缓了框架柱的屈服破坏进程,减轻了框架部分柱的屈服破坏程度,地震承载能力更强、抗震性能更好.     

预应力混凝土框架结构“强柱弱梁”设计方法研究

针对预应力混凝土框架梁设计方法的特殊性,本文以8度区(0.2g)抗震等级为二级的多层多跨预应力混凝土框架结构为例,研究规范对预应力混凝土框架结构柱端弯矩增大系数取值的合理性,提出以梁端实际抗震受弯承载力调整柱端弯矩的方法进行预应力混凝土框架结构设计.分别以梁端地震组合弯矩和梁端实际抗震受弯承载力调整柱端弯矩设计8榀预应力混凝土框架,在OpenSees中建立其基于纤维梁柱单元的数值分析模型,并对其进行静力弹塑性分析与动力时程分析.研究表明:按现行规范设计的预应力混凝土框架结构,在罕遇地震下底层柱端出铰严重,提高其柱端弯矩增大系数,可以有效地改善结构屈服机制;04规程中柱端弯矩增大系数的取值偏小,规程修订时应给予适当提高,对抗震等级为二级的预应力混凝土框架结构,其柱端弯矩增大系数的取值≥2.0;本文建议二级PC框架按梁端实际抗震受弯承载力调整柱端弯矩,其取值为1.4.     

双向地震作用下型钢混凝土框架两阶段Pushover分析

为了提高Pushover方法的计算精度,弥补双向地震作用下型钢混凝土框架Pushover分析研究的不足,本文建立双向地震作用下型钢混凝土框架的两阶段Pushover分析方法。首先对型钢混凝土框架进行振型Pushover,之后将各振型组合得到的结构位移归一化处理后作为推覆侧移向量对结构进行第二次Pushover分析,得到的地震作用效应即为结构最终的地震响应。算例结果表明,在多遇、罕遇地震作用下,两阶段Pushover方法的计算精度较传统Pushover方法和振型Pushover方法均有所提高,适用于型钢混凝土框架双向地震分析;与多遇地震相比,罕遇地震作用下楼层侧移更加接近时程分析结果;并证明型钢混凝土框架也可实现“强柱弱梁”的结构模式,具有较好的抗震性能。     

不同特性地震下加固后典型校舍抗倒塌与可恢复性能对比分析

中小学校是人员聚集场所,其校舍既是保障震时师生生命安全的重要载体,也是灾后重要的应急避难场所,地震作用下校舍抗倒塌性能和可恢复性对提升城镇抗震防灾能力有着重要意义。本文针对典型校舍的双跨钢筋混凝土（Reinforced Concrete, RC）框架结构,根据结构安全鉴定结果,开展基于外包角钢法和黏贴碳纤维布法的加固设计。随后,建立结构有限元模型,选取具有不同特性的地震动记录,开展加固前后多遇和罕遇地震作用下的结构地震响应分析。最后,基于倒塌概率和残余层间位移角指标,对比了不同特性地震作用下,加固前后双跨RC框架结构的抗倒塌和可恢复性能。结果表明：双跨RC框架结构具有较好的抗震性能,加固后薄弱层层间位移角在多遇和罕遇地震作用下分别降低21.89%和39.40%;近场地震的长周期和速度脉冲等特性对双跨RC框架抗倒塌和可恢复性能有较大影响,近场有脉冲和近场无脉冲地震作用下1.0g时的倒塌概率分别为远场地震作用下的4.45倍和2.92倍,相应的罕遇地震作用下薄弱层残余层间位移角比值分别为3.14和1.16;加固后倒塌概率和薄弱层残余层间位移角分别平均降低25.34%和54.87%。     

设置外廊柱的中小学教学楼抗震性能研究

针对四川汶川地震中单跨带悬挑梁的框架结构布置形式的中小学教学楼破坏倒塌的现象,采用静力弹塑性(push-over)分析方法,对比分析了单跨悬挑结构和设置外廊柱结构的钢筋混凝土中小学教学楼在罕遇地震作用下的抗震性能.对比分析结果表明,在遭遇相同的罕遇地震作用下,设置外廊柱的教学楼抗震性能明显优于无外廊柱的教学楼,并且有比较高的安全储备.最后提出了对中小学教学楼结构设计的一些建议.     

