钢框架结构整体抗震性能试验研究

拟动力试验方法最早是由日本学者于1971年提出的,它综合了拟静力试验、振动台试验和时程反应数值分析的特点,以实际模拟结构的非线性行为.文中通过对一刚性连接钢框架l/3比例模型的拟动力试验和地震反应分析,研究此类结构在地震作用下的整体动力响应;另外根据实测结果建立了一个预测钢框架结构在地震作用下弹塑性性能的理论分析模型,理论计算和试验结果基本吻合;试验结果和计算分析均表明钢框架结构具有良好的抗震性能.     

高强螺栓端板连接钢梁-方钢管混凝土框架结构抗震性能研究

通过一榀高强螺栓端板连接的2层1跨半4∶7比例组合梁-方钢管混凝土模型框架的拟动力试验、拟静力试验和静力推覆试验,运用子结构方法,模拟了一榀10层3跨的平面框架,研究了钢管混凝土框架结构的破坏形态、位移响应、滞回特性和耗能等抗震性能。拟动力试验中,多遇烈度地震时,框架刚度降低很小;基本设计烈度地震时,框架刚度降低约13%;罕遇烈度地震时,框架刚度降低20%,框架层间位移角小于2.0%。拟静力试验中,最大层间位移角超过1.6%,部分构件出现初始局部屈曲,框架整体未出现强度退化。在静力推覆试验中,即使层间位移角超过6.0%,框架承载力仍未发生下降。高强螺栓端板连接节点能够满足抗震设计要求,在规范限定的按弹塑性设计的层间位移角限值范围内,经过合理设计的螺栓端板连接可视为刚性连接。试验结果验证采用螺栓连接的钢梁-方钢管混凝土框架具有良好的抗震性能,可在抗震设防区结构中推广使用。     

钢-混凝土组合框架抗震性能分析

为研究钢-混凝土组合框架在地震作用下动力性能及破坏形式,为钢-混凝土组合框架在地震区的使用提供依据,进行了1/3比例钢管混凝土柱-钢混凝土组合梁组合框架结构模型振动台试验研究。通过试验,得到不同地震烈度下组合框架结构的动力特性、位移响应、加速度响应。应用SAP2000软件对该结构进行不同烈度地震作用下的弹性时程分析和弹塑性时程分析,得到各水准地震作用下结构动力特性和位移反应,分析结构的地震损伤破坏过程及损伤分布情况。     

两层钢管混凝土柱与组合梁单边螺栓端板连接框架拟动力试验研究

为揭示半刚性钢管混凝土组合框架在地震作用下的动力特性和破坏形式,对2榀两层单跨钢管混凝土柱与 组合梁单边螺栓端板连接组合框架进行拟动力试验研究。该试件的梁柱连接节点形式为平齐端板或外伸端板连接 ,组合楼板采用钢筋桁架楼承板,试验影响参数为柱截面类型和端板类型。研究了El-Centro地震波作用下结构 的加速度反应和位移响应,分析了滞回性能、刚度、延性和耗能能力等,评价了梁柱半刚性连接和楼板组合效应 对组合框架结构整体性能的影响。试验表明：半刚性钢管混凝土组合框架具有良好的抗震性能和耗能特性。在柱 截面宽度和含钢率相同条件下,采用单边高强螺栓端板连接方式,圆钢管混凝土组合框架的最大位移响应和累积 耗能比方钢管混凝土组合框架大;方钢管混凝土组合框架的水平承载力和初始刚度优于圆钢管混凝土组合框架。 研究成果将为我国装配式组合结构设计理论与应用提供科学依据。     

传统风格建筑RC-CFST组合框架拟动力#br# 试验及弹塑性地震反应分析

对一缩尺比为1/2的传统风格建筑钢筋混凝土(RC)-钢管混凝土(CFST)组合框架模型进行El Centro波、Taft波、兰州波及汶川波等地震波作用下的拟动力试验,得到该模型的自振频率以及加速度、位移和应变等动力响应。分析模型结构的破坏过程、恢复力特征曲线及变形能力等抗震性能。研究表明：乳栿为模型结构的第一道抗震防线;随着输入地震波加速度峰值的增加,框架模型的自振频率下降,加速度放大系数逐渐减小,模型结构的恢复力特征曲线呈现出一定程度的“捏缩”效应。由应变分析可知,金柱纵筋先于檐柱纵筋屈服;乳栿和混凝土柱为模型结构的主要耗能构件。基于试验研究结果,采用有限元分析软件SAP2000对试验模型框架进行弹塑性地震反应分析,计算结果与试验实测结果吻合较好。计算分析结果表明：模型框架的出铰顺序依次为乳栿两侧、金柱柱底、檐柱柱底、金柱CFST柱底部及檐柱CFST柱底部。在峰值加速度为0.70g的El Centro波作用下,模型柱架的极限弹塑性层间位移角与规范规定的限值较为接近,表明框架结构具有较高的抗震安全储备。     

