基于滑移连接的防屈曲支撑钢框架节点抗震性能研究

防屈曲支撑（BRB）是一种拉压均可全截面屈服耗能而不屈曲的金属阻尼器,在建筑结构的抗震减震设计中得到广泛应用。然而,由于大变形下支撑框架节点存在显著开合效应,在罕遇地震作用下易出现节点板和相邻梁柱构件的提早断裂现象,限制了BRB抗震性能的充分发挥。为此,在总结BRB钢框架节点的现行设计方法及节点失效模式基础上,提出了可释放节点开合效应的滑移连接节点板,采用低摩擦材料减小接触面摩擦力。建立有限元模型,通过与传统焊接节点板对比,分析两种不同连接对节点板、梁柱和BRB受力性能的影响。以此为基础,设计该类节点足尺试验模型,对其进行拟静力试验,分析其在往复荷载下的抗震性能。研究结果表明：所提出的滑移连接可有效释放节点板与梁柱之间的切向约束和开合效应,显著降低了节点板的塑性损伤,实现了罕遇地震作用下节点板弹性的性能目标;梁塑性铰由节点板端部移至梁柱交界面处,降低了梁柱构件的剪力水平和塑性损伤;在层间位移角4%下各关键构件仍具有饱满稳定的滞回性能,显著提高了BRB钢框架的抗震性能。     

滑移连接的防屈曲支撑RC框架节点抗震性能试验研究

防屈曲支撑(BRB)与框架之间采用的传统焊接节点会约束梁柱开合变形,在强震作用下易使框架先于支撑发生破坏。为释放传统焊接节点对梁柱的刚性约束,提出滑移连接的BRB框架节点,通过对预埋入混凝土内部的连接钢板表面进行无黏结处理,以抗拔不抗剪的方式传递BRB轴力。在滑移节点的工作原理、设计方法和施工流程基础上,对2个基于滑移连接的足尺BRB-框架梁柱组合体开展拟静力试验研究,并与1个传统焊接节点的破坏模式、滞回性能和节点应力进行比较。试验结果表明:当层间位移角达到1/33时,滑移节点的层剪力与传统焊接节点相比降低了34%,有效避免了框架发生剪切破坏;滑移节点的应力水平显著焊接节点的显著降低;在滑移节点与框架梁端设置的附加纵筋可更有效地减小节点区的开合效应和发挥BRB的耗能作用;滑移节点中BRB的滞回性能与传统节点的滞回性能接近。     

防屈曲支撑加固既有钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

本文主要通过反复的低周加载试验,验证防屈曲支撑钢筋混凝土框架加固既有钢筋混凝土框架的可行性。通过对既有钢筋混凝土框架以及防屈曲支撑钢筋混凝土框架的变形曲线以及等效刚度还有等效粘滞阻尼比等特性的分析,表明防屈曲支撑钢筋混凝土加固的减震能力良好,受力可靠,减震耗能能力良好,可以有效地降低地震反应,对既有框架的抗震性能做出很大的提高。     

防屈曲单斜支撑加固钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

防屈曲支撑是一种耗能性能良好、减震效果显著的新型支撑。分别对1榀加设防屈曲单斜支撑的钢筋混凝土框架和1榀未设置防屈曲支撑的钢筋混凝土框架进行拟静力试验研究,对两榀框架试件的破坏过程、破坏机理、荷载-侧移滞回曲线、骨架曲线、层间刚度、耗能和等效黏滞阻尼比等试验结果进行分析与比较,考察防屈曲单斜支撑对钢筋混凝土框架抗震性能的改善效果。研究结果表明:防屈曲支撑能有效提高钢筋混凝土框架抗震性能,加设防屈曲支撑的钢筋混凝土框架结构刚度、承载能力、耗能和阻尼比均显著增大,具有良好的抗震性能。     

防屈曲支撑加固震后钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

通过对一榀缩尺比例1∶2的单跨三层钢筋混凝土框架进行拟静力试验,并在待试验水平荷载下降到85%以后,在原框架每层分别设置单斜撑布置的防屈曲支撑,以模拟震后加固试件。对加固后的框架再次进行拟静力试验,以考察防屈曲支撑加固震后框架的抗震性能。结合试验研究结果,对比分析了震前纯钢筋混凝土框架和震后采用防屈曲钢支撑加固框架的承载力、刚度、延性、强度退化、刚度退化、滞回曲线、骨架曲线等系列抗震性能指标,验证了防屈曲支撑加固震后钢筋混凝土框架的可行性。     

防屈曲耗能支撑加固钢筋混凝土框架抗震效果分析

以一幢抗震性能未满足抗震规范的4层钢筋混凝土框架结构为算例,对其采用增设防屈曲耗能支撑的方法进行抗震加固,并对原有结构及加固后结构进行了小震、中震下反应谱及地震波时程的抗震效果对比分析。分析结果表明,防屈曲耗能支撑能够有效地提高结构的抗震性能。在小震作用下,防屈曲耗能支撑处于弹性状态,为结构提供抗侧刚度;在中震作用下,防屈曲耗能支撑逐渐进入非线性状态,作为结构第一道防线消耗地震能量。     

