滑移连接的防屈曲支撑RC框架节点抗震性能试验研究

防屈曲支撑(BRB)与框架之间采用的传统焊接节点会约束梁柱开合变形,在强震作用下易使框架先于支撑发生破坏。为释放传统焊接节点对梁柱的刚性约束,提出滑移连接的BRB框架节点,通过对预埋入混凝土内部的连接钢板表面进行无黏结处理,以抗拔不抗剪的方式传递BRB轴力。在滑移节点的工作原理、设计方法和施工流程基础上,对2个基于滑移连接的足尺BRB-框架梁柱组合体开展拟静力试验研究,并与1个传统焊接节点的破坏模式、滞回性能和节点应力进行比较。试验结果表明:当层间位移角达到1/33时,滑移节点的层剪力与传统焊接节点相比降低了34%,有效避免了框架发生剪切破坏;滑移节点的应力水平显著焊接节点的显著降低;在滑移节点与框架梁端设置的附加纵筋可更有效地减小节点区的开合效应和发挥BRB的耗能作用;滑移节点中BRB的滞回性能与传统节点的滞回性能接近。     

防屈曲支撑钢筋混凝土框架滑移连接节点抗震性能分析

防屈曲支撑是一种高性能的耗能装置,目前已广泛应用于工程结构当中。但由于支撑框架节点的开合效应,节点板可能在大震下提早破坏,从而限制防屈曲支撑抗震性能的发挥。为此,本文首先总结了防屈曲支撑框架节点的现行设计方法,分析了节点失效模式和应对方法。在此基础上提出了一种滑移连接节点板形式,以减小节点的开合效应。通过建立混凝土框架有限元模型,对比分析节点连接形式对框架抗震性能的影响。     

屈曲约束支撑钢框架结构抗震性能分析与应用

天津某医院项目采用屈曲约束支撑(BRB)–钢框架结构,为进一步研究BRB对钢框架结构抗震性能的影响,分别建立屈曲约束支撑–钢框架及钢框架2种结构体系,以分析在小震作用下是否采用BRB对整体结构抗震性能的影响.采用midas Gen非线性分析软件建模,分析罕遇地震作用下屈曲约束支撑的地震响应.分析结果显示,采用屈曲约束支...     

防屈曲支撑角部节点板与钢框架的相互作用效应

防屈曲支撑是一种高效稳定的耗能减震装置,其与框架结构一般通过焊接节点板形式连接。目前节点板连接设计方法仅考虑支撑轴力的影响,并没有直接考虑框架开合效应(梁柱在水平地震力下产生的张开/闭合变形)的不利作用,导致焊接节点板在连接处提前发生开裂。通过有限元模拟的方法,同时考虑开合效应和支撑轴力的共同影响,对防屈曲支撑钢框架与角部节点板连接的相互作用进行研究。有限元模型共5组,主要参数包括节点板尺寸、节点板与框架的连接形式以及节点板是否设置自由边加劲肋。在连接形式方面,提出了一种可减小开合效应不利影响的新型可滑移螺栓连接节点板,并与传统焊接节点板的受力性能进行比较。分析结果表明,平面尺寸较小的焊接节点板对结构的抗侧刚度影响最小,可减小设置防屈曲支撑的子框架所分担的地震剪力,相应的节点板受力性能也优于平面尺寸较大的焊接节点板|在焊接节点板上设置自由边加劲肋并不能明显改善其受力性能|所提出的新型可滑移螺栓连接节点板可有效减小节点板对结构刚度的影响,以及框架开合效应对节点板的不利影响,是一种在消能钢框架支撑体系中具有应用前景的新型节点板连接。     

高强钢结构抗震性能分析及经济性评价

以上海某拟建项目为例,基于多遇地震作用下构件应力比基本接近、结构满足规范要求,分别对Q345,Q460,Q690三种不同强度钢材的钢框架-中心支撑结构在多遇地震、罕遇地震作用下的抗震性能进行计算分析,其中Q690钢结构在1～8层采用了屈曲约束支撑(BRB).结果表明:在多遇地震、罕遇地震作用控制的情况下,采用高强度钢材并适当布置BRB能使钢结构具有较好的抗震性能和经济性.     

