偏心支撑半刚接钢框架的动力特性及抗震性能试验研究

偏心支撑半刚接钢框架是一种新型抗震结构体系,为研究其动力特性及抗震性能,进行了4个三层空间框架试件的试验研究。动力特性测试表明,随着梁柱节点转动刚度的降低,结构自振频率减小,阻尼比增加。循环加载试验表明,节点刚度和承载力对偏心支撑框架结构的滞回性能有显著影响,节点刚度和承载力越高,滞回性能越好,节点刚度较低的偏心支撑框架不宜用于抗震设防区;偏心支撑显著增加了半刚接钢框架的抗侧刚度,使得节点刚度对框架刚度的影响减弱,但降低了结构延性;结构的塑性变形主要来自节点域、消能梁段及梁柱节点连接件;多层偏心支撑框架的侧移变形为剪切型,层间屈服位移角较大。     

消能支撑加固底部框架砌体房屋的弹塑性地震反应分析

本文采用弹塑性时程分析方法,对底部框架多层砌体房屋在不同烈度罕遇地震作用下进行了抗震性能评估;研究了在底部框架内增设消能外包混凝土无粘结钢支撑对房屋抗震性能的影响;对增设消能支撑加固方案和增设抗震墙加固方案进行了对比分析。分析结果表明,在底层框架砌体房屋的底层增设消能支撑可显著降低底层框架的最大层间位移,控制结构的塑性损伤,提高结构的抗震性能。增设消能支撑加固方案与增设抗震墙加固方案相比,结构加固更合理、更易实施。     

铅芯消能支撑框架模型结构的试验研究

以山东邹县火电厂钢筋混凝土结构主厂房纵向框架 抗震支撑原型结构为依据 ,以铅芯消能器试验研究为基础 ,首先在钢支撑杆上增设铅芯消能器 ,把原型结构模拟为一个 3层 3跨的平面消能支撑框架模型结构 ,然后对模型结构进行了试验研究 ,并作了简要的理论分析。     

防屈曲支撑-钢筋混凝土框架结构基于能量平衡的抗震塑性设计

为确定防屈曲支撑在结构中的布置方式以使结构抗震性能充分发挥,提出了基于能量平衡的防屈曲支撑 钢筋混凝土框架结构抗震塑性设计方法。构建了结构的“强柱弱梁”整体屈服机制,采用侧力比将总结构体系离散为防屈曲支撑体系和纯框架体系,并建立了结构的双线性能力曲线。基于能量平衡方法计算结构的设计基底剪力并分别得到支撑体系和框架体系的设计侧向力,进而完成支撑的截面设计。按照塑性内力分配机制和考虑支撑屈服后性能,计算梁柱构件内力需求。以一幢5层结构为例,分别设计了不同侧力比的14个结构模型,对比了基底剪力、防屈曲支撑面积和梁柱钢筋用量等。通过22条地震波下的弹塑性时程分析,研究了不同侧力比结构的最大层间位移角、屈服机制、楼层剪力比、支撑最大位移延性、累积位移延性和结构残余层间位移角。分析结果表明：所提出的方法能实现结构的预期失效模式,并满足结构的抗震性能要求,并建议设计侧力比选取在0.3~0.5之间。     

钢骨超高强混凝土柱-钢骨普通混凝土梁组合框架抗震性能试验研究

为研究钢骨超高强混凝土柱-钢骨普通混凝土梁组合框架的抗震性能,按1/4缩尺比例制作了两个两跨三层框架模型试件,其中一个为钢骨普通强度混凝土框架模型对比试件。通过低周反复荷载试验,研究了两个框架模型试件的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、水平承载力、位移延性、耗能能力、承载力退化和刚度退化等抗震性能,并进行了对比分析。试验结果表明:在试验轴压比为0.38时,二者均能实现梁铰破坏机制,荷载-位移滞回曲线均较饱满,两框架的整体及各层间位移延性系数均大于3.0,具有良好的延性;在承载能力、位移延性、耗能能力、承载力退化和刚度退化等方面,组合框架优于钢骨普通强度混凝土框架,表明在超高强混凝土中通过合理地配置钢骨和高强箍筋,既能充分发挥其高强抗压性能,提高承载能力,又能改善其脆性,增强构件延性,从而提高框架结构体系的抗震性能。     

