用防屈曲支撑改进钢框架-支撑结构抗震性能的设计方法

为了提高钢框架-支撑结构的抗震性能,在对防屈曲支撑和钢框架-支撑结构研究的基础上,采用防屈曲支撑改进普通钢框架-支撑结构,实现在不增加用钢量的前提下,使钢框架-支撑结构的抗震性能达到中震下主体结构保持弹性的效果.提出了这种改进方法的步骤和关键问题,并结合算例,合理设计防屈曲支撑,采用手算和有限元分析软件对其进行抗震验算和动力非线性时程分析,证明了这种改进方法的可行性和有效性.     

钢“支撑-框架”抗震性能的研究和应用简介

火电厂钢结构主厂房抗震设计中的问题,采用"支撑-框架"体系是一个有效的途径.经多年理论研究,结合工程设计和必要的试验,证实该体系在8度地震区使用是安全的,且具有经济效益显著、制造简化、安装方便等特点.     

设计地震作用取值对中心支撑钢框架抗震性能的影响

对基于抗震规范GB 50011和通则CECS 160抗震反应谱的中心支撑钢框架结构的设计地震作用进行了对比,在设计应力比基本一致的前提下,设计了4,10,20层中心支撑钢框架算例并进行了多遇、罕遇地震下的动力响应分析。根据用钢量、层间侧移角、支撑损伤等指标,给出了中心支撑钢框架结构设计地震作用取值的建议。     

隅撑支撑钢框架结构抗震性能分析

采用pushover方法对单角隅撑支撑铜框架在三种罕遇地震烈度下的抗震性能进行分析,得出该结构在不同罕遇地震作用下的破坏模式及抗震性能点,并对其抗震性能进行评定;该结构在地震作用下塑性铰依次出现在隅撑、斜支撑及框架梁上,从而可以消耗大量的地震能量,同时避免了框架柱遭受破坏,符合“强柱弱梁”的设计要求。     

蜂窝式梁-柱钢框架结构抗震性能分析

目的 研究蜂窝式梁-柱钢框架结构的抗震性能,为此类框架结构的抗震设计提供参考.方法 应用有限元法,依据现行规范和规程设计一榀单层单跨(框架I)、一榀两层单跨(框架Ⅱ)蜂窝式梁-柱钢框架结构进行抗震性能分析.分析和研究了节点域剪切变形、P一△效应对框架层间位移的影响.结果 得到蜂窝式梁-柱钢框架结构在恒定竖向荷载和低周反复荷载作用下的受力机理和破坏机制,评价了其耗能能力和延性性能.框架I的耗能能力略好于框架Ⅱ,两个框架的位移延性系数均小于4.0,表明延性均较差.对于蜂窝式梁-柱钢框架结构,在各阶段由节点板域剪切变形所产生的层间位移占框架总位移的比例均在50%以上.结论 蜂窝框架耗能能力较好,但延性相对较差,抗震性能较差.提出了改善框架延性性能的具体方法,从而优化其抗震性能.节点域剪切变形、P-△效应对框架层间位移的影响较大.     

含偏心支撑小高层钢框架结构的抗震性能

目的 研究多层偏心支撑钢框架在地震作用下的弹、塑性力学性能、地震响应及其耗能能力.方法 采用通用有限元计算软件SAP2000,对内蒙古某9层商住楼分别建立纯框架、中心支撑框架及偏心支撑框架结构模型,计算了罕遇地震下结构刚度、内力分布、振动模态及荷载一位移曲线等,并采用多条地震波分别对中心支撑和偏心支撑结构体系进行了弹性时程及弹塑性时程的对比分析,比较了两种结构体系的动力特性及抗震性能.结果 在小震作用下(弹性阶段),偏心支撑和中心支撑结构远高于纯框架结构的抗侧移刚度,足以满足规范对多层钢结构的抗侧移要求;在大震作用下(塑性阶段),偏心支撑结构耗能能力优于中心支撑结构和纯框架结构,地震响应小于中心支撑结构,具有更高的结构屈服后塑性抗侧移刚度.结论 偏心支撑钢框架结构抗震性能较好,能够避免大震作用下结构的突然倒塌.     

