梁柱连接类型对自复位Y型偏心支撑钢框架滞回性能的影响

将传统Y型偏心支撑钢框架中耗能梁段的制作材料替换为形状记忆合金(SMA)形成一种具有自复位功能的Y型偏心支撑钢框架结构。采用ANSYS软件建立了6组单层、单跨自复位Y型偏心支撑钢框架及纯钢框架的微观有限元模型,重点研究采用刚性连接、齐平式及外伸式端板连接节点对自复位Y型偏心支撑钢框架滞回性能、耗能能力、抗侧刚度及复位能力的影响,并且对比分析了有无Y型支撑对钢框架性能的影响。研究结果表明:采用齐平式及外伸式端板连接的自复位Y型偏心支撑钢框架具有较好的复位能力及延性性能,但与采用刚性节点的自复位Y型偏心支撑钢框架相比,其水平承载力、抗侧刚度及耗能能力略低。     

自复位SMA支撑的滞回性能与简化力学模型

基于形状记忆合金（SMA）的超弹性和扩孔型螺栓连接的低摩擦滑移性能,提出一种自复位SMA支撑,主要由四块钢板、两个滑移螺杆、SMA丝材、丁基橡胶垫片、固定钢垫片和滑移钢垫片组成。对四个考虑不同SMA面积和滑移螺杆预拉力的自复位SMA支撑进行低周往复荷载试验,研究其滞回性能和耗能能力。采用ANSYS软件建立有限元模型,并通过试验数据对其进行验证,结果吻合良好。对9个考虑不同SMA面积、摩擦系数、SMA长度和螺杆预拉力的模型进行分析。结果表明：增大SMA面积可提高支撑的承载力和耗能能力、减小残余变形,增大摩擦系数和滑移螺杆预拉力可提高支撑的承载力、耗能能力和残余变形,增大SMA长度对支撑性能无明显影响。对比有限元与简化力学模型计算结果表明,两者的抗滑移承载力、最大恢复力和残余变形最大误差仅为6.89%、7.01%和5.60%,验证了该简化力学模型的准确性。     

K型偏心支撑耗能梁段开孔形式对支撑滞回性能影响分析

K型偏心支撑刚度大、塑性好,在实际工程中具有较好的应用。耗能梁段开孔的偏心支撑,有效避免了腹板的面外屈曲,同时具有更好的变形能力,为了研究耗能梁段腹板的合理开孔形式,文章利用有限元软件对比分析了长圆孔、椭圆孔和菱形孔试件的滞回性能,同时研究腹板开孔长度、开孔宽度以及腹板厚度对椭圆孔试件的影响。分析结果表明：腹板开椭圆孔的K型偏心支撑变形均匀,应力大致分布整个腹板,滞回曲线饱满,水平承载力与刚度较高,耗能能力优于其它两种开孔腹板,是K型偏心支撑耗能梁段的合理开孔形式。开孔宽度对于偏心支撑滞回性能影响不大,开孔长度越短、腹板越厚,框架的水平力与刚度越大,腹板较厚的框架,后期的耗能能力也更为优秀。     

加设自复位支撑冷弯型钢龙骨剪力墙滞回性能研究

为改善冷弯型钢龙骨剪力墙的抗震性能,提出一种自复位耗能支撑,并对其构造和工作原理进行介绍。通过建立有效的有限元模型,提出了自复位耗能支撑的简化模拟方法。将有、无加设支撑的冷弯型钢剪力墙的滞回曲线进行对比,并对自复位耗能支撑进行变参分析,考察预压力、碟簧刚度和摩擦力对墙体抗震性能的影响。结果表明：加设自复位耗能支撑可以提高墙体的承载力,增强墙体耗能能力和延性,减少结构的残余变形,提高抗震性能;墙体的残余变形随碟簧刚度和预压力增大而减小,随摩擦力增大而增大。     

索支撑-钢框架结构滞回性能研究

将索引入多高层钢结构,形成了耗能索支撑-框架结构,该结构体系能有效提高框架结构的抗侧能力和侧移延性及耗能能力。通过有限元分析,研究了索支撑-框架在不同轴压比下的滞回性能。研究了索截面面积、轴压比对结构耗能能力的影响规律,以及耗能过程中索力的变化规律。研究表明,索支撑-框架结构具有较好的反复耗能和自复位能力,支撑框架在轴压比为0.5左右时,耗能能力最优。索支撑可明显提高结构的抗侧刚度、侧移延性、极限承载力和有效耗能能力。随着索截面面积的增大,结构自复位能力提高,但耗能能力并非一直提高,提出了合理的索截面面积,以确保结构在耗能能力和自复位能力间得到良好的性能点。     

