PEC柱-钢梁摩擦耗能部分自复位组合框架抗震性能数值模拟

为更好满足建筑结构不同抗震性能化设计目标,对已有自复位连接节点弯矩-转角关系进行改进,提出摩擦型耗能部分自复位连接设计思路。利用ABAQUS软件设计了5榀卷边PEC柱-钢梁摩擦耗能型部分自复位连接组合框架模型试件,并对其在往复荷载下的抗震性能进行了数值模拟。基于模拟数据,对比分析柱顶竖向力、摩擦板长圆孔孔径、柱脚边界条件和摩擦板翼缘螺栓布置方式等设计参数对试件滞回性能、抗侧刚度退化、残余变形、耗能能力等抗震性能的影响规律。结果显示:卷边PEC柱满足自复位结构对竖向构件承载力及抗侧刚度的要求;摩擦板长圆孔孔径合理设置可控制摩擦滑移耗能和连接转化为承压型传力模式的发展进程,从而实现结构不同抗震性能化设计目标;摩擦板内外侧翼缘均布置高强对穿螺栓的实际工程做法可更好发挥部分自复位连接的自复位和耗能减震功效;柱脚边界条件对结构受力进程和刚度分配影响显著,柱底与基础梁刚性连接的试件承载力、抗侧刚度和耗能减震远高于柱底铰接试件;柱顶竖向力在大侧移情况下的二阶效应对试件承载力和自复位功效产生较小的不利作用。     

BRS板部分自复位连接新型卷边PEC柱-钢梁组合框架边节点抗震机理试验

为了研究BRS板部分自复位连接新型卷边PEC柱-钢梁组合框架边节点的抗震性能,对考虑PEC柱布置方式和柱顶竖向力的3个缩尺试件进行水平低周往复荷载下的抗震性能试验研究。基于试验结果,从试件的承载力、刚度衰减规律、自复位功效、耗能能力和节点传力机理等方面分析试件的抗震机理。研究结果显示:(a)BRS板部分自复位连接可通过BRS板屈服耗散地震能和预拉杆实现自复位功效,且整个加载过程中结构主要构件处在弹性状态。(b)PEC柱顶竖向力明显提高了其初始抗弯刚度,且其二阶效应加快了连接的耗能发展进程,而PEC柱的布置对初始抗弯刚度、刚度退化和耗能发展进程影响较小。(c)试件SYJ1加载至中震层间侧移限值1/50时其残余相对侧移角小于0.005 rad,而加载至大震层间侧移限值1/30时其残余相对侧移角仍小于0.01 rad,表明该试件具有极佳的自复位功效;试件SYJ3的自复位功效稍劣于试件SYJ1,前者在加载至中震层间侧移限值1/50之前时自复位功效尚好,但加载后期其自复位功效退化明显。     

新型PEC柱-钢梁边节点BRS板部分自复位连接抗震性能数值模拟

为研究新型卷边PEC柱-钢梁组合框架层边节点BRS耗能型部分自复位连接的抗震性能,考虑PEC柱布置方式、PEC柱轴压力、预拉杆预应力、BRS板长度与宽度、节点类型等系列设计参数,利用ABAQUS建立相应的节点连接模型试件并进行循环荷载下抗震性能的数值模拟;并且对比分析试件的承载能力、耗能能力、自复位功效和节点区传力机理.结果显示:PEC柱布置方式导致的梁柱刚度匹配变化和PEC柱轴压力引起的二阶效应相应改变自复位连接的受力发展进程,但对部分自复位受力机理影响甚微;M_a/M_d设计取值对节点连接的自复位功效和耗能能力影响显著,建议在0.3～0.65取值;所有试件残余转角均不超过小震层间侧移角限值0.005 rad,而实际作法Ⅱ型试件达到预定设计中震侧移角限值0.02 rad后,连接转化为承压型传力模式,且当BRS耗能段拉伸屈服过大残余变形导致其在卸载过程中出现反向受压屈服耗能.该连接具有良好的耗能能力、自复位效果和安全冗余度.     

新型自复位钢桁架梁的设计及参数分析

针对设置于不同部位、不同类型耗能元件的新型自复位钢桁架梁,理论推导了设置蝶形软钢阻尼器时,梁端对应于恢复力曲线特征点处的刚度和临界弯矩计算公式。在对比分析蝶形软钢阻尼器和防屈曲消能杆的自复位钢桁架梁抗弯刚度和耗能能力的基础上,确定了设置防屈曲消能杆的自复位钢桁架为较优结构方案。以预应力筋面积和初始应力、SC参数作为评价自复位钢桁架梁自复位性能和耗能能力的重要参数,通过数值分析研究了这些参数对自复位钢桁架梁抗震性能的影响规律,确定了最优参数取值范围,给出了设计方法,为该类构件的设计提供参考建议。     

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.     

