带可更换抗侧耗能装置的装配式钢框架结构静力性能研究

为实现钢框架结构震后损伤可快速修复的功能,基于损伤控制思想,提出一种带可更换抗侧耗能装置的装配式钢框架结构.利用ABAQUS有限元软件进行数值模拟分析,首先对该钢框架结构的受力机理开展研究,分析钢框架体系内力流传递路径,提出结构的合理失效顺序,建立相应失效准则;而后对该装配式钢框架结构与对应刚接框架及铰接框架进行对比分析;最后进行变参数分析,着重讨论该柱脚节点抗侧剪切件截面宽度、厚度及高度、节点板连系螺栓数量、柱脚横梁刚度及柱轴压比等参数对该装配式钢框架结构力学性能的影响.研究表明,合理设计的该装配式钢框架结构在屈服荷载及抗侧刚度两方面可以与对应刚接柱脚框架完全等效,且该新型钢框结构主体构件的应力分布优于对应刚接框架,可以将结构内的塑性损伤集中在翼缘连接盖板、抗侧耗能装置等易于更换的耗能元件上,使梁柱等主体构件基本处于弹性状态,具备震后可恢复功能.     

异形柱结构抗侧移刚度的分析

目的研究异形柱结构在水平荷载作用下的内力和位移性能,评价该结构体系的抗震能力．方法应用平截面基本假定,从力学平衡及变形协调出发,讨论了异形柱在水平荷载作用下的受力性能,按“层模型”对该结构抗侧移刚度进行了理论研究,并和有限元的数值解作了分析比较．结果推导出了该结构体系抗侧移刚度的理论公式．研究结果表明,该结构体系在水平荷载作用下具有明显的双向耦合效应．结论《混凝土异形柱结构技术规程》对该结构两个方向分别单独进行抗震验算和位移验算,是偏于不安全的,其抗侧移刚度较按抗弯刚度等效矩形柱削弱达50％以上．     

集装箱房抗侧刚度分析Ⅰ:整箱蒙皮效应

作为轻钢结构,集装箱房的水平抗侧能力是其抗震抗风设计的重要力学性能指标,而目前却缺乏可靠的理论计算式用以分析.为对实际工程设计提供参考,且为完善波纹蒙皮结构的理论体系,本文对集装箱房水平抗侧刚度的计算式进行推导.区别于传统利用螺栓连接的蒙皮结构,集装箱房的侧壁波纹板与其钢框架之间是焊接连接的,在剪切作用下的平面内相互作用力分布以及变形组成有很大变化,求解关键在于分析波纹膜板在焊接边界条件下的蒙皮效应.基于能量理论,结合ABAQUS有限元模拟方法,分析了集装箱房在顶部水平均布荷载作用下的理想抗侧刚度以及顶角件处水平集中荷载作用下的局部效应,分别得到相应的抗侧刚度计算公式,并利用已有试验数据对理论进行验证.结果表明:集中荷载作用下,加载端局部变形远大于整体侧移,且局部效应的有效作用范围同上侧梁线刚度、集装箱规格有关.实际工程中,通过增加上侧梁有效截面面积或上下层之间的连接件数量,可有效减小局部变形,提升整体抗侧能力.     

环带对带水平伸臂的高层结构力学性能的影响

探讨了高层框架-核心筒结构在水平荷载作用下的侧移控制方法,分析了设置水平伸臂构件和环带构件对减小这类结构侧移的作用机理。对一60层的框架-核心筒结构通过改变水平伸臂构件、环带构件的设置情况而形成的不同结构方案,采用常用结构设计的三维有限元分析软件ETABS分别对其分析计算;探讨了水平伸臂以及不同刚度的环带对结构自振周期和结构顶点侧移的影响;研究了环带对核心筒剪力的影响,环带对外框柱轴力的影响。分析表明:环带的设置、环带本身的刚度对高层框架-核心筒结构的顶点侧移和自振周期有较大影响;能有效调整外框柱的轴力分布,更好地发挥外框柱的整体作用;环带的设置会加大水平加强层的剪力突变这一不利现象。     

