铝管约束轻型防屈曲支撑的实验研究

针对传统的混凝土灌浆型和全钢型防屈曲支撑质量较大,无法适用于大跨空间结构等轻型建筑的问题,本文提出一种铝管约束轻型防屈曲支撑的设计方法。在核心钢管和约束管间设置不同宽度的间隙并对部分核心钢管进行开孔,通过拉压往复试验,研究了间隙和开孔对试件性能的影响,得到构件的相关恢复力特征,并分析了试件相关参数对耗能特性的影响。结果表明,本文设计的轻型防屈曲约束支撑,滞回曲线饱满,耗能效果良好;核心钢管宜开孔且支撑间隙应设置在1 mm左右,以减轻试件端部压力并简化施工工艺。     

两类铅阻尼器的滞回性能研究

在研制一套具有竖向耗能能力的抗倾覆装置过程中,针对该装置对阻尼器的要求,设计了两种铅阻尼器,铅剪切阻尼器和钢铅组合耗能器。根据实验得出的两种铅阻尼器的滞回曲线的基础上,简化滞回规则,并通过算例分析,给出控制效果分析。分析表明,两种阻尼器对结构的竖向震动起到了一定的控制效果,适合工程应用。     

端部加强型双重钢管防屈曲支撑试验研究

为了研究端部加强型双重钢管防屈曲支撑的力学性能,检验间隙及约束比变化对支撑性能的影响,设计并制作了6个防屈曲支撑试件,通过低周循环加载静力试验,研究了力-位移滞回曲线、恢复力模型、割线刚度变化规律、粘滞等效阻尼比、耗能系数等滞回性能,并比较研究了间隙及约束比变化对防屈曲支撑性能的影响.研究表明:端部加强型双重钢管防屈曲支撑性能稳定,延性较高,具有良好的耗能性能和抗低周疲劳特性,其恢复力特性可以采用双线性模型进行描述;间隙应控制在合理的范围内,大于2mm或为0mm时均不利于内核钢管材料强度的发挥,影响支撑的耗能及延性;随着约束比的增大,耗能能力增强,但增加的幅度变小,在满足约束比限值情况下,约束比的变化对支撑的性能不产生明显的影响.     

屈曲约束支撑滞回曲线模型和刚度方程的建立

针对屈曲约束支撑,本文根据其反复荷载作用下的滞回特征,提出了一种滞回模型,并建立了屈曲约束支撑的弹塑性刚度方程。根据这种模型编制程序模拟绘制了屈曲约束支撑的滞回曲线,将模拟计算曲线与试验所得曲线进行对比,对比结果表明本文所提模型是准确、有效的。     

防屈曲耗能支撑研究与应用的新进展

防屈曲耗能支撑是一种性能优良的新型耗能减震构件。本文阐述了防屈曲耗能支撑的构成和基本原理,根据约束构件的不同材料形式,将防屈曲耗能支撑划分为混凝土约束型防屈曲耗能支撑、全钢型防屈曲耗能支撑和装配式防屈曲耗能支撑。分别介绍了防屈曲耗能支撑的类型与性能、防屈曲耗能支撑框架分析与子结构试验,以及防屈曲耗能支撑在工程中的应用情况和标准化。指出了防屈曲耗能支撑研究和推广应用中存在的问题,给出了今后研究与应用的建议。     

防屈曲支撑的有限元模拟及滞回性能分析

结合防屈曲支撑拟静力实验的研究成果,本文采用有限元软件ABAQU S对其进行了数值模拟分析。在模拟过程中,应用金属Com b ine本构模型设置内芯钢板材料属性。该模型是对传统双线性本构模型的改进,模拟结果很好地符合了实验结果,同时验证了防屈曲支撑具有良好的减震耗能性能,其在轴向加载达到7倍屈服位移时,依然能保持良好的滞回特性。通过对模型中橡胶无粘结层的合理设置,研究了内芯钢板在失稳变形中无摩擦滑移与能量缓冲转化的形变特点。分析表明,当外包约束强度和刚度足够时,内芯钢板在受轴向压力时只发生多波微幅弯曲失稳;随着内芯钢材与外包有效约束间隙的增大,支撑的失稳波幅也随之增大,支撑承载力与耗能能力显著降低。     

二重钢管防屈曲耗能支撑的有限元分析

设计了12组41种二重钢管防屈曲耗能支撑试件,应用有限元软件ABAQUS对其进行了有限元分析,研究了径厚比、约束比、长细比和边界条件对支撑性能的影响.分析结果表明:二重钢管防屈曲耗能支撑的径厚比取值不大于24、约束比的取值不小于3时,支撑的滞回曲线饱满、稳定;当支撑的长细比增加时,可以通过提高约束比来避免支撑发生整体屈...     

考虑组合效应的钢框架梁柱节点恢复力模型研究

为了研究考虑节点区组合效应后高层钢框架节点的抗震性能,根据钢框架节点在低周反复荷载作用下足尺模型试验研究成果,总结了各试验节点试件的滞回性能,包括节点的延性、耗能能力等指标.在试验滞回曲线的基础上,考虑试件强度、刚度退化等影响,建立了考虑组合效应的梁柱节点的恢复力模型,所建立的模型可以用于结构弹塑性时程反应分析和钢框架节点抗震设计.     