消能减震结构的抗震性能分析

通过对粘弹性阻尼器以及消能支撑计算模型的分析,采用ANSYS软件建立了纯钢框架、以及分贝设置中心支撑和消能支撑的钢框架模型,使用瞬态分析方法分别对它们进行了自振特性分析以及罕遇地震下的时程分析。计算结果表明:和纯框架相比,中心支撑框架可以有效地降低结构的顶层位移,却增加了结构的整体刚度,导致加速度的大幅度增加;而消能支撑则是通过增加结构的阻尼比来有效地控制结构的地震反应,其顶层位移以及加速度都有不同程度的减小。     

装配式复式钢管混凝土柱-钢梁框架抗震性能试验研究

为实现钢管混凝土框架完全装配式施工,提出了装配式复式钢管混凝土柱 钢梁框架结构,该结构包含复式钢管混凝土装配式柱 柱拼接节点和装配式加强块梁柱节点。为研究这些连接形式对复式钢管混凝土框架抗震性能的影响,完成了3榀1∶2缩尺框架模型(包括1榀节点栓焊连接框架、1榀装配式节点框架和1榀柱与节点全装配式框架)的拟静力试验,得到各试件的破坏模式、滞回性能、延性、刚度与承载力退化。3个模型均表现出良好的承载能力和延性,试验模型的最大层间位移角超过4%,位移延性系数大多超过4。结果表明：传统连接复式钢管混凝土框架和采用装配式方案后的框架均具备良好的抗震性能;所提的柱 柱拼接节点性能可靠,对框架的承载力、刚度和延性的影响很小;所提的加强块梁柱节点可有效改善框架的延性,并略提高框架的承载力。     

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。     

消能偏心支撑结构中粘弹性阻尼器的参数优化

通过对粘弹性阻尼器的性能与特点以及消能支撑计算模型的分析,建立了粘弹性阻尼器参数优化的计算模型:以粘弹性阻尼材料的储存剪切模量为设计变量;以各层最大层间位移的最大值的控制率和各层耗能梁段最大梁端弯矩的最大值的控制率为约束条件;在考虑结构在罕遇地震下的地震反应以及结构的经济效益的目标下,建立了优化设计的目标函数.文中以设置粘弹性阻尼偏心支撑的五层平面钢框架为例,使用ANSYS软件中的优化设计模块,通过APDL语言编制优化设计程序,建立了参数优化模型,并对该问题进行了优化设计分析;并对偏心支撑结构和消能偏心支撑结构进行了罕遇地震下的时程分析.计算结果表明:ANSYS软件中的优化设计方法稳定可行;消能偏心支撑可以有效地降低结构的地震反应,对顶层位移的最大减小量可达44.96%;耗能梁段梁端弯矩的最大耗能效果达到37.4%,这样可以延缓耗能梁段的屈服时间,从而可以有效地保证结构的整体稳定.     

LRB消能墙在高层框架结构中的应用与分析

为研究LRB消能墙设置在高层框架结构中的隔震、消能与减震的效果,采用有限元分析软件ETABS对LRB消能墙高层框架结构的实际工程进行三维结构模型建模,同时对相同规模的框架剪力墙结构进行三维结构模型建模,在2组实际强震地震波El-Centro波和Taft波以及1组人工波作用下,对上述2种结构形式的三维结构模型进行动力性能分析并作比较。结果表明,相对于传统的框架剪力墙结构,LRB消能墙高层框架结构的自振周期能有效延长,LRB消能墙高层框架结构的楼层加速度、楼层剪力最大值以及层间位移得到明显的降低,并使楼层加速度和层间位移变得平缓均匀,从而达到隔震、消能与减震的目的。     