基于OpenSEES的钢框架-屈曲约束支撑抗震性能分析

防屈曲耗能支撑(BRB)在地震作用下有优异的耗能能力,在工程中有越来越多的应用。本文将使用Open SEES对纯钢框架结构和钢框架-防屈曲耗能支撑结构在多遇地震和罕遇地震作用下进行结构和BRB的抗震性能分析。     

昆明某超高层公寓建筑钢结构减震设计

某超高层建筑结构高度为299.8m,位于8度地震高烈度区,采用钢框架-钢支撑筒体系。介绍了该高层建筑的减震结构体系、地基基础和钢柱脚节点设计。为改善结构的抗震性能,采用了防屈曲支撑和钢连梁作为耗能构件。采用了PERFORM-3D软件分别对减震模型和非减震模型进行了罕遇地震下弹塑性时程分析。结果表明,防屈曲支撑既起到了耗能作用,又维持了支撑筒内各支撑框架的刚度(相对于普通支撑),有利于发挥钢连梁的耗能作用;罕遇地震下消能构件耗散了大量能量,减轻了主体结构的损伤,达到了预期的抗震性能设计目标。     

屈曲约束支撑与钢框架节点板连接的抗震性能#br# 试验与分析研究

屈曲约束支撑作为耗能减震构件,其与钢框架连接形成屈曲约束支撑钢框架结构体系。然而目前对于屈曲约束支撑与节点板不同连接形式的抗震性能和破坏模式尚缺乏研究。为了获悉不同连接形式对屈曲约束支撑钢框架结构抗震性能和破坏机理的影响,进行5榀屈曲约束支撑与钢框架节点板连接试件的水平低周往复荷载试验,观察试验现象和破坏特征,考察屈曲约束支撑与节点板两端采用销轴连接、螺栓连接、焊接连接和混合连接对钢结构抗震性能的影响,研究屈曲约束支撑与钢框架节点板连接试件的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标,探讨屈曲约束支撑与钢框架节点板转动变形和关键部位的应变规律,分析结构的破坏模式和各构件屈服顺序。结果表明：屈曲约束支撑的芯板先于梁、柱和节点板屈服,试件滞回曲线饱满,表现出良好的抗震性能和延性。文章研究成果以期为屈曲约束支撑钢框架结构设计和应用提供科学依据。     

屈曲约束支撑在高层钢结构住宅中的应用

某高层钢结构住宅楼高48.6m,结构体系采用钢框架-支撑结构,主要抗侧力构件采用屈曲约束支撑。通过多种结构形式的对比分析阐述了框架-屈曲约束支撑结构体系地震作用效应小、塑性耗能能力优等结构特征。阐述了屈曲约束支撑设计控制内力的确定和支撑杆件与框架梁、柱连接节点设计等关键技术。通过多遇地震作用下结构整体计算分析、中震弹性分析和不考虑屈曲约束支撑作用的纯框架结构抗震验算,得出框架-屈曲约束支撑结构体系抗震性能优越、技术经济指标合理的结论。     

防屈曲支撑在某钢框架结构加固设计中的应用

采用防屈曲支撑对某钢框架结构进行抗震加固,对加固后结构的抗震性能进行了研究。采用弹性分析和弹塑性时程分析得到结构在多遇和罕遇地震下的反应。对比了加固前、后结构的侧向位移、层间位移角及塑性铰发展情况。讨论了防屈曲支撑的滞回特性,介绍了构件和节点的加固设计方法。分析结果表明对钢框架结构增设防屈曲支撑可以有效地减小结构地震反应,提高结构的抗震性能,减少加固工作量及大震后的修复工作。为类似的钢框架结构抗震加固工程提供参考。     