无粘结预应力板柱体系在高层建筑中的应用

通过工程实例,对高层建筑中的无粘结预应力板柱体系,在竖向荷载和水平荷载作用下,结构计算模型的确定,结构内力分析和板柱节点的设计进行了研究探讨,并进行抗震分析。在结构计算分析的基础上论证该结构体系既能满足承载力的要求,又能保证高层建筑的侧移刚度。     

装配式高层预应力钢框架-支撑体系性能研究

为了加快我国工业化装配式钢结构发展的进程,提出了一种实现节点刚性连接的装配式高层预应力钢框架-支撑体系,通过有限元软件ABAQUS分析,研究拉索的截面面积、初始预应力度以及柱子的轴压比等参数对高层预应力钢框架支撑性能的影响,对比分析不同参数下结构的承载能力和刚度退化规律,得到该结构体系的受力模式和拉索初始预应力的取值准则.结果表明:预应力支撑可以有效地改善结构的受力性能,与钢框架结构相比,整体抗侧刚度提高了210%,极限承载能力提高了54%;拉索的初始预应力度越大,越可以延缓结构抗侧刚度的初次退化;预应力支撑钢结构体系设计时,拉索初始预拉力的取值准则为,在设计的外荷载作用下,预应力拉索的拉力大于0.     

轻钢结构临建房屋静力性能试验研究

进行了轻钢结构临建房屋骨架结构和整体结构在风荷载作用下的静力试验,对这两个结构的受力性能和变形性能作了考察.利用一种新的分配梁体系对结构施加水平荷载,较好地模拟了均布风荷载的作用,并得到了结构的侧移变化情况和荷载-应力曲线.通过对比整体结构与骨架结构在侧移和应力两方面的差别,发现墙面板的存在可以较大地改善水平荷载作用下结构的受力性能并显著提高其整体刚度.对轻钢结构临建房屋在水平风荷载作用下的静力性能进行了总结和讨论.     

偏心支撑半刚性连接钢框架的时程分析

将偏心支撑与半刚性连接钢框架相结合是一种新型抗震结构体系,为探讨其在地震作用下的弹塑性反应和影响因素,采用有限元软件进行了时程分析.结果表明:偏心支撑显著增加了半刚性连接钢框架的抗侧刚度,侧移减小约75％,并大大降低了结构性能对节点转动刚度的敏感性;与无支撑框架相比,有支撑框架对地震作用反应敏感,振动频率增加,底部剪力增大,但层间位移角减小;设置偏心支撑使得半刚性连接框架的屈服位置由柱脚移至耗能梁段,增加了结构的安全性和耗能能力;偏心支撑抗侧体系所承担的剪力不小于底部总剪力的75％.     

基于行人舒适度的大跨度飞燕式钢管拱桥设计参数研究

以某大跨度飞燕式钢管混凝土拱桥结构阻尼比、吊杆数量、吊杆形式、拱肋倾角、桥面板类型、横梁刚度等主要设计参数为研究对象,采用车桥耦合振动计算软件VBC,分析了不同条件下桥梁结构振动及行人舒适度指标,得到了各种设计参数对行人舒适度的影响,可供类似工程设计参考。结果表明,拱上立柱和吊杆数量、拱肋平面倾角(设置风撑)、吊杆布置形式等设计参数对行人舒适度无明显影响;阻尼比、钢端横梁刚度、普通钢横梁刚度越大,结构振动越小;采用混凝土桥面板比采用钢桥面板结构振动小;设置风撑对人行道振动有一定抑制作用。     