防屈曲钢支撑阻尼器的试验研究

对7个一字形内芯外包钢管的防屈曲钢支撑阻尼器进行静力往复试验和子结构拟动力试验研究。在静力往复试验中根据试件的破坏特征不断完善其构造措施以确定其合理构造,并研究合理构造的防屈曲钢支撑阻尼器的滞回性能。静力往复试验结果表明这类防屈曲钢支撑阻尼器具有很好的滞回特性和耗能性能。为研究装有防屈曲钢支撑阻尼器的框架在地震作用下的动力反应,对一个单自由度框架结构进行子结构拟动力试验。子结构拟动力试验表明地震作用下钢支撑阻尼器结构的抗震能力得到了很大的提高,有效地降低结构的最大位移。用ANSYS软件计算得到的和试验得到的钢支撑阻尼器结构的地震反应吻合得很好,说明ANSYS计算时所用的阻尼器恢复力模型及参数的确定是合理的。     

钢纤维高强预应力混凝土扁梁框架拟动力试验研究

采用MTS伺服加载系统对钢纤维高强无粘结预应力混凝土扁梁框架结构进行拟动力地震反应试验研究。试验采用经过调幅的具有不同地震加速度峰值的ElCentro地震波作为激励进行加载,对两榀钢纤维高强预应力混凝土扁梁框架和一榀用来对比的普通高强混凝土扁梁框架进行拟动力试验,对结构在地震作用下的加速度反应、位移反应、滞回性能、刚度和耗能进行研究,分析钢纤维对无粘结预应力扁梁框架动力性能的影响。试验结果表明,钢纤维扁梁框架结构屈服后,其最大位移反应、最大恢复力反应和阻尼比均比普通混凝土扁梁框架要大,钢纤维可以有效提高扁梁框架在剧烈地震运动作用下的耗能能力,降低结构损伤。钢纤维对高强无粘结预应力扁梁框架的刚度、自振频率和动力放大系数的变化影响不大。     

预制预应力混凝土装配整体式框架抗震性能试验研究

对一榀二跨二层预应力装配式混凝土框架进行了拟动力和拟静力试验,采用不同加速度峰值的El Centro地震波激励加载,并以拟动力试验的屈服位移为加载起点施加低周反复荷载,得到了不同加载工况下框架时程曲线、恢复力-位移滞回曲线。研究了预应力混凝土装配整体式框架的破坏机制、变形性能、刚度退化及耗能能力等抗震性能。研究结果表明：试验框架梁端率先出现塑性铰,节点核心区有着较强的刚性,提高了框架整体抗侧刚度,在层间位移角达到1/42时,框架梁、柱未产生较严重破坏。采用分析程序DRAIN-2DX对模型结构进行弹塑性动力分析,有限元计算位移值略小于实测位移值。图10表3参12     

两层带水平缝钢管混凝土剪力墙抗震性能试验研究

设计3个两层单跨缩尺比为1∶.3的带水平缝钢管混凝土剪力墙,对其进行拟静力试验,其中2个组合剪力墙按“强剪弱弯”设计,1个按“强弯弱剪”设计,剪跨比均为1.55,分析结构的承载力、破坏机理、滞回性能、刚度退化、延性及耗能能力等。试验结果表明：钢管混凝土暗柱和剪力墙竖向接合面连接可靠,底层钢管出现局部屈曲;组合剪力墙正截面承载力中绝大部分由钢管混凝土暗柱承担,约占底部弯矩75%;组合剪力墙的极限位移角大于1/100,带水平缝组合剪力墙滞回曲线饱满,无明显“捏拢”现象。给出了无轴压力作用下钢管混凝土剪力墙正截面承载力计算方法,其计算值与试验值吻合较好。      