薄壁钢板组合PEC柱(强轴)滞回性能试验研究

目前我国规范关于PEC组合柱构件及由此组成的结构体系方面的有关内容还基本空白,通过了解国际上在PEC组合柱研究领域的现状,对3个变化混凝土强度等级和拉结筋间距的薄壁钢板组合截面PEC柱足尺试件在恒定轴压下进行水平循环荷载的滞回性能试验。观测记录各个试件加载阶段的薄壁钢板组合截面翼缘的局部屈曲和混凝土裂缝开裂与压溃现象,得到构件的荷载-位移滞回曲线。根据试验结果分析构件的承载力、抗侧刚度、构件的抗震延性和破坏模式等力学性能。结果表明:试验试件具有较好的变形能力和耗散地震能的双重功效;构件的破坏模式为薄壁钢板组合截面翼缘发生局部屈曲,随之柱脚部位混凝土压溃和拉结筋屈服甚至拉断。研究进一步丰富了PEC柱研究成果,为PEC组合柱组成的结构体系规范制订和工程应用提供了合理的理论依据。     

外包钢-混凝土组合梁与钢筋混凝土柱节点的试验研究

外包钢-混凝土组合梁是一种新型组合梁,在负弯矩作用下具有良好的工作性能,其与柱连接节点的构造还有待合理设计并试验验证。采用两种不同的构造形式,设计4个外包钢-混凝土组合梁与钢筋混凝土柱的连接节点,并对其进行低周反复荷载作用下的试验研究。对节点的破坏形态、滞回曲线、强度、延性和钢筋、钢板的应变等性能进行分析,结果表明:通过合理的构造措施,外包钢-混凝土组合梁与钢筋混凝土柱的连接节点具有较好的受剪承载力、延性和耗能能力,能够满足工程要求。在此基础上对节点的受力机理进行探讨,提出节点核心区受剪承载力的计算公式,计算结果和试验结果吻合良好。     

薄板混凝土组合截面部分外包组合柱(弱轴)滞回性能足尺试验研究

为了研究薄板混凝土组合截面部分外包组合柱（弱轴）的滞回性能,对3个薄板混凝土组合截面部分外包组合柱（弱轴）足尺试件在恒定轴压下进行了水平低周反复荷载试验,观察了加载过程中薄壁板件翼缘局部屈曲和混凝土裂缝开展与压溃现象,得到了试件的荷载 位移滞回曲线。根据试验结果分析了试件的承载力、抗侧刚度、延性与耗能、破坏模式等力学性能。结果表明：试件具有较好的变形能力和耗能能力;试件的破坏模式为柱脚部位混凝土压溃和拉结筋屈服甚至拉断,随之薄壁板件翼缘发生局部屈曲。研究进一步丰富了薄板混凝土组合截面部分外包组合柱研究成果,为该类柱设计规范的制订和工程应用提供了理论依据和技术储备。     

D型偏心支撑钢框架耗能梁段性能研究

通过对具有不同耗能梁段长度的D型偏心支撑钢框架的滞回性能及耗能梁段耗能性能的非线性有限元分析,表明耗能梁段的长度对偏心支撑钢框架的侧向刚度、延性和耗能能力有较大影响。随着耗能梁段长度的增加,D型偏心支撑钢框架的强度、刚度、延性和耗能性能均产生了不同程度的退减现象;耗能梁段越短,其塑性变形越大,进而导致耗能梁段过早塑性破坏的可能性增大。根据有限元模拟结果提出了对耗能梁段长度的设计建议。     

Experimental investigation of composite steel plate deep beam infill steel frame

Steel frame and shear wall infill steel frame are two commonly lateral load resisting systems used in building structures. To realize the modulation of initial stiffness of steel structures, make it easily assembled and removed and prevent plastic hinges developing in the frame columns and collapse of all structure, a new anti-seismic infill wall system, composite steel plate deep beam (CDB), is introduced. The system uses steel plate deep beam with a precast reinforced concrete panel attached one side. This paper describes the experimental work related to the tests of CDB under cyclic loads. The experimental results of one pure steel frame (PF) and two composite steel plate deep beam infill steel frame (CDBF) with different span-height ratio are summarized and discussed, the hysteretic loops were obtained. Based on the test results, effects of the CDB on the load capacity, ductility, hysteretic property and energy-dissipation of the pure steel frame were analyzed. The results show that the CDB enhances the initial stiffness and load capacity by a large margin, and the hysteretic loops are replete and the skeleton curves have apparent stage of plastic flow, the ductility and energy dissipation capacity of the test specimens are enhanced. Lastly, regression analysis based on the tests data, and restoring force model can apply to elastoplastic response analysis of the CDBF systems. Therefore, the deep beam can be used as the first defense line of earthquake-resistance, and the steel frame can be used as the second.     