混凝土结构周期比分析

为了深入研究混凝土结构设计中用于控制结构扭转效应的一个重要参数——周期比,推导出了2自由度框架结构模型的周期比和与之相关的扭转系数的理论公式,并分析了结构质量中心（质心）与刚度中心（刚心）的偏离和结构周边抗侧移构件刚度这2个因素对结构周期比的影响;同时采用计算机软件SATWE建立简化的三层框架结构模型,分别对调整楼面荷载前后的荷载分布和刚度分布进行了分析。结果表明：理论推导和软件分析的结果一致,增加质量中心和刚度中心的偏离程度或增加结构周边抗侧移构件刚度,都能使结构周期比减小。     

半刚接钢框架-斜加劲钢板剪力墙结构体系抗震性能试验研究

在对一榀单跨两层半刚接框架-斜加劲钢板剪力墙结构低周反复荷载试验研究的基础上,分析结构框架梁、柱、半刚节点的局部力学性能及整体破坏模式,评价该种结构体系的抗震性能.结果表明:结构具有良好的塑性变形能力、安全储备高;节点刚度退化小,内填钢板的设置缓解了节点区自身的延性要求,半刚框架和墙板协同工作良好;框架柱兼受轴力和弯距共同作用,腹板参与抗剪,应力状态复杂.研究为该种结构体系的工程应用和理论分析提供了依据.     

巨-子型控制结构体系在竖向地震作用下的反应分析

分析了竖向地震作用下巨-子型控制结构体系MSCSS(Mega-sub eontrolled structural system)的反应机理,提出了带附加柱的MSCSS.采用串并联质点系计算模型,对带附加柱与不带附加柱MSCSS进行了时程对比分析,计算结果表明:带附加柱与不带附加柱MSCSS相比,带附加柱MSCSS不仅可以在结构上解决巨型梁的大跨度问题,而且在竖向地震下具有较好的控制效果.基于随机振动复模态理论,采用非平稳地震动模型,进一步探讨了带附加柱MSCSS的子结构层数和巨(型)梁刚度等参数对结构反应的影响,研究表明子结构层数和巨(型)梁刚度等参数对带附加柱MSCSS巨型梁的位移和加速度响应的影响均十分显著.     

分散式配筋梁异形柱框架节点抗震性能试验

为解决异形梁柱框架节点配筋拥挤的问题,提出将梁中部分钢筋分散到翼缘中,并对分散式配筋梁异形柱(L,T和+形)框架顶层节点在低周反复荷载下的抗震性能进行了试验研究.通过6个试件的试验,比较了分散配筋与异形柱框架顶层节点的差异,研究节点核心区的开裂荷载、屈服荷载、极限承载能力、破坏形态和滞回特性等力学性能,以及按不同比例分散梁上部钢筋对节点抗震性能的影响.试验研究表明,T形、十字形截面柱节点,适当的分散比例不会给框架节点的受力性能和抗震性能带来不利影响.但L形截面柱节点分散配筋将加剧累积损伤,刚度退化较为严重.同时理论分析表明分散钢筋在板中的分布范围应予以严格控制,以防止发生锚固破坏.     

单层厂房横向地震反应的行进波效应(Ⅲ)——一端有山墙厂房

推导出一端有山墙单层厂房在行进的地震波作用下横向地震反应的计算公式.算例结果表明:行进波效应与单层厂房柱刚度、屋盖刚度及波在场地中的传播速度有关.     

框架短梁设计方法的探讨

旨在解决地震高烈度区钢筋混凝土框架结构和框架一抗震墙结构抗震验算时，框架短梁出现的超筋问题．从分析短梁受力及变形特点入手，针对不同部位和不同功能，分别提出不同的简便可行的解决方案：对于受竖向荷载较小的一般部位的个别短梁，可采用折减梁刚度的办法；其他情况应采用调整相邻框架梁柱刚度的办法．采用的结构分析软件是PKPM—SATWE和广厦结构CAD—SSW．     