边柱拆除时预压装配式PC框架抗连续倒塌性能试验研究

为研究预压装配式预应力混凝土(prestressed concrete,PC)框架的抗连续倒塌能力,文章设计1榀2层2跨预压装配式PC平面框架进行底层边柱柱拆除试验,对其裂缝发展、变形能力、破坏模式进行探究.研究表明,预压装配式PC框架在边柱失效的情况下具有较好的抗连续倒塌能力.在试验加载过程中,框架的混凝土裂缝开展与...     

型钢混凝土梁-角钢混凝土柱框架恢复力模型特性研究

采用梁柱纤维模型对型钢混凝土梁-角钢混凝土柱组合框架滞回全过程开展数值仿真研究,并与试验结果对比. 在大量参数分析的基础上,探讨了此类组合框架滞回曲线特点,建立了单层单跨组合框架的荷载-位移恢复力模型,该模型可综合考虑轴压比和预应力度等的影响,能对此类组合框架在水平荷载作用下的滞回性能进行预测,其结果与试验及数值仿真结果一致. 相关研究可为简化结构弹塑性动力分析提供参考.      

预应力混凝土框架结构抗震能力的能量评估法

本采用能量方法,针对预应力混凝土框架结构的特点,提出了对其在罕遇地震下的抗震能力进行评估的一种简易可行的方法。算例的结果表明,采用这种方法,对较规则的多层多跨预应力混凝土框架结构在罕遇地震下的抗震能力进行评估,所得的结果完全可以满足实际工程所要求的精度。     

多层住宅新型复合结构的Pushover分析及支撑优化

通过对柔性梁柱加“人字”支撑的新型住宅复合结构的静力弹塑性(Pushovei)分析,进行了抗震性能评 估,并优化了结构构件截面．采用250mm×250mm的梁柱截面、120mm×120mm的支撑截面及正常配筋所 形成的复合结构,满足按9度抗震设防(多遇地震)的抗震能力和延性要求以及8度罕遇地震的抗倒塌验算． 其耗能机制为“混合机制”,塑性铰出现的位置及顺序为:支撑、梁端、柱下端、柱上端,因此满足“强柱、中 梁、弱支撑”多道抗震防线的抗震要求．在柱截面不改变的情况下,薄弱层出现在底层,最大层间位移满足 罕遇地震作用下结构薄弱层弹塑性层间位移的要求．计算分析得出合理的支撑与柱的抗侧刚度比在4-10 之间;最后优化了支撑截面．     

新型外包钢组合梁框架结构抗震性能试验

为克服普通组合框架结构体系存在的缺点,首次提出新型外包钢混凝土组合梁-型钢混凝土柱组合框架结构体系.设计制作了一榀单跨两层型钢混凝土柱-外包钢混凝土梁的组合框架结构模型,并通过施加恒定竖向荷载和低周反复水平荷载,对模型框架进行了抗震性能试验.试验表明,该榀组合框架在地震时能形成梁铰破坏机制,框架的变形能力、承载能力、延性、耗能能力等均满足延性框架的抗震要求,且模型框架的有效延性系数达到了7.5.新型型钢混凝土组合柱-外包钢混凝土组合梁框架结构的抗震性能优于钢框架结构和钢筋混凝土柱-钢梁框架结构,可在中高层建筑中推广应用.     