新型PEC柱(强轴)-钢梁(BRS)端板连接组合框架中间层抗震机理数值模拟

以端板预拉对穿螺栓连接的卷边钢板组合截面PEC柱(强轴)-钢梁(削弱截面)组合框架中间层子结构试验试件作为研究对象,利用有限元软件ABAQUS对其进行拟静力循环荷载下抗震机理的数值模拟.基于模拟结果,对比分析试件结构的承载力、抗侧刚度衰减、连接性能、耗能能力、剪力分配、变形模式、节点传力和破坏机构等抗震性能.结果显示:试件具有较大的承载能力、较高的初始抗侧刚度和优越的耗能能力;PEC框架柱平均分担层间水平剪力,层间变形表现为剪切型变形模式;预拉对穿螺栓设置使得连接表现出一定程度的自复位功效,而梁截面削弱进一步改善了连接的转动能力和试件整体耗能延性;试件最终破坏模式为所有梁端削弱截面处形成塑性铰的塑性倒塌机构,且形成对应层间侧移角和连接转角均超过中震层间侧移限值1/50,表明该结构体系具有良好的抗倒塌性能.     

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.     

新型PEC柱——钢梁端板连接组合框架抗震机理数值模拟

为了研究新型卷边PEC柱—钢梁组合框架的抗震机理,本文针对1榀两层单跨设置预拉对穿螺栓短端板连接新型卷边PEC-钢梁组合框架结构试验试件,采用商业有限元软件ABAQUS对其进行水平循环往复荷载下的抗震性能数值模拟。基于模拟结果,对试件结构滞回性能、水平抗侧刚度、耗能能力、节点连接力学性能、层间传力机理和破坏机构等方面抗震性能进行分析。研究表明:试件结构具有较高承载力和较大的抗侧刚度,且加载初期两层初始抗侧刚度差异明显,随着加载损伤进程的发展其差异不断减小;试件结构水平力作用引起的倾覆弯矩受压侧下层PEC柱承担层间水平总剪力58%,而上层PEC柱平均分担层间剪力,且试件层间侧移变形表现为剪切型变形模式;试件耗能能力由梁端端板附近截面屈服和PEC柱脚钢构架屈服与混凝土压溃提供,且上下层耗能分布基本均匀;PEC柱与钢梁端板预拉对穿螺栓连接具有较强的转动能力,且端板预拉对穿螺栓形成了节点区混凝土斜压带传力模式和提供了节点连接部分自复位功效;试件最终破坏模式为梁端附近截面充分屈服和PEC柱脚部位钢构架屈服与混凝土压溃形成塑性铰的塑性破坏机构,对上下层层间侧移和节点连接转角分别为0.051 rad、0.042 rad和0.045 5 rad,均超过大震对应层间侧移限值1/30的要求,即该试件结构具有良好的抗震延性。     

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。     

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...     

大跨度斜拉桥耗能型辅助墩抗震性能试验研究

结构损伤控制概念是指通过容易替换的牺牲构件在地震中发生塑性变形耗散地震能量,同时主要构件保持弹性或发生轻微的损伤.针对大跨度斜拉桥的抗震性能主要依靠结构体系的特点,提出了通过牺牲辅助墩耗散地震能量,从而减轻主塔损伤的控制策略.为了研究辅助墩的抗震性能,对3个大比例的钢筋混凝土空心矩形截面模型进行拟静力试验.第一个试件是原设计的单柱墩,另外两个试件是双柱墩,墩柱之间通过耗能构件剪切型连杆或屈曲约束支撑连接.对反复荷载作用下试件的破坏形态、滞回曲线、位移延性和耗能能力、骨架曲线及刚度退化、耗能构件的变形能力等作了对比分析.结果表明,与单柱墩相比,耗能构件增加了双柱墩的刚度和强度,能够提高双柱墩的抗震性能.     

减震榫设计及试验研究

结合高速铁路桥梁抗震设计的需要,基于支座功能分离的设计理念,对现有防落梁装置的结构进行了改进,设计出上端线性,下端等强度的减震榫结构.通过对3种常用截面减震榫的延性分析,确定了圆形截面作为减震榫的合理截面形式,对两根等尺寸减震榫进行了拟静力试验,结果表明:减震榫具有稳定的滞回性能和良好的塑性变形能力,是一种理想的耗能元件.     

自恢复耗能支撑框架结构滞回特性模拟分析

介绍了新型预压弹簧自恢复耗能(PS-SCED)支撑在低周反复荷载作用下的滞回特性,并对采用新型PSSCED支撑与普通支撑的单层单榀框架结构的抗震性能进行了对比分析.结果表明,PS-SCED支撑框架结构在动力荷载作用下可展现出稳定的旗形滞回曲线,具备良好的耗能能力及自恢复性能.与普通支撑框架结构相比,PSSCED支撑框架结构承载能力至少提高44%,,累积滞回耗能能力提高20%,,残余变形角减小64%,,故PS-SCED支撑可有效提高结构的整体抗震性能.     