Effect of gusset connection configurations on frame–gusset interaction in steel buckling‐restrained braced frame

Although buckling restrained braces (BRBs) are commonly applied in seismic buildings to mitigate structural damage, their performance was often limited by rupture of the corner gusset connections due to additional frame action. This issue may be resolved by alternative gusset connections to mitigate the frame–gusset interaction. In this study, commonly used procedures for design of the traditional gusset connection are reviewed, followed by a case study on the effect of frame action on the structural behavior of these gusset connections in steel frames with BRBs. Inspired by these analysis, two different strategies, aiming at releasing frame–gusset shear interaction using sliding gusset connection or reducing normal interaction using dual gusset plates, are tried to mitigate the frame action effects. Finite element analysis is conducted on steel frame subassemblages with/without BRBs to examine the effect of different gusset connections on the structural behavior of these framing systems. It shows that the sliding gusset connection shows beneficial effect in reducing the frame action, having much smaller stress responses on the gusset interfaces, as well as smaller shear force and plastic responses on the framing system. Thus, it becomes a promising gusset connection for improved seismic performance of the steel framing system with brace‐type dampers.     

Simulated behavior of multi-story X-braced frames

Steel braced frames are a commonly used seismic resisting system and thus, multi-story X-braced frames are frequently used. However, research into the behavior of these systems with midspan gusset plates, as used in practice, is limited. As a result, their seismic performance and the influence of connection design on this performance are not well understood. A comprehensive series of inelastic analyses were undertaken to better understand the nonlinear, cyclic behavior of multi-story X-braced frames and their gusset plate connections. Finite element (FE) analyses were conducted and the FE model was developed and verified by comparing the simulated results with cyclic tests and nonlinear analyses of single story systems, conducted at the University of Washington. The verified analytical model and associated failure estimation procedures were used to predict all yield mechanisms and failure modes, frame deformation capacity, and initial cracking and fracture of critical elements within the frame. A parametric study was performed to examine the influence of the gusset plate, framing members and other structural elements on the seismic performance of multi-story X-braced frames. The results show that the design and detailing of the gusset plate has a significant impact on the seismic performance of the frame. Connections designed with proposed end-rotational clearance models, and with strength and stiffness values balanced to the buckling and tensile yield capacities of the brace provided the best ductility and deformation capacity. In addition, the results suggest that floor slabs, gusset plate stiffeners and framing member sizes affect the frame performance and must be considered in the analysis and design of the system.     

屈曲约束支撑装配式混凝土框架结构抗震性能试验研究

消能减震技术能有效地提高装配式混凝土结构的整体抗震性能,改善其破坏模式。然而,目前对屈曲约束支撑装配式混凝土框架结构尚缺乏试验研究。为了获悉屈曲约束支撑装配式混凝土框架的抗震性能和破坏机理,文章进行3榀屈曲约束支撑装配式混凝土框架和1榀现浇混凝土框架的低周反复荷载试验。研究了地震作用下采用整体式和暗牛腿式预制混凝土梁柱节点的屈曲约束支撑装配式混凝土框架抗震性能,观察和记录试验现象和破坏特征,对各试件的滞回曲线、刚度退化、耗能能力、骨架曲线和延性系数等进行对比分析。试验结果表明：屈曲约束支撑装配式混凝土框架具有良好的耗能能力和延性,能量耗散系数E=1.464?1.759,延性系数?=3.02~3.61,屈曲约束支撑可以有效地提高装配式混凝土框架的抗震性能,改善其失效模式;研发的支撑与梁柱连接节点的连接构造可以有效地实现屈曲约束支撑与装配式混凝土框架在地震作用下的协同受力。文中研究成果将为屈曲约束支撑在多高层装配式混凝土结构中的设计和应用提供科学依据。     