自复位摩擦耗能支撑框架的抗震性能分析

自复位摩擦耗能支撑(SCFED)是一种兼具耗能能力与自定心能力的新型支撑。本文将SCFED应用于一9层Benchmark钢框架,采用OpenSEES有限元软件,进行了非线性静力推覆分析(Pushover)和非线性动力时程分析,通过与屈曲约束支撑(BRB)框架结构的对比,研究了SCFED框架结构的抗震性能。结果表明:SCFED框架的最大层间位移角较BRB框架小,且沿楼层高度分布更为均匀;BRB框架平均残余层间位移角约为最大位移角的10%~20%,而SCFED框架的残余位移角仅为最大位移角的1%~2%,表明SCFED能有效控制结构的残余变形;由于SCFED在自复位时的刚度转换较为剧烈,导致SCFED框架的层加速度比BRB框架大。     

新型串联式自复位屈曲约束耗能构件的滞回性能分析

提出一种新型串联式自复位屈曲约束耗能(SC-BRED)构件,该构件由套管-玄武岩纤维预拉杆式自复位系统提供自复位能力,通过屈曲约束核心钢板耗能,并通过串联式的构造提高构件变形能力。在分析该新型构件的工作机理与力学性能的基础上,通过ABAQUS软件开展了新型构件的滞回性能数值模拟,验证其串联式工作机理并研究其滞回性能。结果表明:串联式的构造能使构件变形能力较现有非串联式构件提升2倍;新型构件具有饱满且稳定的旗帜型滞回曲线,拉压对称,通过自复位体系有效控制了残余变形。对预拉杆尺寸、初始预张力及核心板尺寸等参数进行分析,以研究新型构件滞回性能和耗能能力。结果表明:预拉杆尺寸影响构件刚度,初始预张力影响构件自复位能力和残余变形,核心板尺寸主要影响构件耗能能力。     

自复位屈曲约束支撑框架耗能组件影响分析

为探究屈曲约束支撑耗能组件对自复位屈曲约束支撑(SCBRB)框架抗震性能的影响,基于"等强原则"和自复位需求设计了不同核心板面积的SCBRB框架,并开展了地震作用下的动力分析。分析结果表明:随着核心板面积的增大,支撑的耗能能力增大,结构的最大位移响应减小,加速度和剪力响应也减小;但在相同预应力筋的情况下,初始张拉应变增大会降低支撑的变形能力,可能会导致支撑变形能力不能满足变形需求。     

V形偏心支撑钢框架滞回能需求层间分布

为将基于能量的抗震设计方法应用到多自由度结构的抗震设计中,选用20条远场地震波和15条近场地震波,对不同层数的V形偏心支撑钢框架滞回能需求层间分布规律进行了研究,对比分析了远、近场地震下结构滞回能需求分布的不同,给出了滞回能需求层间分布系数的简化计算公式。研究表明,V形偏心支撑钢框架主要依靠耗能梁段发生剪切变形耗散地震能量;近场地震会加大结构底部响应及滞回能需求。     

改良型梁柱节点用于D型偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的滞回性能分析

偏心支撑框架结构体系是一种非常适合强震地区的抗震结构体系。D型偏心支撑钢框架结构是偏心支撑结构中常用的一种抗震耗能结构形式,其耗能梁段与柱直接相连,为了满足梁端抗弯承载力的设计要求和保证耗能梁段充分发展剪切塑性变形,一般需要对梁柱连接节点处采取一些加强措施。利用ANSYS有限元程序,针对传统节点比较分析了两种改良型梁柱连接节点的D型偏心支撑框架。分析结果表明,改良型节点的D型偏心支撑将耗能梁段外移不与柱直接相连,有良好的强度、刚度,不仅可以使剪切屈服的区域远离梁翼缘焊缝,而且可以放松钢柱对梁端部的变形约束,从而提高整个耗能梁段的耗能能力。     

自复位方钢管混凝土柱-H形钢梁节点的滞回性能

碟簧垫片具有良好的变形和弹性复位能力,通过预压碟簧垫片可实现结构或构件的震后复位.通过将碟簧垫片引入至方钢管混凝土柱-H形钢梁连接节点,实现了此类节点的自复位功能.采用通用有限元程序ANSYS建立了节点的精细化有限元模型,并对带有碟簧的方钢管混凝土柱-H形钢梁连接节点进行了参数分析,重点考虑了碟簧初始预应力、碟簧数量、...     

耗能梁段腹板厚度对高强钢组合Y型偏心支撑框架受力性能的影响研究

为了研究耗能梁段腹板厚度对高强钢组合单层单跨Y型偏心支撑框架的受力性能,采用有限元软件ABAQUS分别对5个不同耗能梁段腹板厚度的高强钢组合单层单跨Y型偏心支撑框架模型进行了分析。结果表明:这种结构形式具有良好的耗能性能,耗能梁段能够充分发挥耗能的作用;耗能梁段腹板厚度对其强度、刚度和耗能性能均有较大影响,耗能梁段腹板厚度设计合理时,可满足结构在小震或中震作用下的承载力和变形要求,在大震下有良好的变形能力和耗散地震能量的能力。     

自复位钢框架-半圆形波纹钢板剪力墙滞回性能研究

为改善自复位钢板剪力墙结构中由钢板墙对框架柱的附加弯矩造成的框架柱截面尺寸增大及平钢板剪力墙过早屈曲导致的承载力下降的情况,提出一种采用侧边加劲半圆形波纹钢板剪力墙的自复位钢框架-半圆形波纹钢板剪力墙,通过对其各组成部分的力学特性进行分析得到自复位钢框架-半圆形波纹钢板剪力墙的恢复力模型及影响其可恢复性的关键点和参数....     

