耗能减震支撑体系研究及其在世博中心工程中的应用

结合世博中心工程,对防屈曲耗能支撑（BRB）体系的设计关键问题进行研究,包括结构抗震性能目标、BRB布置、BRB的节点设计、BRB产品验收标准等。对世博中心工程中采用的BRB进行足尺试验,试验结果表明：BRB具有较好的滞回性能,满足产品验收标准。BRB的承载力因应变强化和受压而提高,而且不同厂家的产品性能有一定差别,制订统一的产品验收标准是必要的。对耗能减震支撑结构进行静力弹塑性分析和弹塑性动力时程分析,追踪地震作用下结构的受力和变形发展过程,验证中震和大震作用下结构的抗震性能,满足结构抗震性能目标的要求。两种弹塑性分析结果均表明,合理布置BRB,在罕遇地震作用下可使BRB同步屈曲,整体结构具有较好的抗震性能。     

开孔与开槽式三重钢管防屈曲耗能支撑设计方法研究

开孔与开槽式三重钢管防屈曲耗能支撑是依据"核心单元局部削弱相当于其他部位加强"的新型防屈曲耗能支撑设计原理设计而成的。通过对核心单元局部开孔或开槽使支撑薄弱部位由端部转移到开孔或开槽部位,具有定点屈服的功能,提高了支撑的延性,是性能良好的耗能减震构件。结合国内外相关规范,通过理论分析和有限元模拟,提出开孔和开槽式三重钢管防屈曲耗能支撑的设计方法,包括开孔和开槽式三重钢管防屈曲耗能支撑承载力的计算方法,核心钢管和内外钢管的设计方法及支撑节点的设计方法。最后通过试验验证该方法的正确性。     

单向荷载下带延性连接件防屈曲支撑的钢框架力学性能分析

传统的结构设计中,防屈曲支撑和钢框架采用焊接节点板进行连接,然而焊接节点板处焊缝在往复地震作用下易发生脆断,迫使防屈曲支撑提前退出工作,影响结构的安全可靠.为此,将延性连接件引入防屈曲支撑的设计构造中,采用Abaqus有限元分析软件探究了不同设计参数对结构在单向荷载作用下的延性、承载能力、耗能性能、应力分布及刚度退化等抗震性能的影响规律,并依据其中一榀有限元模型进行了试验验证.研究结果表明,延性连接件的引入可明显缓解梁柱节点域的应力集中,部分节点域应力在设计弹塑性层间位移角下仍维持在弹性范围内.延性连接件成功实现将结构的塑性变形集中在耗能段部位的目标,并形成耗能段可先进行屈服耗能,防屈曲支撑后续进行补充屈服耗能的两阶段耗能机制,为防屈曲支撑连接节点的设计提供参考.     

防屈曲支撑应用于底部框架-抗震墙砖房加固的研究

针对7度以上(含7度)设防烈度、重点设防类别中小学校舍的底部框架-抗震墙砖房,对于其底部的加固,提出了增设防屈曲支撑的加固方法.首先介绍了防屈曲支撑的组成特点、耗能特性,提出了可以用于防屈曲支撑的三种中心支撑形式,给出了相关的节点构造,最后结合工程实例,对比分析了底部增设剪力墙、增设防屈曲支撑的性能特点,发现对底部框架-抗震墙砖房这种刚度较大的结构,增设防屈曲支撑有利于结构的耗能,可以提高结构整体的抗震延性.     

混凝土套管防屈曲支撑构造及抗震试验

针对现有混凝土套管防屈曲支撑内部构造的不足提出了改进建议,设计并制作了6根混凝土套管防屈曲支撑试件,包括一字形和十字形两种钢芯截面及6种构造的混凝土套管。通过低周反复加载试验,研究了混凝土套管防屈曲支撑的抗震性能,证明所设计的混凝土套管防屈曲支撑构造合理,耗能能力良好,满足结构消能减震设计对防屈曲支撑的要求。最后,针对混凝土套管防屈曲支撑的构造及应用提出了建议。     

防屈曲耗能钢支撑设计方法的研究

介绍了防屈曲耗能钢支撑的研究和应用现状,结合现有文献和本文作者的防屈曲耗能钢支撑试验研究,分析了其受力性能及其影响参数。依据FEMA450的有关规定和我国规范,建议了防屈曲耗能钢支撑设计计算方法,包括:(1)防屈曲耗能钢支撑的布置设计要求;(2)防屈曲耗能钢支撑保证核心钢支撑强度充分发挥的整体稳定性设计条件;(3)外包约束的抗弯及抗裂设计要求,及其外包约束钢筋混凝土和外包约束钢管混凝土的计算方法;(4)根据试验研究结果,建议了无粘结层、端部间隙和节点连接构造的设计要求及构造措施。最后给出了防屈曲耗能钢支撑的设计流程。     

防屈曲支撑与节点板的有限元分析

与传统支撑相比,防屈曲支撑具有受压不易屈曲,耗能性能稳定,减震效果明显等优点,因此防屈曲支撑正逐渐成为结构消能减震的重要选择.与螺栓连接相比,焊接连接构造简单、施工便利.论文对设置了防屈曲支撑的框架结构进行了SAP2000有限元分析,以此为据,对焊接连接构造所设计的节点板度进行了屈曲分析和静力分析,对优化连接构造提出了建议.     