框剪结构基于性能的减震设计方法研究

为了降低建筑结构在地震作用下的动力响应，本文针对框剪结构提出一种基于性能的减震设计方法。通过对原结构进行静力弹塑性分析，在能力谱法的基础上求得结构的附加阻尼比，将附加阻尼比分配到结构的每一层，确定耗能减震装置的形式和布置方案，并使用该方法对一栋12层的框剪结构进行减震设计。同时，对采用减震设计的结构和不采用减震设计的结构进行动力弹塑性分析与对比。结果表明：基于性能的减震设计方法，可以有效减小结构的最大层间位移角和楼层最大位移，结构的基底剪力和层间最大加速度也相应减小，对于增强结构自身的耗能作用效果明显；相比于原结构减震率为34.84%,基于性能的减震设计方法取得较好的减震效果，且整个过程无需迭代。该方法适用于所提性能目标为主体结构保持弹性状态下的情况，采用该方法对结构进行减震设计可以实现既定水准下结构的抗震性能目标。     

软钢阻尼器加固某大跨度结构减震性能研究

"5.12汶川"大地震后,受影响的部分地区设防烈度进行了调整,设防烈度调整后大部分建筑尤其是公共建筑需要进行抗震加固。以地震时正在修建的某大跨度体育教学训练中心为背景,针对该地区设防烈度提高的特殊性,对其设防烈度提高前、后的抗震性能进行了评估,采用有限元模型对不同软钢阻尼器抗震加固方案进行了动力分析,评价了不同软钢阻尼器加固方案的减震效果。结果表明:(1)软钢阻尼器的设置对于调整结构的水平刚度,增强结构的耗能能力,改善结构的减震性能具有重要作用;(2)软钢阻尼器宜布置在层间位移角较大的楼层,即结构刚度变化较大的相邻楼层;(3)软钢阻尼器的数量及布置方式有优化解等结论,为该工程结构的抗震加固设计提供了依据,同时可供同类建筑结构的抗震加固设计借鉴。     

钢筋混凝土摩擦耗能支撑加固既有框架结构的研究

为了研究用钢筋混凝土摩擦耗能支撑对既有框架结构加固后的抗震性能,利用ETABS软件模拟既有框架结构加固前和加固后的模型。对比了两个模型的层间位移角、剪重比以及内力变化。通过研究表明:增设耗能支撑的加固措施,不仅能有效地改善既有框架结构的抗侧刚度,而且在罕遇地震作用下还能提供很好的耗能减震性能,从而使既有框架结构加固后具有足够的抗震安全储备实现其抗震设防目标。     

T形件螺栓连接卷边PEC柱-钢梁组合框架结构抗震试验研究

为研究T形件螺栓连接卷边钢板组合截面PEC柱-钢梁组合框架结构的抗震机理,设计制作了一榀底部两层单跨组合框架1/2缩尺试件并进行水平低周往复荷载试验.基于试验现象和测试数据,从试件结构的滞回特性、水平抗侧刚度退化、节点性能、耗能能力与抗震延性、塑性机构发展进程与延性破坏模式等性能进行分析.研究结果显示:T形件螺栓连接增大了梁柱节点刚度,改善了结构的整体性,试件的初始抗侧刚度较大、极限承载力较高;T形件螺栓连接使得梁端塑性铰形成位置远离节点区,试件滞回曲线较为饱满,试验结束对应承载力未出现明显降低,且对应整体侧移角、位移延性系数和等效黏滞阻尼系数表明试件具有良好的抗倒塌能力、抗震延性与耗能能力;T形件螺栓连接PEC柱-钢梁组合框架试件塑性破坏机构发展进程为T形件端部梁截面和PEC柱脚相继形成塑性铰,实现了框架结构的理想延性耗能模式.     

新型卷边PEC柱-钢梁BRS板部分自复位连接组合框架抗震性能数值模拟

为研究新型卷边PEC柱-钢梁BRS板部分自复位连接组合框架的抗震性能,考虑T形件对穿螺栓布置方式、BRS板T形件长圆孔尺寸、PEC柱顶轴力、柱脚连接方式4个设计参数,利用有限元软件ABAQUS以1:2缩尺比例建立5个框架模型并进行水平循环荷载下抗震性能的数值模拟.对比分析各设计参数对试件滞回性能、抗侧刚度退化、耗能能力...     

框支网格式轻质墙板结构受力性能及抗震设计

基于框支网格式轻质墙板结构抗震性能试验,量化分析结构受力性能,并提出抗震设计建议.洞口侧构造柱的设置弥补了开洞造成的强度衰减,有利于提升墙体的安全储备能力,但加重了墙体后期破坏程度,同时降低其修复能力.斜交肋格的构造形式改变传力途径,使得墙体强度退化趋于均匀,结构具有更好的变形恢复能力,且明显减小墙体的破坏程度,但是整体安全储备能力改善不大.在工程设计方面,建议转换层初始刚度比取值范围大致在1．3~1．6,由于受力过程中结构转换层刚度比衰减较明显,在设计时初始刚度比可适当高些.结构在各个受力阶段的层间位移和层间转角值均在安全界限值以内,进一步说明结构具有较高的抗倒塌能力,耗能减震性能良好.     

火电厂主厂房的抗震性能分析

本文通过对大型火电厂主厂房框-排架结构体系进行伪静力加载试验,研究它的受力特点、破坏过程及强度、刚度、变形、延性和耗能性能,并且对煤斗悬吊结构进行了反应谱分析和振动台试验分析,研究了其减震效果,提出了改进结构抗震耗能性能的设计建议。