含偏心支撑小高层钢框架结构的抗震性能

目的 研究多层偏心支撑钢框架在地震作用下的弹、塑性力学性能、地震响应及其耗能能力.方法 采用通用有限元计算软件SAP2000,对内蒙古某9层商住楼分别建立纯框架、中心支撑框架及偏心支撑框架结构模型,计算了罕遇地震下结构刚度、内力分布、振动模态及荷载一位移曲线等,并采用多条地震波分别对中心支撑和偏心支撑结构体系进行了弹性时程及弹塑性时程的对比分析,比较了两种结构体系的动力特性及抗震性能.结果 在小震作用下(弹性阶段),偏心支撑和中心支撑结构远高于纯框架结构的抗侧移刚度,足以满足规范对多层钢结构的抗侧移要求;在大震作用下(塑性阶段),偏心支撑结构耗能能力优于中心支撑结构和纯框架结构,地震响应小于中心支撑结构,具有更高的结构屈服后塑性抗侧移刚度.结论 偏心支撑钢框架结构抗震性能较好,能够避免大震作用下结构的突然倒塌.     

罕遇地震下弦支穹顶的弹塑性动力响应分析

基于18个算例模型,对弦支穹顶在罕遇地震下的弹塑性响应特点进行考察,分析初始预张力、下部结构刚度及其对称性、支座连接条件以及矢跨比等因素的影响.结果表明,罕遇地震下大多数模型的塑性杆件主要出现在上部网壳的中部而不在临支座区域;增加初始预张力会造成结构的塑性杆件数及残余塑性应变明显增加;下部结构的对称性和网壳矢跨比对弦支穹顶的弹塑性响应最为敏感.提出一个定量评价罕遇地震作用后弦支穹顶破坏程度的极限承载力剩余率指标.利用该指标进行分析表明,7度时弦支穹顶结构的杆件按小震弹性设计、8度时按中震弹性设计,则罕遇地震后结构的极限承载能力一般能够保持在90%以上.     

飞机库结构考虑罕遇地震多维输入的弹塑性动力分析

对7度抗震设防和Ⅳ类场地条件的某大跨度飞机库进行了罕遇地震下多维地震输入的弹塑性时程反应分析,采用直接积分的动力分析方法,选用3条地震波分别计算了三向输入和单向输入下结构的地震反应.通过对比,研究结构在多维强震作用下的受力变形性能.分析表明,与单向水平地震作用相比,多维地震输入下结构下部支承柱柱底塑性铰数量总体上有所增加,部分塑性铰发展程度加深;最大柱顶侧移及柱底内力总体上有一定增加,但增幅较小;屋盖结构受多维地震作用的影响较大,塑性铰数量及杆件地震内力都明显增加.     

多层柱间支撑门式刚架结构的纵向抗震性能研究

当门式刚架结构高度较大时,设置多层柱间支撑可为刚架柱提供侧向支承点以减小柱平面外计算长度,从而减小柱截面并节省钢材,是一种合理的做法,然而对采用多层支撑的门式刚架结构纵向抗震性能研究较少.为研究门式刚架结构采用多层柱间支撑时结构的纵向抗震性能,采用有限元软件ABAQUS对按现行相关规范设计的五个门式刚架结构在纵向地震作用下的抗震性能进行了动力弹塑性时程分析,研究多层柱间支撑门式刚架结构在纵向地震作用下的受力性能、破坏机理.结果表明:多遇地震作用下,结构纵向侧移较小,满足变形要求;罕遇地震作用下,结构纵向存在侧移不均匀、支撑塑性破坏及刚架柱在支撑平面内弯曲等问题,不满足抗震要求.本研究深入分析了产生以上问题的原因,为该结构纵向抗震性能的理论分析和工程实践提供参考.     