防屈曲耗能支撑在铰接混凝土框架抗震加固中的应用

在我国部分地区还存在有铰接混凝土框架结构,这种结构体系在设计时未进行抗震设计,如继续使用,应进行抗震加固以使其满足抗震要求。防屈曲耗能支撑克服了普通钢支撑失稳的缺点,具有明确的屈服位移和屈服力,在多遇地震下可保持弹性状态,为结构提供刚度和抗震承载力。在设防烈度地震和罕遇地震下,防屈曲耗能支撑将屈服耗能,从而为结构提供耗能能力。结合防屈曲耗能支撑的特点,提出在铰接混凝土框架结构中的抗震加固方法,并结合实际工程实例,研究加固后结构的耗能能力。     

防屈曲耗能支撑在某石化塔架项目中的应用

阐述了防屈曲耗能支撑的原理,介绍了其类型、性能以及应用防屈曲耗能支撑进行设计的方法,给出了防屈曲耗能支撑应用的典型实例,通过对结构进行设计计算,体现了防屈曲耗能支撑相对于普通支撑的优越性。     

防屈曲支撑的应用与设计

防屈曲支撑通过特殊的构造,避免了中心支撑受压屈曲的问题,在受拉和受压时均可屈服而不屈曲,能更好地消耗输入结构的地震能量,近年来在国内外的应用和研究逐渐增多.简要介绍了防屈曲支撑的研究进展和应用,并探讨了防屈曲支撑的设计要点,给出了防屈曲支撑杆件的计算和构造要求.     

BRB加固框架节点受力性能研究

针对星华楼的抗震检测结果进行屈曲约束支撑布置、设计连接节点板并提出节点的加强措施。采用ABAQUS模拟加固节点,分析屈曲约束支撑对框架节点的承载力和对屈曲约束支撑耗能能力的影响。     

双矩管带肋约束型装配式防屈曲支撑的设计方法

提出了一种新型防屈曲耗能支撑,即双矩管带肋约束型H型截面装配式防屈曲耗能支撑,利用有限元纤维模型进行了大量算例分析,揭示了其受力规律和工作机理,并建立了一套完整的基于构件层面的设计方法,包括外围构件的刚度和承载力要求、加劲肋间距控制条件以及长螺杆连接件截面设计等;研究了外围约束刚度的变化对防屈曲构件性能的影响。分析结果表明:该新型防屈曲耗能支撑的设计方法可为工程应用提供参考和指导。     

某大型会议中心防屈曲耗能支撑结构设计

某大型会议中心为2010年上海世博会较大的一个场馆,主体结构为框架-支撑结构,针对结构平面布置复杂、结构抗震要求高等特点,结构采用防屈曲耗能支撑钢框架结构体系。提出防屈曲耗能支撑的布置原则和分析方法,采用Pushover分析法追踪不同地震水平下本工程结构的抗震性能,包括水平力与变形的关系、结构塑性变形发展过程、结构的延性评价。分析结果表明:采用防屈曲耗能支撑能有效减小作用在结构上的地震力,耗散地震能量,结构整体具有较好的延性,地震作用下的破坏部位可以预见;对防屈曲耗能支撑安装前的施工阶段进行验算以说明施工阶段主体结构的安全性;通过与普通支撑结构的技术经济性比较,评价防屈曲耗能支撑结构的合理性和可行性。采用防屈曲耗能支撑既能提高结构的安全性和可修复性,又可以有效降低主体钢结构用量。     

