基于应变能法的附加有效阻尼比时变计算方法研究

《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)及《建筑消能减震技术规程》(JGJ 297—2013)给出的消能减震结构设计中附加有效阻尼比取值计算方法为包络计算方法,使得计算结果偏于保守,计算精度相对较低。针对以上问题,提出了基于应变能法的附加有效阻尼比时变计算方法(时变法),通过消能减震实际工程分析验证了该计算方法的合理性与精确性。结果表明,"时变法"计算所得附加有效阻尼比结果合理,更加吻合实际情况,具有更高精度。     

柱间连接型消能子结构设计方法与抗震性能试验

消能减震技术能显著提高建筑结构的抗震能力,但目前对消能子结构的性能目标和设计方法尚未达成共识。针对工程中较常见的柱间连接型消能子结构,提出基于多遇地震作用下弹性分析的设计方法,给出设计流程和设计要点。对1个钢筋混凝土纯框架子结构试件和2个消能子结构试件进行低周反复加载试验,考察消能子结构的抗震性能,检验所提设计方法的合理性。研究结果表明：消能子结构承载力约为纯框架与阻尼器承载力之和,单周耗能能力约等于纯框架与阻尼器各自耗能之和;阻尼器损伤累积直至完全剪断过程中,消能子结构承载力和刚度逐渐下降;阻尼器破坏后,周围框架抗震性能与加载同阶段的纯框架性能基本一致。按所提设计方法设计的消能子结构在罕遇地震作用下破坏模式合理,能保证阻尼器充分发挥消能效果;增大消能子结构纵向钢筋配筋量对改善其塑性铰状态和结构破坏模式无显著效果。     

消能减震结构的抗震计算研究和软件实现

消能减震结构的抗震计算可采用考虑阻尼影响的反应谱按常规的振型分解反应谱法进行,其中的关键问题是确定消能装置提供的附加阻尼比。针对国内消能减震结构抗震计算的现状,在《建筑消能减震技术规程》(JGJ 297—2013)建议的附加阻尼比算法基础上,给出了一种改进的自动迭代算法,并在软件SATWE中实现。对实际工程的计算表明,该算法相比于传统的手算方法准确性和效率更高、适用范围更广。使用本文算法及程序,可以使消能减震结构的抗震计算更加接近于传统结构的抗震计算。     

某工业建筑采用黏弹性消能支撑的减震设计研究

介绍了8度区某工业建筑采用黏弹性消能支撑的减震设计方案,阐述了黏弹性阻尼器及消能支撑的减震设计步骤,给出了地震反应计算方法和主要计算结果。计算表明,结构安装黏弹性消能支撑后,可按7度抗震设防要求设计,结构阻尼比增加10%左右,层间位移和加速度较原结构减小明显,在多遇、罕遇水平地震作用下,能分别满足承载力和变形的要求。     

开孔钢板装配式屈曲约束支撑减震性能试验研究

为研究核心单元开孔对屈曲约束支撑减震性能的影响,检测端部套箍对抑制支撑端部变形的有效性,设计了4个不同开孔形式的开孔钢板装配式屈曲约束支撑试件,进行低周反复加载试验和受力性能分析。研究结果表明:4个试件的滞回性能稳定、滞回曲线饱满、耗能能力强;拉、压不均匀系数最大为1.25,拉、压承载力对称性良好;累积塑性变形能力参数均能达到1 300以上,说明试件具有较好的累积塑性变形能力;试件的各项疲劳性能指标均满足JGJ 297—2013《建筑消能减震技术规程》的要求;端部套箍能够限制支撑端部变形;核心单元开孔后能使支撑较早进入塑性耗能阶段,降低核心单元与外约束单元之间的摩擦力,增加屈曲约束支撑的累积塑性变形能力。     

武汉华侨城某超高层建筑抗震性能设计

武汉华侨城某超高层建筑采用剪力墙结构,结构高度为169.7m。该项目存在高度超限和扭转不规则、凹凸不规则等不规则项目,同时建筑平面外墙转角处存在转角窗。采用抗震性能化设计方法,设定性能目标D级,依据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)进行了小震、风荷载作用下的结构分析,并采取等效弹性方法对结构关键构件进行了中、大震下的承载力验算,采用PKPM SAUSAGE程序进行了罕遇地震弹塑性动力时程分析,对结构整体形态和关键构件的塑性开展进行了研究。结果表明,项目各关键构件满足所设定的抗震性能目标,结构具有良好的抗震性能。     