PC基础隔震结构新型隔震层框架节点抗震性能分析

基础隔震结构对于隔震层的整体性要求较高,隔震层构件的连接性能则直接影响着隔震层的整体性和抗震性能。本文针对预制装配式混凝土框架隔震结构的隔震层部分,对梁底纵筋的焊接连接方式进行了改进并开展拉拔试验,提出了一种新的框架节点连接方式。利用ABAQUS建立了新型隔震层框架节点与传统现浇节点的有限元分析模型,施加低周往复荷载作用,对比两类节点的整体性和抗震性能差异,并对新型隔震层框架节点的连接构造进行改进。分析结果表明：采用钢板焊接连接时,钢筋连接试件的抗拉强度与通长钢筋接近,在钢板上开槽再焊接可显著减小连接钢板的弯曲变形;预制装配式隔震层框架节点的承载能力、刚度和耗能能力均低于现浇节点,但变形能力较强;在预制梁端部增设锚固钢筋后,梁端局部区域的配筋增大,预制装配式隔震层框架节点的承载能力、刚度和变形能力均显著提高,由于锚固钢筋抑制了梁端受力纵筋的塑性发展,因此耗能能力较降低;改进的预制装配式隔震层框架节点的承载能力、刚度和变形能力均强于传统现浇节点,具有良好的结构整体性,可用于实际工程。     

RC框架结构合理破坏机制的实现

为使RC框架结构在强震中有效形成合理的破坏机制,提高其抗震性能,采用OpenSees平台模拟变轴力柱弯曲性能和结构反应下降段的基于柔度法纤维模型,考虑楼板及板筋、结构超强、内力重分布等影响因素,对按现行规范设计的各设防烈度区6层规则框架进行非线性Pushover分析,考察了我国抗震规范中强柱弱梁措施的有效性及控制效果的影响因素,与汶川地震震害现象进行对比,并通过算例分析探讨了实现以梁铰为主的合理破坏机制的有效措施.分析结果表明:大震下6度区框架出铰较少,7度、8度区框架以柱铰为主,并出现了层侧移机构,结构抗震能力不足,与震害现象基本相符9,度区形成了以梁铰为主的梁柱铰机构.现行规范措施除9度区以外均不能实现框架结构预期的破坏机制,提高强柱弱梁系数、减小轴压比和提高小震设计地震力等措施可有效避免柱铰机制.     

钢框架短肢组合钢板剪力墙力学模型

以钢框架短肢组合钢板剪力墙结构该结构形式为研究对象,基于薄板理论及经典结构力学原理,建立了整体力学模型。理论模型中考虑了梁、柱抗侧刚度,梁柱节点、组合钢板剪力墙抗剪刚度及钢板与边缘框架间的等效摩擦阻尼。根据结构变形特点及计算假定建立了结构抗侧刚度、弹性极限抗剪承载力、结构体系极限抗剪承载力及结构体系能量耗散4个理论计算模型。通过与实际结构模型试验结果比较,该整体力学模型计算精度能够满足理论分析要求。文章最后对理论计算值与试验结果的差异进行了分析。     

基于性能理论的RC框架结构抗震设计新法

根据现行规范的"三水准"设防目标定义结构的性能水平及性能目标,从满足性能目标的Pushover分析结果出发,分析了框架结构弹性刚度、设计承载力取值以及梁柱端配箍特征值三因素对Pushover曲线走势的影响.一方面,找出能够满足性能目标的结构弹性刚度及设计承载力取值;另一方面,通过变形能力设计方法,验证了现行规范框架结构的构造措施基本满足变形能力要求.建立了以规范的抗震设计过程为基础,能够满足结构性能目标的一种新的抗震设计方法,并通过算例分析说明了该方法的基本过程.     

联肢模块化钢结构中节点抗震性能试验研究

提出一种新型模块化钢结构体系,将改进的模块单元间隔布置并通过联肢单元联接,避免叠梁并柱产生的结构冗余.针对新型结构体系的装配特征,提出一种两侧分别为全焊接与全栓接的梁柱节点.开展3根十字形足尺节点试件的拟静力试验,研究节点的抗震性能,分析节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化和耗能能力,探讨竖向拼接螺栓连接方式和...