半刚性连接钢框架-钢板剪力墙结构抗震性能试验研究

通过对半刚性连接框架-钢板剪力墙结构在水平反复荷载作用下的试验研究,得到了结构的滞回曲线、延性指标、水平刚度、梁柱应变、转角及各关键部位的变形。从耗能能力、刚度退化、承载力、延性等方面分析该种结构的抗震性能和耗能机理;依据应力分布、梁柱转角研究半刚性节点与钢板剪力墙的相互影响效果;分析结构的内力转换和破坏模式。结果表明：该结构具有良好的延性和耗能性能;半刚性节点在反复荷载作用下没有明显变形,节点刚度退化小,框架和钢板剪力墙协同工作良好;梁柱半刚性连接弱化了结构的整体刚度,框架自身承担的水平荷载有限;破坏模式为内填钢板剪力墙局部撕裂,拉力带作用明显,钢框架柱脚及梁柱半刚性连接部位形成塑性铰,框架整体呈弯曲破坏模式。图12表4参10     

钢网格剪力墙力学性能试验研究及有限元分析

为解决现有加劲钢板剪力墙现场安装难度高、焊接工作量大等问题,提出了装配式钢网格剪力墙结构。为考察该抗侧力体系的静力性能和抗震性能,对2个缩尺模型进行了单调水平加载和低周往复加载试验。基于ABAQUS建立有限元分析模型,验证钢网格剪力墙有限元模型的准确性。研究结果表明：在单调荷载或低周往复荷载作用下,试验与有限元分析结果较为一致,试件均表现出良好的抗侧刚度、延性和耗能能力;其破坏过程为中间位置的T形钢构件首先出现全截面屈服,随着位移荷载的增大,靠近梁柱节点位置的较短T形钢构件开始局部屈服,最终所有T形钢构件均达到了全截面屈服,试件破坏形式为中部T形钢构件拉断,失效模式较为合理;试件破坏时的层间位移角均达到了3.6%以上,延性系数达到5.35以上,试件在每级荷载循环后的强度退化系数均在0.92以上,受力性能稳定。     

钢筋混凝土框架"强柱弱梁"抗震措施的试验研究

针对历次震害中钢筋混凝土框架结构的梁柱节点容易破坏的问题,本文进行了4个足尺框架梁柱组合节点试件的低周反复荷载试验。重点研究了不同柱梁强度比值对钢筋混凝土框架抗震性能的影响。结果表明,提高柱梁抗弯强度比值可以更好地保证梁端率先出现塑性铰,有效减小节点核心区和柱端的破坏程度,进而提高水平地震作用中框架节点的延性。     

盐雾环境下锈损钢框架梁柱节点抗震性能试验研究

为研究盐雾环境下锈损钢框架梁柱节点抗震性能的退化规律,对7个不同锈蚀龄期焊接梁柱节点试件开展三维形貌扫描和拟静力试验,研究了锈蚀损伤对框架梁柱节点滞回行为、破坏形态、承载性能、转动变形和耗能能力的影响.研究结果表明:锈蚀梁柱节点滞回环形状虽然较为饱满,但是其包络面积、加卸载刚度和循环圈数明显减小;锈蚀梁柱节点破坏模式均...     

Numerical analysis of the nonlinear performance of concentrically braced frames under cyclic loading

Concentrically braced frames (CBFs) are widely used as lateral-load resisting system in steel structures. This study examines the effects of different parameters especially those associated with connections, on the behavior of CBFs. A single bay, singlestory frame is used to evaluate the interaction between structural members. Nonlinear analyses using a detailed inelastic finiteelement model (FEM) are carried out to study the behavior of frames subjected to cyclic loading. Models are designed based on seismic codes and analyzed to evaluate the performance of both SCBFs and OCBFs. The equivalent plastic strain concept is used to determine the ductility capacity and to predict fracture and failure in these models. Results show that the seismic performance of CBFs, which are designed according to current provisions can be improved by configuring the details of gusset plate connections in a way that inelastic demands are balanced in middle of brace and gusset plate corners.