某超限框架结构厂房动力弹塑性分析及改进

采用SAUSAGE软件对某超限钢筋混凝土框架结构工业厂房进行罕遇地震下的动力弹塑性分析,研究结构在罕遇地震作用下的层间位移、基底剪力、楼层剪力、倾覆力矩以及构件损伤。分析结果表明:该结构在罕遇地震作用下层间位移角超限,框架柱进入比较严重损坏状态,不能满足"大震不倒"的抗震性能目标。在有限元数值分析模型中,采取在工业厂房两端和错层等薄弱部位增设钢支撑等措施对结构进行改进,并进行了罕遇地震作用下的动力弹塑性分析。对比两次分析结果可以看出,改进后结构顶层最大位移减小48. 56%,最大层间位移角减小28.99%,框架柱由比较严重损坏状态减轻至中度损坏状态,实现建筑物在大震作用下不至于倒塌的目标。     

3层预压装配式预应力混凝土框架的静力弹塑性分析

为了进一步了解预压装配式框架的地震反应特征,在1榀单跨3层预压装配式混凝土框架在低周反复荷载作用下的试验基础上,文章采用SAP2000程序对其进行静力弹塑性分析,了解预压装配式混凝土框架的受力性能、变形能力和框架的破坏机制。试验研究表明:在水平和竖向荷载共同作用下,框架梁端负弯矩叠加区首先出现塑性铰,加载后期梁端塑性铰发生充分转动;框架层间极限位移角为1/42~1/67时,承载能力没有出现明显下降。理论分析表明:预压装配式预应力混凝土框架在基本烈度地震作用下,仍能保持弹性状态;罕遇地震下框架最大层间位移角出现在1层,为1/43,与试验值较为接近,小于规范规定的限值1/50。预压装配式混凝土框架具有较好的抗震性能。     

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。     

二级抗震等级异形柱框架结构抗震性能评价

通过计算一座二类场地八度（0．2g）抗震设防的异形柱框架在罕遇地震作用下的弹塑性时程响应，对国家现行行业标准《混凝土异形柱结构技术规程》二级框架柱的设计规定进行了初步验证，结果表明除框架底层柱根和T形截面边柱外，该规程的相关设计规定基本上能起到“强柱弱梁”的控制效果．对底层柱根和T形截面边柱的弯矩增强系数取值和配筋形式提出了建议．建议的方案增加配筋量不多，既能达到结构预期的塑性铰分布结果，又方便施工．     

柱端弯矩增大系数对PC框架结构抗震性能影响的研究

根据我国现行《预应力混凝土结构抗震设计规程》(JGJ 140-2004),以设防烈度为8度(0.2g)地区的多跨多层预应力混凝土框架结构柱端弯矩增大系数为研究对象,对其合理取值问题进行了探讨.在SAP2000与PERFORM-3D软件中,采用局部纤维铰梁单元,对6个PC平面框架建立了弹塑性分析模型,并对其进行了静力弹塑性分析(Pushover分析)与动力弹塑性时程分析.计算结果表明:按照现行规范设计的PC框架,基本上可以满足8度区罕遇地震作用下的抗震要求,但是结构在大震作用下形成的是以底层柱端出铰为主的梁柱铰屈服机制,对结构抗震不利;随着柱端弯矩增大系数的增加,结构的局部构件抗震性能以及屈服机制均有很大程度的改善,当边柱和中柱的柱端弯矩增大系数分别增加到2.0,1.8时,预应力混凝土框架结构能够实现对结构抗震有利的以梁出铰为主的梁柱铰屈服机制,甚至是梁铰屈服机制.因此,建议在进行预应力抗震技术规程的修订时,适当提高框架结构柱端弯矩增大系数的取值.     