基于性能的既有建筑防屈曲支撑抗震加固设计

对于抗震能力低、抗震构造措施普遍不满足现行规范的原非抗震设防区既有建筑,采用消能减震技术加固结构,通过性能化设计方法实现抗震加固目标,可以解决传统加固方法效率低、难以实施等难题。以原非抗震设防区某既有框架结构教学楼加固项目为例,介绍了采用耗能防屈曲支撑提高抗震性能的具体方法和既有建筑基于性能的抗震加固设计流程。结果表明:加固前结构单体中最大的扭转周期比达到了0.96,最大位移比为1.38, 加固后扭转周期比控制为0.84,最大位移比为1.20; 加固前结构小震下构件承载力基本满足要求,但扭转周期比和抗震构造措施不满足现行规范要求,大震下结构会发生严重破坏甚至倒塌; 加固后结构构件承载力能满足7度小震(多遇地震提高1度)要求,小震下防屈曲支撑调整结构抗扭刚度,减小扭转效应,大震下防屈曲支撑屈服耗能,显著提高了结构的抗大震性能; 当结构的抗震性能明显提高时,抗震构造措施要求可适当降低。     

混凝土约束型防屈曲支撑有限元分析

普通支撑在荷载作用下易发生受压屈曲造成支撑刚度和承载力急剧下降,结构延性差。防屈曲支撑通过在支撑外围设置屈曲约束构件,有效约束支撑受压屈曲,保证支撑在整体失稳破坏前核心受力构件达到全截面屈服,使支撑在使用中屈曲耗能而不屈服,因此可用防屈曲支撑代替普通支撑。防屈曲支撑耗能的关键是核心受力构件与外围约束构件之间的间隙。间隙太小,可能导致核心受力构件过早局部屈服;间距太大,则外围约束构件发挥不了套箍作用,因此间隙的取值是防屈曲支撑设计的关键。本文提出一种混凝土约束型防屈曲支撑,并通过有限元计算分析核心受力构件与外围约束构件之间的间隙对其受力性能的影响。结果表明:本文设计的混凝土约束型防屈曲支撑能较好地发挥核心受力构件的承载能力,外围约束构件与核心受力构件间隙为1～3mm时,有良好的耗能能力。     

型钢组合装配式防屈曲支撑性能及设计方法研究

在总结现有防屈曲支撑的截面形式、构成特点以及设计理论的基础上,提出了一种新型的防屈曲耗能支撑,即型钢组合装配式防屈曲支撑。介绍了这种新型防屈曲支撑的截面形式以及连接构造,并对其基本性能和设计方法进行了研究,提出了有效约束比的确定方法、外围约束构件螺栓强度验算方法和间距控制原则、内核与外围之间空隙的控制要求。     

应用防屈曲耗能支撑进行抗震加固的研究与应用

防屈曲耗能支撑作为一种具有应用前景的耗能减震构件,克服了传统支撑受压屈曲的缺点,地震时具有良好的耗能能力和延性。本文阐述了防屈曲耗能支撑的原理,介绍了其类型、性能以及应用防屈曲耗能支撑进行抗震加固的设计方法,给出了防屈曲耗能支撑在结构加固中应用的典型实例,提出了防屈曲耗能支撑应用于加固工程领域中需加强研究的一些问题。     

大吨位国产TJⅡ型屈曲约束支撑的研制与试验研究

本文采用简化的新构造方式,开发研制了一种适用于大吨位应用的TJⅡ型屈曲约束支撑,并确定了其承载力计算方法和刚度、节点设计的准则.利用尝试性的试验结果,改进了细部构造.采用宝钢新研制的BLY225低屈服点钢,制作了两根屈服承载力为650吨、长度为8米的足尺试件,进行了往复加载试验.试验结果表明TJⅡ型屈曲约束支撑具有很好的滞回性能和耗能能力,累计塑性变形能力远超过美国钢结构抗震规范设计规程中的要求.     

多段连接防屈曲支撑设计及试验研究

为解决超长防屈曲支撑易出现重力过大、屈曲失稳的问题,设计了内接约束和外接约束两种新型全钢多段连接防屈曲支撑,确定其构造设计方案,验算支撑各部分稳定性。分别加工制作两种防屈曲支撑构件并进行低周往复加载试验,试验结果表明:内接约束防屈曲支撑抗震性能良好,试验所得滞回曲线饱满且耗能性能稳定,受压承载力调整系数及累积变形能力系数均可满足相关规程要求;外接约束防屈曲支撑加工误差及连接板焊脚引起的内核钢芯与约束钢管间隙过大是支撑滞回性能未达到设计预期的主要原因。     

防屈曲支撑钢筋混凝土框架滑移连接节点抗震性能分析

防屈曲支撑是一种高性能的耗能装置,目前已广泛应用于工程结构当中。但由于支撑框架节点的开合效应,节点板可能在大震下提早破坏,从而限制防屈曲支撑抗震性能的发挥。为此,本文首先总结了防屈曲支撑框架节点的现行设计方法,分析了节点失效模式和应对方法。在此基础上提出了一种滑移连接节点板形式,以减小节点的开合效应。通过建立混凝土框架有限元模型,对比分析节点连接形式对框架抗震性能的影响。