C100高强混凝土框架-核心筒消能减震结构抗震性能研究

我国现行建筑抗震设计规范中要求结构（构件）在满足承载力的同时,需具备足够的变形能力,但是由于高强材料在延性上的不足,高强混凝土结构构件可能无法同时满足以上要求。为充分发挥高强混凝土竖向构件承载力,基于设置消能减震装置集中耗能降低结构地震响应的方法,对7度设防区C100高强混凝土框架-核心筒消能减震结构抗震性能进行研究。结果表明：在罕遇地震作用下,C100高强混凝土框架-核心筒结构竖向构件基本保持在弹性工作状态,消能减震技术可有效降低地震作用,保证结构的抗震安全;通过不同消能减震方案对比分析得到,在加强层以及结构剪切变形较明显的楼层布置合理数量的黏滞阻尼器减震效果最好。     

《建筑抗震设计规范》在多高层钢结构房屋抗侧力构件连接计算规定中隐存的安全问题

新颁布的《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)在多高层钢结构房屋抗侧力构件连接计算规定中隐存的安全问题有:1)在表5.4.2的新规定中,把2001版抗震规范强制性条文中焊缝的承载力抗震调整系数γRwE由0.90降成了与梁的γRbE相同的0.75,使原要求的强连接降成了二者之间并无强弱关系的"等强连接";2)在8.2.8-1条中虽有弹性阶段"钢结构抗侧力构件连接的承载力设计值,不应小于相连构件的承载力设计值;高强度螺栓连接不得滑移"的规定,但在不同连接抗力条件下如何计算?并没有给出计算公式,而把连接计算全都放在了8.2.8-3～5条用极限承载力验算的方法上。经对该法的深入分析和验证,其结果却又不能满足8.2.8-1条连接抗力的必要条件,使规范中的极限承载力验算方法在抗侧力构件连接计算式中并不起控制作用,从而失去了它的验算价值,使"强连接弱构件"的基本原则在计算中并没有得到实施。     

建筑隔墙用轻质条板及其连接件的抗震设计探讨

近年来,在"深化墙材革新、大力发展装配式建筑"的行业导向下,轻质条板正大规模地应用于装配式建筑的隔墙中。本文基于《非结构构件抗震设计规范》(JGJ 339—2015)中的抗震设计规定与抗震设计方法,对现行产品标准和图集中规定的轻质条板及其连接件的抗震性能参数进行了验算,提出目前轻质条板隔墙工程设计中存在连接件和轻质条板抗震承载力不足的问题,探讨了下一步改进方向与措施,包括轻质条板企口改进研究、注重轻质条板抗弯破坏荷载验算、增加U型抗震卡件厚度等。     

消能减震结构连接构件的刚度设计

消能减震结构由主体结构、消能器和支撑组成的消能部件及基础等组成。其中,合适的连接构件的刚度对消能器减震效果的发挥起着关键的作用。当消能部件的连接形式比较复杂,连接构件和消能器不在同一方向时,例如各种放大装置型的连接形式,如何确定连接构件和消能器的刚度是消能减震设计的重点和难点。根据虚功原理推导出消能器和连接构件沿水平方向的变形、刚度和消能器轴向变形与层间变形关系的计算公式,对消能减震结构的设计具有重要的指导作用。     

直埋蒸汽外护管直管稳定性及弯头强度验算

根据CJJ/T 104—2014《城镇供热直埋蒸汽管道技术规程》、CJJ/T 81—2013《城镇供热直埋热水管道技术规程》的规定,结合具体算例,对直埋蒸汽管道外护管直管段进行局部稳定性验算、径向稳定性验算,对弯头(水平布置)进行强度验算。对不满足强度验算条件的水平转角管段,提出处理方法。     

无比钢(WEB STEEL)结构设计与计算

无比钢(WEB STEEL)结构是由众多构件和材料组合而成,无法按照现行结构设计规范进行设计计算,按照我国现有的结构设计规范和结构设计软件无法对其进行全面的结构受力计算,影响了无比钢结构在我国的推广应用,在具体工程计算中将整体受力分析与局部构件受力分析相结合。在按照安徽省地方标准《无比钢建筑技术规程》中节点构造要求连接的情况下,通过承载力验算和桁架构件验算,在构造满足刚性假定和考虑蒙皮效应的情况下,按照设计计算要求确定构件壁厚、构件间距建造的无比钢建筑在结构上是安全的,计算成果对无比钢结构的工程设计具有一定参考价值。     

中震弹性设计与中震不屈服设计的理解及实施

我国目前的抗震规范规定结构抗震设计时,进行小震作用下的承载力验算、弹性变形验算和大震作用下的弹塑性变形验算,对中震设计的具体内容涉及很少.近年来随着我国复杂和超限结构的不断出现,国内一些专家提出对此类重要结构实施中震作用下的抗震设计,具体包含"中震弹性"和"中震不屈服"两种方法.文中首先就这两种设计方法的概念、具体设计参数进行了对比分析;然后以某一高层混合结构为例,对比了按7度丙类建筑小震、乙类建筑小震、丙类建筑中震不屈服、丙类建筑中震弹性下的设计结果,得到的一系列结论可供设计人员和规范修编参考.     