罕遇地震作用下巨子型有控结构二阶效应影响分析

通过有限元分析软件sap2000建立了巨子型有控结构(MSCSS)的有限元模型,在考虑二阶效应的情况下,对MSCSS进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,并与不考虑二阶效应的结构地震响应情况进行比较,研究了二阶效应对塑性铰的生成、结构侧移以及杆件内力的影响。研究结果表明:选择不同地震波激励时,考虑二阶效应的作用会使塑性铰数量分布有不同的变化规律;第二子结构层间侧移受二阶效应的不利影响随楼层增加而增加,最大增幅达到6.4%,同时,巨型柱的弯矩和第二子结构梁弯矩均受到二阶效应不利影响,其最大增幅分别为7.2%和7.4%。因此在对MSCSS进行罕遇地震下的弹塑性响应情况分析时,必须考虑二阶效应对结果的影响。     

钢筋混凝土框架多罕遇地震作用变形验算的合并

根据多遇和罕遇地震作用水平地震影响系数间的相互关系，导出了正常配筋情况下楼层屈服强度系数的近似计算公式，得出了同时满足多、罕遇地震作用下抗震变形要求的层间弹性位移角限值，将罕遇地震作用下的薄弱层抗震变形验算归并到多遇地震作用下的抗震变形验算中，避免了截面配筋后可能因罕遇地震作用下弹塑性变形验算不满足要求而重新进行截面设计的麻烦，并提供了一种合理选择截面尺寸的方法，简化了钢筋混凝土框架结构设计。     

隅撑支撑钢框架结构抗震性能分析

采用pushover方法对单角隅撑支撑铜框架在三种罕遇地震烈度下的抗震性能进行分析,得出该结构在不同罕遇地震作用下的破坏模式及抗震性能点,并对其抗震性能进行评定;该结构在地震作用下塑性铰依次出现在隅撑、斜支撑及框架梁上,从而可以消耗大量的地震能量,同时避免了框架柱遭受破坏,符合“强柱弱梁”的设计要求。     

设计地震作用取值对中心支撑钢框架抗震性能的影响

对基于抗震规范GB 50011和通则CECS 160抗震反应谱的中心支撑钢框架结构的设计地震作用进行了对比,在设计应力比基本一致的前提下,设计了4,10,20层中心支撑钢框架算例并进行了多遇、罕遇地震下的动力响应分析。根据用钢量、层间侧移角、支撑损伤等指标,给出了中心支撑钢框架结构设计地震作用取值的建议。     

BRB-钢管高强混凝土结构的抗震性能分析

为了研究屈曲约束支撑-钢管高强混凝土框架结构在多遇地震和罕遇地震作用下的抗震性能,结合我国抗震规范,利用通用有限元分析软件SAP2000对设置了屈曲约束支撑的三层钢管高强混凝土框架结构进行静力弹塑性分析,得到了该结构在地震作用下的能力曲线、层间位移、顶点位移和塑性铰分布情况等相关参数,并对其抗震性能进行了分析.结果表明,框架中设置的屈曲约束支撑可有效提高钢管高强混凝土结构的抗震性能,满足结构抗震性能的要求.     

上海65m射电望远镜地震响应分析

为掌握上海65 m射电望远镜结构抗震性能,首先依据其建设场地条件,在Ⅶ度抗震设防烈度下,运用时程分析法对初步设计方案中天线结构的安全性能进行分析;随后分别给出结构在多遇地震、多遇地震与静力组合以及罕遇地震作用下的关键力学响应指标.结果表明：在多遇地震与静力组合工况下,发现了结构的薄弱环节——背架以及俯仰结构有若干杆件进...     