特殊铰接中心支撑框架结构振动台试验

为研究铰接中心支撑框架结构体系的抗震性能和支撑体系的破坏模式,获得梁、柱中附加弯矩的变化规律,以8度抗震设防的某3层中心支撑框架结构为原型,按1∶4的缩尺比例设计制作试验模型,并对其进行了24种地震动工况的模拟振动台试验.发现在3种地震波(Coalinga-03、Kobe、Kocaeli)的多遇烈度以及人工地震波的罕遇烈度下,结构模型的层间位移角都满足中国现行规范要求.结构能够实现大震不倒,甚至在多次罕遇地震作用后仍然具有一定的安全储备,表明该体系在高烈度区也具有良好的抗震性能.支撑节点板的存在,导致梁柱上存在附加弯矩,特别是支撑失稳后附加弯矩的影响尤为明显.经历了多次罕遇地震动的检验,支撑及其连接的设计完全实现了强节点、弱构件的抗震原则.     

单边螺栓连接中心支撑钢框架抗震性能分析

目的 为研究支撑-半刚接钢框架结构体系的抗震性能,方法 设计了一榀由嵌套式单边螺栓与T型钢构成的半刚性梁柱节点的中心支撑钢框架,并进行了拟静力试验与有限元数值模拟,通过观测整个试验现象,分析了其滞回、承载力、刚度退化、耗能等抗震指标。结果 结果表明：试件破坏过程明显经历了弹性段、塑性段、破坏段三个阶段,试件破坏模式主要为支撑受压失稳破坏,塑性变形主要累积在支撑体系上,整体呈现延性破坏特征;支撑断裂后,梁柱及T型钢节点无明显塑性变形,钢框架仍具有较高的安全储备,符合“强节点、弱构件”设计原则,表明了结构具有两道抗震防线;结论 支撑与半刚接钢框架协同工作使得试件具有较高的抗侧刚度抵抗水平变形,且承载力较高、滞回性能稳定、耗能能力优良;单边螺栓在试验过程中的受力性能较普通高强螺栓并无较大差别,未出现严重的预紧力松弛现象,并能高效的保持螺栓预紧力。通过有限元数值模拟分析可知,减小支撑长细比,虽能有效提高结构的抗震性能,但长细比较小会导致支撑刚度增大,加速其余构件的损坏。故应以考虑结构的延性为前提,降低支撑的长细比,才能有效提高结构的抗震性能。     

Y形偏心支撑高强钢框架结构抗震性能

在Y形偏心支撑高强钢框架结构抗震性振动台试验的基础上,建立了试验试件的有限元模型,并验证了分析的正确性。设计了一个9层的Y形偏心支撑高强钢框架结构,以耗能梁段长度、耗能梁段腹板高厚比、高跨比为参数,对9层结构进行了非线性动力时程分析,研究了以上参数对结构抗震性能的影响。研究结果表明,改变耗能梁段长度、高跨比对结构层间侧移、耗能梁段性能、框架柱弯矩、耗能能力均有不同程度的影响,对框架柱轴力、基底剪力无显著影响;改变耗能梁段腹板高厚比对结构耗能能力有影响,对结构层间侧移、耗能梁段性能、框架柱受力、基底剪力无显著影响,并给出了相关设计建议。     

钢-混凝土组合框架结构体系抗震性能研究

为了研究钢-混凝土组合框架结构体系的抗震性能,本文分别建立了组合梁-方钢管混凝土柱框架结构(CB-CFST)、钢梁-方钢管混凝土柱框架结构(SB-CFST)、组合梁-等刚度RC柱框架结构(CB-ETRC)、钢梁-等刚度RC柱框架结构(SB-ETRC)和RC框架的结构模型.并对该5种结构进行了模态分析、多遇地震下的反应谱分析、弹性时程分析和罕遇地震下的弹塑性时程分析.结果表明:与钢梁-方钢管混凝土柱框架结构相比,组合梁-方钢管混凝土柱框架结构整体刚度得到提高,自振周期变短,结构位移反应总体变小.与组合梁-RC柱框架结构相比,在罕遇地震下,RC柱在通常配筋下已不能满足“大震不倒”的要求,增大柱截面配筋后,柱端仍出现塑性铰.     