约束砖砌体的拟动力试验技术

1 概述 拟动力技术又称计算机——加载器联机试验系统,该系统将计算机的动力分析与结构的静力试验合成一体,是评价结构抗震性能的一种最新试验手段。在此之前,结构抗震试验主要采用低周反复荷载下的静力试验和振动台试验两种方法,但存在着伪静力试验真实性差和振动台试验费用高、模型小及振动过程短的缺点。相比较而言,拟动力试验具有以下明显优越性。 1.1 在计算结构地震反应时,引用实测的恢复力,反映了该时刻结构的真实刚度,更能准确地反映地震时结构的真实状态。 1.2 每步加载的控制位移可以看作是结构在地震荷载下的真实反映,因此它以静力加载方式实现结构动态反应历史。     

多层钢管混凝土组合框架结构抗震性能的比较研究

钢-混凝土组合结构能够充分发挥钢材和混凝土的优点,具有良好的抗震性能,越来越广泛地应用于高层建筑中.目前,应用较多的主要有钢管混凝土组合结构,为分析研究钢管混凝土组合结构的抗震性能,分别对2栋5层钢筋混凝土框架结构和钢管混凝土组合框架结构进行了地震反应弹塑性时程分析,并对多种地震波输入下的两类结构的加速度和位移反应进行了对比.理论计算分析结果表明:与钢筋混凝土结构相比,钢管混凝土结构具有较好的抗震性能.     

约束钢管混凝土柱的开发研究(英文)

本文提出了一种更适合抗震设计的新型钢管混凝土体系———约束钢管混凝土柱体系。它建立在清楚的力学概念基础上,其设计着眼于在可能出现塑性铰的部位附加横向约束以控制钢管的局部屈曲和更有效地约束混凝土。这一新型钢管混凝土柱体系兼具了钢管混凝土及套管混凝土柱两者的优点,克服了传统钢管混凝土柱的抗震缺陷,为抗震地区的高层结构和桥梁设计提供了理想的选择。在本研究的第一阶段,作者们对FRP约束的圆钢管柱和钢板约束的方钢管柱进行了模拟地震力的加载试验。其结果验证了约束钢管混凝土柱的良好抗震性能。     

钢管混凝土柱结构节点抗震性能研究

钢管混凝土结构推广应用的关键技术问题之一是节点问题。通过低周反复荷载试验及地震模拟振动台试验 ,对三种型式的钢管混凝土柱框架结构的梁柱节点 (单梁节点、单双梁节点、双梁节点 )的抗震性能进行了理论分析及试验研究 ,研究表明 ,三种节点均具有良好的抗震性能 ,其中尤以单梁节点为最佳。研究成果可供结构设计和工程应用参考     

采用纤维梁单元分析钢-混凝土组合结构地震反应的应用

将用于钢-混凝土组合结构地震反应分析的纤维梁单元应用于各种类型构件的非线性分析中,包括普通钢筋混凝土构件（钢筋混凝土梁、钢筋混凝土柱和钢筋混凝土受弯剪力墙）、钢-混凝土组合梁构件（承受正、负弯矩的简支组合梁、连续组合梁和往复荷载作用下的组合梁）以及钢管混凝土构件（圆形、方形以及矩形轴心受压短柱构件、纯弯构件、压弯构件和往复荷载作用下的压弯构件）,数值模拟结果和试验结果均吻合良好,证明了该模型具有良好的精度以及广泛的适用性。通过对关键截面关键纤维的应力-应变发展过程进行分析,对这些构件的内在受力机理和破坏规律进行了深入的讨论。经过验证可知,开发的纤维梁单元不仅能充分兼顾准确性、通用性以及高效性,同时还具备求解速度快、数值稳定性好以及前后处理强大方便的特点,为组合结构体系的地震反应分析提供了可靠的手段。     

钢-混凝土组合框架结构体系抗震性能参数分析

为了全面研究钢-混凝土组合框架结构的抗震性能,对某典型的15层组合梁-方钢管混凝土柱框架结构进行了参数分析,讨论了方钢管混凝土柱截面含钢率、楼板厚度和组合梁钢梁高度变化对结构抗震性能的影响规律。分析结果表明:结构的周期和弹性位移反应受组合梁钢梁高度影响最为显著,含钢率的影响次之,随着钢梁高度和截面含钢率的增大,结构周期及弹性位移反应均有不同程度的降低;结构初始刚度和极限承载力受楼板厚度影响最为显著,钢梁高度影响次之,随着楼板厚度的增加和钢梁高度的增大,结构初始刚度均有不同程度的提高;结构的弹塑性位移反应受钢梁高度影响最大,钢梁高度增大,结构弹塑性位移反应明显降低。根据参数分析的研究结果,对不同的设计参数对结构抗震性能的影响有一个简单、直观的印象。在进行结构设计时,根据结构性能的具体需要,基于参数分析的结果,通过对结构参数进行有针对性的调整,从而更加快速、准确地优化结构设计。     

