中心支撑-钢框架结构抗震性能和设计方法综述

为推动非双重体系中心支撑-钢框架结构的应用,总结了国内外关于中心支撑-钢框架结构抗震性能的研究成果,对比了国际主流规范在抗震设计方法上的差异。指出中国现行规范存在的不足,认为中心支撑-钢框架结构的抗震设计未充分考虑支撑及其连接的低周疲劳寿命,对高延性和低延性的结构不应采用相同的抗震设计方法,低延性中心支撑-钢框架结构在应用中不应忽视梁柱节点半刚接、柱子的竖向连续性以及柱脚螺栓群的半刚接等因素对其抗倒塌储备能力的贡献。据此指出,今后研究中应进一步探析支撑构件及其节点的低周疲劳寿命,建立基于低周疲劳寿命匹配关系的构件和连接节点的抗震设计准则。应分析高延性中心支撑-钢框架结构的抗震能力曲线及低周疲劳损伤情况,得到地震力折减水平及低周疲劳累积滞回耗能需求规律,将承载力和能量设计相结合,提出更为合理的抗震计算方法。应量化各类地震抗倒塌储备能力,形成低延性中心支撑-钢框架结构更为合理的抗震设计方法,扩展其使用范围。     

基于OpenSEES数值模拟的工字形截面支撑低周疲劳性能研究

为研究工字形截面支撑低周疲劳性能,进行了18根Q235和21根ST12材质焊接工字形钢支撑在等幅轴向循环位移作用下的OpenSEES有限元分析,在验证模拟结果和试验结果吻合较好的同时,提出利用支撑几何参数(长细比、宽厚比、高厚比、屈服点)修正的表征应变作为预测支撑低周疲劳寿命的控制参量,给出了对应修正公式和寿命预测公式。表征应变与支撑低周疲劳寿命满足对数线性关系,据此预测的支撑低周疲劳寿命离散性较小且基本位于试验值1.5倍分散带内。对于变幅加载条件下的支撑寿命预测,利用Miner线性损伤理论对39组支撑试验数据进行以裂纹萌生寿命为终止点的损伤值统计,给出了容许损伤建议值作为预测寿命对应损伤值。而后,引入5组单斜工字钢支撑框架低周疲劳试验结果进行验证,其预测寿命均接近试验裂纹萌生寿命,可以较为保守地评估该类支撑的低周疲劳寿命,且支撑截面损伤分布与试验破坏模式保持一致。以上均证明该数值模拟方法和低周疲劳寿命预测方法的准确性和高效性,可为框架支撑结构低周疲劳性能的研究提供借鉴。     

节点板式连接对H形钢支撑面外稳定性能的影响

为研究节点板对H形支撑面外弯曲约束能力和对支撑稳定承载力的影响规律,设计并制作了12个带有节点板的H形支撑(支撑系统)模型试件。进行了轴向等幅往复循环加载条件下的试验研究,得到了支撑端部的节点板连接净距等对支撑稳定承载力的影响规律,建立了往复循环加载条件下受压时支撑稳定承载力的退化准则和屈曲后承载力的建议取值方法。使用有限元方法对试验结果进行了精细化数值模拟,二者吻合效果良好。据此,对带有节点板的支撑系统进行了足尺模型的大规模参数分析。结果表明,支撑长细比、节点板厚度、支撑端部的节点板净距、支撑与梁柱夹角等参数对支撑稳定承载力和节点板面外转动刚度具有显著影响。基于这些关键参数对支撑端部弯曲约束能力的影响规律,并考虑尺寸效应,给出了板式连接节点对支撑面外转动刚度和支撑计算长度系数的建议取值公式,可以用于支撑的稳定承载力计算。