支撑材料超强对弱剪型支撑钢框架影响的研究——兼论抗震钢在弱剪型支撑钢框架支撑构件中的应用

弱剪型中心支撑钢框架中支撑构件作为抗震的第一道防线,起着"保险丝"的作用,在较强烈地震作用下首先进入塑性状态以消耗地震能,并降低结构刚度以减小地震反应,从而保护结构主体。但支撑钢材可能存在超强现象,妨碍设计意图的实现,从而使结构主体遭受较大的地震作用。文章通过具体算例探讨了这种可能发生的现象,并且建议采用抗震钢制作钢支撑构件,以确实保证支撑构件成为第一道防线,保证主体结构的安全。     

横桥向地震作用对钢拱桥地震损伤发展的影响

为了研究横桥向地震作用对钢拱桥结构地震损伤发展的影响,以一座实际中承式钢拱桥为对象,建立考虑损伤区局部变形影响的全桥混合有限元（FE）模型. 通过对结构进行不同峰值加速度地震作用下的弹塑性地震反应计算,对比分析在空间三维地震作用和仅在桥梁面内地震作用下钢拱桥的损伤发展情况. 结果表明,横桥向地震动输入虽然不改变钢拱桥面内的位移时程响应及地震塑性损伤区域的分布位置,但会增大钢板发生局部变形的程度并加速焊接节点超低周疲劳损伤的发展,从而增大结构发生局部失稳破坏和超低周疲劳破坏的可能性. 在钢拱桥的抗震设计中宜同时考虑3个方向的地震作用,以确保结构的抗震安全.     

装配式轻钢框架-轻钢桁架结构振动台试验研究

为研究装配式轻钢框架-轻钢桁架结构的抗震性能及桁架式"L"形柱的震坏机理,进行了一座两层房屋的足尺模型振动台试验.对模型进行42个工况的地震波输入,运用模态分析理论识别了模型结构的动力特性,分析了加速度响应、位移响应和应变响应的变化规律.研究表明:在地震波加速度峰值从0.07g逐渐增大到0.9g的过程中,结构自振频率逐步下降;加速度放大系数逐渐降低;最大层间位移出现在首层,在8度基本地震动和8度罕遇地震动时的最大层间位移角分别为1/268和1/164,低于多层钢结构的弹性层间位移角限值和弹塑性层间位移角限值;结构能满足"两阶段、三水准"的抗震设防要求.模型中的桁架式"L"形柱在8度基本地震动时处于弹性状态,在8度罕遇地震动时有部分桁架节点处焊缝开裂并进入塑性状态,在9度罕遇地震动时结构塑性变形加大但仍有一定安全储备,在9度极罕遇地震动时刚度严重退化.结构在经历了渐进的塑性变形过程后,仍保持一定的承载能力,具有较好的延性,可在高设防烈度地区应用.     

多层单排配筋剪力墙结构模拟地震振动台试验研究

为了研究多层单排配筋剪力墙住宅结构,分析单排配筋混凝土剪力墙与双排配筋混凝土剪力墙抗震性能的差异,设计制作了一个1∶4缩尺的4层钢筋混凝土剪力墙结构模型,该模型的一侧墙体配筋为双排钢筋,另一侧墙体配筋为单排钢筋.对其进行了模拟地震振动台试验,研究了其动力特性以及不同烈度地震作用下结构的加速度反应、位移反应和破坏形态.试验表明,单排配筋剪力墙平面内的抗震性能好于双排配筋剪力墙,由于单排配筋翼缘和腹板的共同工作,其平面外性能与双排配筋剪力墙差异不大,单排配筋剪力墙可用于7度和8度区多层剪力墙住宅结构的抗震设计.     