防屈曲支撑加固混凝土框架抗震性能分析

结合BRB的工作原理,推导了BRB的等效刚度,并采用Perform-3D软件对一幢14层普通钢筋混凝土框架结构及其用BRB加固后的抗震性能进行了非线性对比分析。分析选取了7条涉及50年设计基准期超越概率10%和50年设计基准期超越概率2%的地震波,加速度调整系数根据FEMA356规范选取。通过分析研究了BRB的耗能能力及不同楼层中BRB的轴向变形能力,并比较了两种结构的层间位移角值、楼层剪力、构件屈服情况等。分析结果表明,防屈曲支撑(BucklingRestrained Brace,简称BRB)能提高结构的刚度,具有良好的滞回性能,可以有效地耗散地震能量,能够很好地改善结构的抗震性能及工作性能。     

用附加防屈曲支撑钢筋混凝土框架加固既有钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

利用附加防屈曲支撑（BRB）钢筋混凝土框架对既有钢筋混凝土框架结构进行减震加固。设计3榀钢筋混凝土框架,其中2榀为附加设置BRB加固框架的钢筋混凝土框架,另外1榀为纯钢筋混凝土框架以作对比。通过低周反复加载试验,验证所设计的外贴防屈曲支撑钢筋混凝土框架加固既有钢筋混凝土框架的可行性。分析既有及外贴钢筋混凝土框架的开裂、荷载 侧移滞回曲线、骨架曲线、荷载 防屈曲支撑变形曲线,以及等效黏滞阻尼比和等效刚度等特性。结果表明：所设计的附加钢筋混凝土框架、预埋件、连接构造受力可靠,附加设置BRB的钢筋混凝土加固框架具有良好的减震耗能能力;水平荷载-侧移滞回曲线圆润饱满;防屈曲支撑在小层间位移角下可屈服耗能,大位移下不失效,耗能稳定;附加框架能够显著增加既有钢筋混凝土框架结构的阻尼,有效降低地震反应,改善既有框架结构抗震性能。     

防屈曲支撑混凝土框架抗震性能非线性有限元分析

基于非线性有限元软件ABAQUS,对设置防屈曲支撑的混凝土框架在单向水平荷载作用下的骨架曲线进行了非线性有限元模拟分析,并与试验结果进行了对比。分析过程中混凝土采用损伤塑性模型,钢材采用硬化弹塑性模型,采用位移增量法进行控制加载。在试验基础上进行的非线性有限元分析,分析了结构内部受力过程、内力分配及重分配规律、改进内部配置、优化结构设计,可为进一步研发、改进内部构造提供模型基础等,弥补了试验试件不能过多,应变片被损坏等不理想情况。     

防屈曲支撑框架与普通支撑框架的抗震性能比较

利用有限元软件ABAQUS6.5对普通中心支撑框架结构、采用低屈服点钢材的防屈曲中心支撑框架结构模型进行了大震时程分析。发现采用低屈服点钢材的防屈曲支撑,不仅解决了支撑杆件的失稳问题,而且明显减小了结构位移等响应,优势明显。     

不同刚度比下防屈曲支撑钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

为研究不同刚度比防屈曲支撑(buckling-restrained brace,BRB)钢筋混凝土框架的抗震性能,设计并制作了3榀BRB水平刚度与主体框架抗侧刚度比值分别为3、5、7的减震框架,通过低周往复荷载试验,对比研究其耗能减震能力、破坏形态、BRB连接节点及节点板性能、BRB转动变形性能、BRB端部附加弯矩产生机制等,探讨与BRB连接的梁、柱构件设计方法。研究结果表明：3榀框架滞回曲线饱满,耗能能力稳定,随着刚度比的增加,屈服荷载及极限荷载提高,BRB连接节点破坏越严重;BRB连接节点板的存在使框架柱塑性铰位置由柱端移至节点板趾部附近区域;水平荷载作用下,各框架中BRB端部由于转动变形产生附加弯矩,转动变形与层间位移角近似呈线性变化关系;加强消能子结构的延性构造措施是实现大变形下BRB充分耗能的有效途径。     

基于节点性能的屈曲约束支撑混凝土框架抗震性能分析

为分析带支撑梁柱节点对屈曲约束支撑混凝土框架体系抗震性能的影响,建立了考虑节点性能影响的屈曲约束支撑混凝土框架模型。分别采用有限元软件OpenSEES和ABAQUS对框架中普通梁柱节点和带支撑梁柱节点进行模拟分析,证明了建模的合理性。在此基础上,用OpenSEES对三种形式的支撑框架结构的抗震性能进行对比分析,同时采用逐步增量时程分析方法对考虑支撑与梁柱节点的屈曲约束支撑混凝土框架的抗震性能进行全面评估。结果表明:所采用的带支撑梁柱节点具有良好的承载能力,考虑节点性能的支撑框架能够提高模拟精度和真实反映结构的地震反应。     

摇摆防屈曲支撑RC框架抗震性能研究

为研究摇摆防屈曲支撑钢筋混凝土框架抗震性能,利用OpenSees建立8层3跨钢筋混凝土框架(RCF)、防屈曲支撑钢筋混凝土框架(BRBF)与摇摆防屈曲支撑钢筋混凝土框架(RBRBF)有限元模型,并进行弹塑性动力时程分析,从层间位移角、最大顶层位移、最大基底剪力和最大底柱轴力等结构响应角度,研究二维和三维模型分析间关系、...     