带柱墙转换的某高层商住楼少墙框架结构分析设计

以某超高层商住楼为例,结合YJK与MIDAS两种软件的多遇地震下的计算结果,分析其房屋总高度、层间位移角和扭转位移比、竖向结构构件局部转换等超限情况及采取的设计加强措施。分析结果表明：局部带柱墙转换的少墙框架结构体系适用于此类建筑,其弹性位移角限值可按底部倾覆力矩的占比插值取用,大跨悬挑区域的楼盖舒适度验算满足JGJ/T 441—2019《建筑楼盖结构振动舒适度技术标准》要求,构件设计时需考虑弹性时程分析结果来调整楼层地震作用,罕遇地震静力推覆所得的弹塑性层间位移角小于1/100,满足性能化设计要求。     

基于位移型阻尼器力学模型的消能减震设计方法

为了促进减震技术的应用,提出了一种基于位移型阻尼器力学模型和结构力学特征的消能减震设计方法。此方法避免了传统消能减震设计方法中多自由度体系与等效单自由度体系的相互转化,面向多自由度体系进行主体结构、阻尼器、连接构件一体化减震设计,与抗震设计规范和设计流程相衔接,具有较好的适用性。利用所提出的消能减震设计方法,使用墙式连接金属阻尼器,对1个8度抗震设防的4层钢筋混凝土框架原型结构进行了减震设计,得到墙式连接金属阻尼器减震结构,采用OpenSees对其进行了9度罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,验证了所提出的减震设计方法的有效性。     

U-T坡面变摩擦阻尼器力学性能及减震效果研究

为了解决摩擦阻尼器出力单一,无法适应各个水准地震的问题,提出了一种U-T坡面原型机构,当其发生远离完全咬合点的错动时,由于坡面作用,能够在法向产生增量变形,且在此过程中坡面保持连续接触。应用此原型机构,设计并制作了能够产生狗骨形滞回曲线的U-T变摩擦阻尼器,试验结果表明：阻尼器的阻尼力与设计值基本一致;阻尼器表现出良好的耐疲劳性能,满足JGJ 297—2013《建筑消能减震技术规程》中对摩擦消能器力学性能要求。针对阻尼器开展有限元分析,验证U-T变摩擦阻尼器工作机理及各部件受力工作状态;并采用ABAQUS的自定义材料接口UMAT,编写用于模拟狗骨形滞回曲线阻尼器的子程序进行数值模拟分析,以一设置该阻尼器的钢框架结构为例,对比分析狗骨形滞回曲线变摩擦阻尼器、普通摩擦阻尼器的减震效果。分析结果表明,狗骨形滞回曲线变摩擦阻尼器具有更好的减震效果,且对预紧力损失不敏感。     

建筑抗震鉴定和加固设计的软件实现方法

基于新版《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009、《建筑抗震加固技术规程》JGJ116-2009,在PKPM结构设计软件基础上,通过补充输入鉴定加固相关信息,如后续使用年限、构件实测强度、加固方案等,说明对现有建筑鉴定加固设计的软件实现方法。软件不仅能对现有建筑做第二级鉴定,同时也可对其进行抗震承载力验算,并将计算结果以多种方式(图形、文本、计算书)输出。     

加劲肋钢板剪力墙弹性临界屈曲应力有限元分析

主要的研究对象为不同边框连接条件下、高厚比在400～800范围内的纵横加劲肋薄钢板剪力墙弹性屈曲性能分析.研究表明,加劲肋钢板剪力墙的屈曲均为相关屈曲,〈高层民用建筑钢结构技术规程〉（JGJ99-98）在特定条件下过高估计了纵横加劲肋钢板剪力墙的弹性屈曲承载力.本文提出了设计建议.     

钢结构高强度螺栓与侧焊缝并用连接建议设计方法

栓焊并用连接在钢结构加固工程中有广泛的应用。但由于螺栓连接和焊接连接承载能力的不同,栓焊并用连接节点的受力性能比较复杂。JGJ 82—2011《钢结构高强度螺栓连接技术规程》提出了栓焊并用连接的设计方法。基于试验和有限元参数分析,指出JGJ 82—2011设计方法的不足之处——未考虑螺栓与焊缝的强度对比关系,提出新的栓焊并用连接承载力建议设计公式,并用国外学者试验研究提出的设计公式与JGJ 82—2011中的设计公式进行比较。对比结果表明,提出的建议公式具有较好的安全性和可靠性。     

桁架混凝土梁的设计应用

针对工程实例,在对造粒塔整体受力分析的基础上,参照JGJ138-2001《型钢混凝土组合结构技术规程》,进行桁架混凝土梁的截面设计、承载力验算及其与型钢混凝土次梁和剪力墙的连接节点设计,为型钢混凝土梁的实际工程应用提供参考。