采用摩擦和消能装置的加层结构振动台试验研究

本文结合加层结构实际工程,提出采用摩擦阻尼器和砂垫层作为减震装置,进行了增设摩擦和消能装置的加层结构模型模拟地震振动台试验,并引入非经典阻尼分析理论对试验结果进行了分析比较。结果表明采用摩擦和消能装置的加层模型减震效果明显,摩擦和消能装置能有效地吸收地震动输入能量,减小模型结构的地震反应。     

Hysteretic behaviors of cold-formed steel beam-columns with hollow rectangular section: Experimental and numerical simulations

This paper presents a comprehensive experimental and numerical investigation on the cyclic response of cold-formed steel columns with hollow rectangular sections. The present study examined the columns׳ post-buckling strength and rigidity degradation, deformation and failure modes, ductility, and energy dissipation capacity. The cold-formed steel members exhibited stable hysteretic performance up to the point of local buckling with considerable degradation in strength and ductility. The energy dissipation mechanisms from the in-plane plastic behavior and out-of-plane elastic buckling deformation were identified. The influence of the height-to-width ratio and axial-compression ratio on energy-dissipation and failure mode was also investigated.     

基于SMA装置的框架-受控摇摆墙结构抗震性能试验研究

该文提出一种新型的框架-受控摇摆墙结构实现形式,由SMA装置代替传统的预应力筋实现摇摆墙体的受控约束,在墙体与基础之间安装V形铰接支座实现墙体的摇摆及提供竖向支撑,并在墙体与框架柱间安装耗能连接件增强摇摆结构的耗能能力。通过一个对比框架试件和一个基于SMA装置的框架-受控摇摆墙试件的低周往复试验,对比研究所提出的新型结构形式的抗震性能、破坏模式和自复位特性。试验结果表明：基于SMA装置的框架-受控摇摆墙结构的刚度和承载能力得到显著提高,提高幅度分别达到150%和103%;耗能连接件有效地发挥延性变形特性,使结构的滞回耗能能力显著提高,提高幅度达到183%,有效地减轻主体结构梁端、柱端以及梁柱节点区的损伤;所研发的SMA装置有效地实现了预设的工作机制,为摇摆墙体的自复位提供了恢复力;摇摆墙、耗能连接件和SMA装置的参数匹配还需进一步深入研究。     

分布式连接全装配钢筋混凝土楼盖板缝节点平面内受力性能试验研究

为研究分布式连接全装配RC楼盖板缝节点平面内受力性能,进行了5种共18个板缝节点在平面内水平单调荷载、低周反复荷载和拉剪复合作用下的足尺模型试验,对板缝节点的受剪承载能力、破坏形态、滞回曲线、位移延性、耗能能力和拉剪复合受力性能进行了较为系统的研究。研究表明：除SPC和SP-CPC节点外其他3种板缝节点均具有较好的受剪承载力和刚度,且节点承载力可由叠加法简化计算;HPC节点、CPC节点和HP-CPC混合式节点具有较好的滞回性能、耗能能力和位移延性,是较为合理的板缝连接节点形式;拉力的存在削弱了板缝节点受剪承载力,且拉剪比越大削弱程度越高;高拉剪比下节点的延性较差,在极限荷载下易发生类似螺栓群连接中的“连锁破坏反应”,设计时需对高拉剪比区的连接件进行改进和加强,以满足楼盖对板缝节点延性的要求。     

组合深梁低周反复荷载试验研究

组合深梁作为一种新型的耗能构件,可以实现宽范围的刚度渐变调幅。通过两片跨高比分别为2.0和1.0的组合深梁低周反复荷载试验,研究了其破坏过程和破坏机理,得到了深梁的滞回曲线、承载力及承载力退化系数、延性系数和能量耗散系数。研究结果表明：组合深梁随着跨高比从2.0减小到1.0,承载力增加了190%;采用混凝土板限制钢板的平面外屈曲,可以充分利用钢材的性能;钢-混凝土组合深梁是一种理想的水平抗侧力构件。图10表3参9