有速度脉冲的近场地震下中心支撑钢框架抗震性能评估

近场地震具有的长周期速度脉冲会显著改变结构的响应,使结构在瞬间产生较大的侧移。用屈服点谱(YPS)法对两个中心支撑钢框架算例进行了抗震性态评估,并将得出的结构峰值位移和层间位移角与非线性时程分析的结果进行了比较,评价了YPS法结构抗震评估的精度。     

中欧标准关于钢结构地震作用的对比

对比了中欧抗震标准中有关钢结构抗震设计的若干条文,包括抗震设防目标、场地分类、抗震设计反应谱及抗弯框架结构的设计地震作用。结果表明：在对场地条件以及地震作用的计算方法进行一定换算的基础上,对于D类场地下不超过50m的工字形截面抗弯框架结构,欧洲抗震标准中柱的设计地震作用基本上要高于GB50011—2010,梁的设计地震作用基本上要比GB50011—2010低10％～40％。     

弯剪作用下偏心支撑框架塑性分析

基于耗能梁段的塑性设计模型,考虑钢材的应变硬化效应影响,提出一种改进的偏心支撑耗能梁段塑性模型。并基于此模型对钢框架偏心支撑在弯矩、剪力共同作用下不同屈服模型进行了研究,推导出三种形式偏心支撑耗能梁段的受内力公式,丰富了现有的耗能梁段塑性设计方法,与其在实际复杂应力状态下的受力更加接近。     

钢框架结构直接基于位移的抗震性能设计

为更好地实现基于性能的抗震设计思想,采用一种直接基于位移的抗震设计方法对钢框架结构进行设计,依据初步设计的结构得到结构的屈服位移,根据大震作用下的设计目标位移,计算相应的延性系数,确定等效黏滞阻尼或强度折减系数,从而构造相应的高阻尼弹性反应谱或弹塑性反应谱,并得到相应的位移反应谱.以二折线模型模拟结构的性能曲线,在位移...     

结构抗震设计中的能力谱法评述

介绍了能力谱抗震设计方法的研究及其在工程设计中的应用情况 ;结合非线性抗震设计的特点对能力谱方法进行了讨论 ,并提出了该方法在今后的研究与应用中需要解决和注意的若干问题     

不同强度钢筋考虑屈曲的低周疲劳损伤模型

钢筋混凝土柱受力后期的重要非弹性特征之一是纵向钢筋受压屈曲，以及反复拉压之后断裂，但可考虑钢筋屈曲的低周疲劳损伤模型很少，且少数考虑屈曲的疲劳损伤模型无法直接用于不同强度钢筋的疲劳损伤计算和断裂分析。对长径比为6.25、9.375、12.0、15.0的HRB400钢筋、HRB500钢筋试件分别进行考虑屈曲的拉压相等循环加载、拉压不等循环加载试验，测量平均应力-平均应变(σˉs-εˉs)曲线和跨中横向屈曲位移。与HRB600钢筋的相应试验结果结合，形成系统性试验数据。基于试验数据分析屈服强度、长径比对屈曲钢筋极限变形能力的影响，考察传统C-M疲劳寿命模型、基于总平均应变幅εˉsa的修正C-M模型对屈曲钢筋的适用性，并分析误差原因；提出适用性较好的基于循环总平均应变幅εˉ_sa-cyc的修正C-M疲劳模型。结果表明：由于钢筋的εsu、εsult和fu等力学性能参数不同，不同强度钢筋试件屈曲后的低周疲劳受力性能存在差异；屈曲钢筋循环受力时的极限变形能力与低周疲劳损伤有关，仅根据单调受拉的极限拉应变εsu不能正确判断钢筋的断裂状态；基于总平均应变幅εˉsa的修正C-M模型无法合理考虑不同加载方式对屈曲钢筋低周疲劳寿命的影响，存在系统误差；基于εˉ_sa-cyc的修正C-M模型可合理考虑不同加载方式的影响，能直接用于不同强度、不同长径比钢筋，且误差较小。     

隧道及地下工程相关抗震设计规范比较研究

通过对国内隧道及地下工程5种典型规范进行对比和分析,指出规范间的差距,并重点对《公路工程抗震设计规范》的修订从地震作用分析、抗震设计方法、地震作用、减震和延性设计等方面提出建议。