柱端弯矩增大系数对PC框架结构

根据我国现行《预应力混凝土结构抗震设计规程》(JGJ 140-2004),以设防烈度为8度(0.2 g)地区的多跨多层预应力混凝土框架结构柱端弯矩增大系数为研究对象,对其合理取值问题进行了探讨.在SAP2000与PERFORM-3D软件中,采用局部纤维铰梁单元,对6个PC平面框架建立了弹塑性分析模型,并对其进行了静力弹塑性分析(Pushover分析)与动力弹塑性时程分析.计算结果表明:按照现行规范设计的PC框架,基本上可以满足8度区罕遇地震作用下的抗震要求,但是结构在大震作用下形成的是以底层柱端出铰为主的梁柱铰屈服机制,对结构抗震不利;随着柱端弯矩增大系数的增加,结构的局部构件抗震性能以及屈服机制均有很大程度的改善,当边柱和中柱的柱端弯矩增大系数分别增加到2.0,1.8时,预应力混凝土框架结构能够实现对结构抗震有利的以梁出铰为主的梁柱铰屈服机制,甚至是梁铰屈服机制.因此,建议在进行预应力抗震技术规程的修订时,适当提高框架结构柱端弯矩增大系数的取值.     

某钢管混凝土框架-核心筒结构振动台模型试验

某钢管混凝土框架-核心筒结构高264 m,抗侧力体系由钢管混凝土外框架、钢板混凝土组合剪力墙和伸臂桁架3个部分组成.为了解此类结构在地震作用下的受力性能和反应特点,对该结构进行了1/30缩尺模型模拟地震振动台试验.通过分析模型结构在8度多遇、基本、罕遇地震和9度罕遇地震作用下的动力特性,对模型结构和原型结构的破坏模式、层间位移、楼层剪力等动力反应进行研究.结合大型通用有限元分析软件ETABS和ANSYS的分析结果,对原型结构的抗震设计提出了改进建议.研究结果表明:原型结构能够满足我国现行规范“小震不坏、大震不倒”的抗震设防标准,即使在9度罕遇特大地震作用下,仍然表现出优良的抗震性能.     

安装有自复位耗能摇摆柱的RC框架动力弹塑性分析

根据Roh提出的摇摆柱具有耗能能力较小且框架中附加对角阻尼器可能会影响建筑使用功能的特点,提出在摇摆柱的上下端安装一种自复位及耗能于一体的小型隅撑,构成自复位耗能摇摆柱,并将其应用于传统框架中构成一种新型的自复位框架结构.利用有限元软件OpenSees分别对建立的5个钢筋混凝土单榀框架模型在多遇、设防、罕遇地震作用下进行弹塑性动力时程分析计算.分析结果表明,带有自复位耗能摇摆柱的RC框架的层间加速度及残余位移与传统框架相比,明显减小了;罕遇地震下层位移及层间位移角略小于传统框架.     

钢-混凝土组合框架动力性能参数分析

为了全面研究钢-混凝土组合框架结构动力性能,对单层单跨的钢管混凝土柱和组合梁组成的组合框架进行动力性能参数分析.讨论了钢管混凝土柱含钢率、柱长细比、柱轴压比及钢-混凝土组合梁剪力连接度对固有频率和地震响应的影响.分析表明,固有频率随含钢率的增加和梁柱线刚度比的增大而增大,随柱长细比的增大而减小,组合梁剪力连接度对组合框架固有频率无明显影响.位移响应随柱含钢率的增大而减小,随柱长细比的增大而增大,随梁柱线刚度比减小而增大.而轴压比对组合框架地震响应峰值影响较小,剪力连接度大于0.73时,对组合框架位移响应的影响并不明显.根据参数分析结果,得出各参数对钢-混凝土组合框架动力性能的影响规律,并提出相应的设计建议,以期为工程实践提供参考.     

带屈曲约束支撑的扭转不规则框架结构抗震性能分析

不规则框架结构楼层的质量中心和刚度中心偏离,导致结构在地震作用下容易发生扭转。对于高烈度设防区的不规则钢筋混凝土结构,产生的扭转效应更加明显。结合实际工程案例对计算模型进行反应谱分析和罕遇地震作用下的时程分析。结果表明:屈曲约束支撑能够改善结构整体的扭转效应,结构的扭转周期比、层间位移角和扭转位移比均能符合规范要求。罕遇地震作用下,在柱间增设屈曲约束支撑的框架扭转位移比变化均匀,最大值为1.17,层间扭转变形得到控制。框架底层屈曲约束支撑滞回曲线饱满,耗能减震效果明显。