罕遇地震下石化钢结构减震的关键影响因素

在强烈地震作用下,炼油厂的石化钢结构可能发生破坏,导致较大的经济损失,并易引发严重的次生灾害。为降低石化钢结构的地震风险,结合石化钢结构的特点,以某大型炼油厂重整装置反应器为例,建立有限元分析模型,设置黏滞阻尼器进行罕遇地震下的减震设计,并分析了阻尼器的设置位置、数量和阻尼参数等影响因素。研究结果表明,黏滞阻尼器所在楼层的层间剪力和层间位移角显著减小,布置在结构底部的减震效果优于布置在中、上部;随着阻尼器数量的增加,层间剪力和层间位移角都会随之减小,但减少幅度逐渐降低;阻尼系数对石化钢结构减震效果的影响大于阻尼指数,减震设计中宜优先调整阻尼系数以获得较好的抗震性能。     

钢-混凝土组合框架结构体系抗震性能研究

为了研究钢-混凝土组合框架结构体系的抗震性能,本文分别建立了组合梁-方钢管混凝土柱框架结构(CB-CFST)、钢梁-方钢管混凝土柱框架结构(SB-CFST)、组合梁-等刚度RC柱框架结构(CB-ETRC)、钢梁-等刚度RC柱框架结构(SB-ETRC)和RC框架的结构模型.并对该5种结构进行了模态分析、多遇地震下的反应谱分析、弹性时程分析和罕遇地震下的弹塑性时程分析.结果表明:与钢梁-方钢管混凝土柱框架结构相比,组合梁-方钢管混凝土柱框架结构整体刚度得到提高,自振周期变短,结构位移反应总体变小.与组合梁-RC柱框架结构相比,在罕遇地震下,RC柱在通常配筋下已不能满足"大震不倒"的要求,增大柱截面配筋后,柱端仍出现塑性铰.     

高层钢框架-钢筋混凝土核心筒混合结构破坏过程的数值模拟

利用ABAQUS通用有限元程序对钢框架-钢筋混凝土核心筒混合结构的破坏过程进行了数值模拟。研究结果表明：该类结构在弹性阶段,芯筒承担绝大部分的水平力,一旦芯筒开裂,钢框架开始承担大部分水平力,且随着地震作用的加强,承担比例不断加大,钢框架起到了抗震第2道防线的作用;芯筒在地震往复作用下首先在底部开裂;随着损伤的不断积累,底层几乎全部开裂,中部沿楼板四周也开裂;框架在中震与大震作用下均处于弹性阶段;在特大震作用下,先底柱后中部梁出现塑性绞;楼板在地震作用下产生了较大变形,在与芯筒和钢框架梁相连部位均产生了大量裂缝;该类结构在地震作用下是双重抗震体系。     

中欧标准关于钢结构地震作用的对比

对比了中欧抗震标准中有关钢结构抗震设计的若干条文,包括抗震设防目标、场地分类、抗震设计反应谱及抗弯框架结构的设计地震作用。结果表明：在对场地条件以及地震作用的计算方法进行一定换算的基础上,对于D类场地下不超过50m的工字形截面抗弯框架结构,欧洲抗震标准中柱的设计地震作用基本上要高于GB50011—2010,梁的设计地震作用基本上要比GB50011—2010低10％～40％。     

带缝钢板剪力墙弹塑性简化分析模型

基于带缝钢板剪力墙的基本受力特点和变形特征,提出了一种弹塑性简化分析模型,并分别定义了模型的几何参数与非线性参数.为验证简化模型的正确性,分别对带缝钢板剪力墙以及钢框架-带缝钢板剪力墙结构进行Pushover分析.分析结果表明:简化模型计算得到的荷载-位移曲线与试验及有限元分析结果较为接近,可反映带缝钢板剪力墙的主要受力特征;简化模型可较为准确地反映协同工作时墙板对周边框架的附加作用力.     

单排配筋带洞口剪力墙抗震试验及承载力计算

为研究单排配筋带洞口剪力墙的抗震性能及其构造措施,通过比较不同构造措施及不同形式的带洞口剪力墙的破坏机制,进行了2个单排配筋带洞口剪力墙模型的抗震性能试验研究.系统分析了不同构造措施带洞口剪力墙试件的承载力、延性、刚度、耗能、破坏特征等.建立了带洞口剪力墙的承载力模型,计算结果与试验结果符合较好.试验及分析表明,单排配筋带洞口剪力墙能满足抗震要求.