Seismic behaviour of beam-to-column partial-strength joints for steel-concrete composite frames

The paper presents a large experimental campaign carried out on ten steel-concrete composite beam-to-column sub-assemblages employing monotonic and cyclic loading test protocols. Structural members (beams, columns and slabs) were defined through the design of a full-scale 3D prototype frame subjected to PSD testing campaign; main design hypothesis was to dissipate seismic energy in the joints designed as partial-strength. Testing programme on beam-to-column sub-assemblages was executed in order to assess seismic performance varying structural details at beam-to-column connection level and material qualities. Different mechanical connecting systems between concrete slab and column, two end-plate configurations, weak and strong column web panel, two steel qualities and different concrete strengths.The analysis of sub-assemblages performance was realized in two steps: a first step in which the joints behaviour was assessed, characterizing response at local level (e.g. moment-rotation curves); a second step in which the response was assessed at global level (e.g. force-displacement curves). The structural behaviour (i.e. resistance, plastic deformation and stiffness) was evaluated at three stages-identified as initial, service and maximum load-in order to monitor the evolution of sub-assemblage response increasing solicitation level. Moreover, seismic behaviour of specimens-in terms of dissipated energy, ductility, over-strength and equivalent viscous damping-was also executed. Comparison between experimental results was made in order to identify those parameter suitable for improved and reliable seismic behaviour of steel-concrete composite partial-strength joints.     

Pseudo-dynamic testing of hybrid frame with steel beams bolted to CFT columns

This paper presents an experimental study on seismic behavior of a composite structural frame system consisting of concrete filled steel tube columns and steel beams with bolted endplate connections. Based on current seismic provisions and previous research, a ten-story prototype building was designed. Analytical models were developed to predict the elasto-plastic behavior of the prototype frame under a series of ground motion records. A four-seventh scale sub-structure model consisting of two stories and one and half span was constructed and subjected to simulated seismic excitations using pseudo-dynamic hybrid testing method. Results from the tests indicate that the model behavior under the simulated seismic loading was consistent with the expected performances analyzed for different earthquake hazard levels. Finally, quasi-static test and pushover test were also conducted to identify the ultimate failure mode of the testing model. The study shows that the proposed system can offer appropriate strength and adequate ductility required for seismic design.     

钢管混凝土结构抗震性能的比较研究

分别对钢管混凝土柱及钢筋混凝土柱的高层框架-剪力墙结构进行了抗震性能对比计算,从理论上分析比较了两种结构的动力特性、小震作用下各自的地震反应,综合评定了钢管混凝土结构的抗震性能,为该结构的设计提供了参考数据.     

双向荷载作用下方钢管混凝土柱-组合梁空间节点抗震性能试验研究

完成3个方钢管混凝土柱-组合梁空间节点模型的抗震性能试验,重点研究不同加载路径下空间组合节点的受力特征、滞回性能和破坏机理,比较平面加载组合节点和空间加载组合节点的受力特征,分析双向加载作用的耦合关系。结果表明,双向受力对钢管混凝土柱-组合梁节点的承载力、变形、延性以及刚度、强度退化等性能有较大影响;与平面内加载的组合节点相比,双向加载条件下空间组合节点的承载力最多可降低20%,延性降低10%;由于双向荷载的相关作用,梁变形在总变形中所占的比例有所降低,而柱变形及节点域剪切变形所占的比例增大,在节点核心区受剪设计时应考虑双向受力的不利影响。     

方套方中空夹层钢管混凝土柱单边螺栓连接节点#br# 拟动力试验分析

为揭示中空夹层钢管混凝土柱单边螺栓连接在地震作用下的动力特性和破坏模式,文章选取典型的中柱节点作为试验模型,进行方套方中空夹层钢管混凝土柱单边螺栓端板连接节点拟动力试验。研究柱截面空心率、端板形式以及采用可拆卸组合楼板对节点动力性能的影响。获得节点在各工况下的动力特性和破坏模式,分析构件最大位移时程曲线、最大加速度时程曲线、柱顶水平荷载-水平位移滞回曲线,获得阻尼比、刚度退化和累积滞回耗能等抗震性能指标的变化规律。试验结果表明,方套方中空夹层钢管混凝土柱单边螺栓端板连接节点具有优越的抗震性能和良好的延性,可以在高烈度地区的多高层装配式钢结构建筑中应用和推广。