自复位K型偏心支撑钢框架结构滞回性能

为解决传统K型偏心支撑钢框架强震作用后残余变形过大的问题,通过将耗能梁材料更换成形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称SMA),实现K型偏心支撑钢框架结构的自复位。使用ANSYS有限元软件建立K型偏心支撑钢框架结构的精细有限元模型,在验证有限元模型合理的基础上,对传统结构及自复位结构进行往复加载分析。并将两类结构的滞回曲线、应力分布、骨架曲线、延性、刚度退化、耗能能力及复位效果进行对比。研究发现自复位结构滞回曲线呈旗帜型,复位效果良好,应力分布及塑性机制与传统结构相似,延性水平及侧向刚度退化与传统结构相当,但耗能能力有所劣化。     

轴心压力对K型偏心支撑钢框架抗震性能的影响

对偏心支撑钢框架进行了介绍,简述了偏心支撑钢框架的优点及应用,通过ANSYS有限元程序,研究了轴心压力对K型偏心支撑钢框架抗震性能的影响,得出了设计轴压比应控制在0.6以下才能保证结构的抗震性能充分发挥的结论.     

耗能梁段长度对高强钢组合Y型偏心支撑框架受力性能影响的研究

采用ABAQUS有限元软件对高强钢组合Y型偏心支撑框架进行有限元分析,分别对5种不同长度的耗能梁段的进行单调加载和循环加载,研究耗能梁段长度对框架受力性能的影响。分析表明,高强钢组合Y型偏心支撑框架的耗能能力较强;耗能梁段长度越长,结构的耗能能力也就越强,但长度增加到一定程度时,结构的承载能力明显降低。     

形状记忆合金滑动摩擦阻尼器自复位支撑受力性能研究

当设置SMA滑动摩擦阻尼器延展为自复位支撑时，连接的刚度可能影响支撑的力学性能，支撑可能会出现面内旋转和整体失稳。为检验由形状记忆合金滑动摩擦阻尼器和钢管串联而成的自复位支撑能否实现预期的滞回性能，针对支撑的轴向刚度、转动刚度和稳定性进行理论分析。通过往复加载试验获得了形状记忆合金棒的滞回曲线和摩擦机制的动摩擦系数。制作了1个1/3缩尺的支撑试件，并进行了拟静力试验和频率为1.0 Hz的动载试验，结果表明，轴向荷载作用下，支撑的荷载-位移滞回曲线呈光滑稳定的旗帜形，展示出优越的自复位能力和良好的耗能能力。基于滞回曲线，分析了支撑的承载力、割线刚度、耗散能量和等效黏滞阻尼比等滞回性能参数，发现其等效黏滞阻尼比可达16%。建立了支撑的三维有限元模型，数值模拟与试验数据吻合良好。通过数值模拟对钢管的轴向刚度予以分析，发现当钢管的轴向刚度降低至文中基准模型刚度的20%时，可能导致钢管屈服和支撑整体失稳。     

高层高强钢组合Y型偏心支撑钢框架结构抗震性能研究

伴随高强钢组合Y型偏心支撑钢框架结构的不断发展与更大范围的运用,为更好地掌握此类框架结构的抗震性能与综合表现,本文围绕该问题进行一系列的深入探究.在具体的分析过程中,首先通过ABAQUS有限元软件创建了相应的运算模型,并和试验结果展开对比分析,明确计算模型的可靠性.然后借助有限元分析软件ETABS建立了10层Y型钢框架...     

往复荷载作用下自复位墙滞回性能研究

将自复位墙简化成刚体,研究了往复荷载作用下自复位墙的滞回性能。通过理论推导,得出往复荷载作用下自复位墙的水平力 转角滞回曲线,给出了各特征点水平力和转角及等效黏滞阻尼系数的表达式,推导了自复位墙保证自复位性能应满足的条件,并提出了自复位墙简化滞回模型。在此基础上,通过参数分析进一步研究了预应力筋及阻尼器设计参数对自复位墙滞回性能的影响。结果表明：自复位墙的转动临界荷载与墙体自重及预应力筋的初始力有关;墙体完全卸载时是否有残余变形与墙体自重、预应力筋初始力及阻尼器屈服力有关;阻尼器屈服力对自复位墙滞回性能影响最大,预应力筋初始力及弹性刚度影响相对较小,阻尼器弹性刚度及布置位置影响最小。