防屈曲支撑-摇摆钢框架抗震性能研究

为提升防屈曲支撑-摇摆钢框架(BRB-RSF)的抗震性能,提出在BRB-RSF中采用螺栓和角钢连接的半刚性节点代替刚性节点,沿框架柱中心线布置后张预应力筋,并对BRB-RSF进行了拟静力试验.同时基于OpenSees建立试验框架有限元模型,并对有限元模型的正确性进行了验证.研究结果表明:具有多道抗震防线的BRB-RSF...     

钢筋混凝土框架梁柱节点灌浆套筒连接抗震性能研究

设计并制作了4个钢筋混凝土框架梁柱节点试件,其中两个现浇整体节点试件,两个预制装配梁柱节点试件（采用灌浆套筒连接钢筋）,轴压比分别为0.3和0.4。对试件进行低周往复加载试验,研究了梁柱节点试件的破坏形态、滞回特性、刚度退化、耗能性能以及灌浆套筒接头受力状态等。结果表明：预制装配梁柱节点试件的耗能能力略低于现浇整体梁柱节点试件的耗能能力,两者破坏形态明显不同,预制装配节点试件的裂缝分布比较集中,主要分布在梁柱交界面、灌浆套筒端部区域以及梁跨中截面区域,而现浇节点试件的裂缝分布比较均匀密集;加载前期,轴压比对滞回性能影响不明显,而加载后期,轴压比对预制装配整体式节点试件节点核心区的钢筋滑移和剪切变形影响较为明显;基于试验结果,对灌浆套筒材料进行简化等效处理,并对节点不同区域采用不同的截面属性,采用OpenSees有限元软件对节点试件进行了模拟,其模拟结果与试验结果吻合较好。     

防屈曲支撑节点连接设计的研究

为了改善传统支撑结构受压屈曲破坏的缺点,研究出一种新型的不易屈曲的支撑构件--防屈曲支撑,介绍了防屈曲支撑的组成及性能特点,探讨了防屈曲支撑节点设计的内容及其设计原则,以供参考借鉴.     

防屈曲支撑钢框架结构抗震性能分析

防屈曲支撑是一种新型的耗能减震构件,能够显著提高结构的抗震性能.以云南省“校安工程”中的某小学为例,通过弹性以及弹塑性分析方法研究了安装防屈曲支撑的钢管混凝土结构的抗震性能.结果表明,随着支撑刚度的增加,结构的周期和层间位移角均有所减小;在小震作用下,防屈曲支撑处于弹性状态,为结构提供支撑刚度,在中震作用下,防屈曲支撑开始屈服耗能.结构的整体屈服是一个平稳渐变的过程,破坏模式为梁铰机制.     

某钢筋混凝土框架-防屈曲支撑结构体系的设计方法及抗震性能分析

根据现行工程设计规范研究了钢筋混凝土框架-防屈曲支撑结构体系的设计方法,与普通支撑相比,防屈曲支撑在中、大震时进入屈服耗能状态,仍为结构主要抗侧力构件,并为结构提供附加阻尼比,可不必进行框架结构和支撑框架结构地震力包络设计。通过某工程实例对钢筋混凝土框架+防屈曲支撑结构体系进行了分析,结果表明:原框架结构在加支撑后承受地震剪力有所增大,但由于有支撑的加入,原框架柱部分承担的剪力反而有所降低,X向框架柱剪力降低到52%,Y向框架柱剪力降低到51%,与普通支撑-框架相比,柱配筋将有大幅的下降;结构在中震作用下防屈曲支撑少量屈服,附加阻尼比约为0.8%,主体结构基本处于弹性状态;大震作用下防屈曲支撑均进入屈服耗能状态,附加阻尼比约达到3.6%,部分梁屈服,柱子少量屈服,可以达到保证生命安全的设防目标。     

防屈曲偏心支撑加固钢筋混凝土框架结构抗震性能试验研究

结合2榀1/2比例的3层单跨钢筋混凝土框架低周反复加载拟静力试验研究,对采用防屈曲偏心支撑加固的钢筋混凝土框架结构抗震性能开展研究。通过与未加固试件的对比,对采用防屈曲偏心支撑加固的钢筋混凝土框架结构的破坏形态、承载能力、变形能力、延性和耗能能力等抗震性能指标进行了深入分析。研究结果表明:经合理设计,防屈曲偏心支撑加固框架可有效实现预期的塑性铰机制,达到了防屈曲支撑先于框架结构屈服的设计目标,与未加固对比试件相比,采用防屈曲偏心支撑加固混凝土框架抗震性能显著提高,防屈曲偏心支撑加固混凝土框架具有良好承载能力、弹塑性变形能力和耗能能力。