新型钢板装配式屈曲约束支撑有限元分析

提出一种新型钢板装配式屈曲约束支撑,介绍了其构造和特点,采用有限元软件ABAQUS对不同数量螺栓、不同端部构造方式的6个模型进行分析。结果表明:新型钢板装配式屈曲约束支撑具有稳定的滞回耗能能力,螺栓间距应小于两倍的核心单元波长,提出的端部嵌入式构造方式对端部有较明显的加强作用。     

模卡式节能墙体钢框架体系滞回性能研究

设计制作了内填充榫卯砌块墙体的钢框架,对体系施加低周水平往复荷载。在往复荷载的作用下,在榫卯节点连接处产生了应力集中,榫头的上部边缘发生剪切破坏,使得插孔处混凝土被压碎,最终导致墙体与连接件发生脱离而体系破坏。开裂后,滞回曲线由梭形向弓形、反S形变化,开裂荷载约为极限荷载的48%,大于同类钢框架填充墙体的比值。说明榫卯结构改善了墙体的变形能力,在墙体达到极限荷载后,可保持裂而不倒。体系的能量耗散系数、等效粘滞阻尼比和延性优于普通填充墙体,说明榫卯结构提高了墙体的耗能能力进而提高了抗震能力。     

带防屈曲支撑的钢管混凝土框架抗震性能参数分析

设置防屈曲支撑的钢管混凝土框架是一种新型钢管混凝土减震结构。采用有限元软件Opensees对设置防屈曲支撑的单层单跨钢管混凝土减震框架进行数值模拟,研究了框架梁柱线刚度比、防屈曲支撑初始刚度以及钢管混凝土柱轴压比等设计参数对该减震结构抗震性能的影响。研究结果表明：1数值模拟和试验结果吻合较好,验证了有限元模型的正确性;2梁柱线刚度比在0.1~0.3之间变化时,钢管混凝土减震框架的抗震性能较好;3BRB耗能支撑的初始刚度K1在40~80kN/mm变化时,减震框架的耗能减震效应较明显;4在合理的钢管混凝土柱轴压比范围内,当轴压比较大时,在钢管混凝土框架中设置防屈曲支撑能明显地提高结构的耗能能力和改善结构的强度退化现象。     

基于OpenSees的防屈曲支撑加固钢筋混凝土框架数值模拟

提出了一种既有钢筋混凝土框架结构的抗震加固方法,该法采用防屈曲支撑提高框架结构体系的水平承载力和耗能能力,利用外包钢进一步提高柱子的抗弯和抗剪承载力。采用开源有限元程序OpenSees,分别建立空钢筋混凝土框架和防屈曲支撑加固钢筋混凝土框架的分析模型,对2榀钢筋混凝土框架的抗震性能进行模拟。防屈曲支撑采用了弹塑性桁架单元模型,加固框架柱混凝土考虑了外包钢的约束作用。将分析结果与拟静力试验结果进行比较,以检验分析模型的准确性,以及研究防屈曲支撑和外包钢对混凝土框架抗震性能的影响。分析结果表明,数值模拟与试验结果吻合较好,验证了基于OpenSees建立的数值模型的准确性;外包钢有效改善了框架柱的抗弯承载力和变形能力;防屈曲支撑显著提高了加固框架体系的水平刚度、水平承载力和耗能能力。     

BRB在双柱式桥墩抗震体系中的工作机理分析

以设置防屈曲支撑(Buckling-Restrained Braces,BRB)的双柱式桥墩体系为研究对象,系统分析上部结构惯性力在该体系中的传递机理;以某3×30m公路高架桥为工程背景,采用非线性时程反应分析法研究BRB的设置方式及参数取值对桥梁地震反应的影响规律,揭示BRB在双柱式桥墩中的工作机理。其研究结论为:(1)对于设置BRB的双柱式桥墩,当BRB未屈服时,通过其轴向刚度改变结构体系的传力路径,墩底弯矩、剪力降低,但墩底轴力改变量将增大,即以较大的墩身轴力改变量换取较小的墩底弯矩及剪力。(2)在BRB屈服的情况下,BRB通过改变下部结构的传力路径及滞回耗能双重机制影响结构的地震反应,BRB耗能作用将降低墩身的轴力改变量,使减震效果更优。(3)双柱式桥墩横桥向设置BRB是一种较为有效的减震体系,但其减震效果与BRB具体布置方式及力学参数取值有关。     

防屈曲开斜槽耗能钢板剪力墙的滞回性能分析

防屈曲开斜槽耗能钢板剪力墙（简称开斜槽剪力墙）是通过在钢板上开设一定数量斜槽,并在其两侧外挂混凝土板而形成的一种新型高层钢结构抗侧耗能构件。根据开斜槽钢板剪力墙的承载机制,采用理论推导的方法得到其承载力计算公式,利用ANSYS有限元方法对开斜槽剪力墙进行模拟,并通过改变不同参数验证了计算公式的准确性。同时,采用ANSYS建立有限元模型,对开斜槽剪力墙和普通薄钢板剪力墙的滞回性能进行了对比分析。结果表明,在提供足够约束（钢板与混凝土板间隙适宜,混凝土板厚度足够）的前提下,相对于普通薄钢板剪力墙,开斜槽剪力墙改善了钢板的捏缩现象,具有更稳定的耗能能力。     

Loading protocols for experimental seismic qualification of members in conventional and emerging steel frames

Quasi-static testing is one of the most commonly used experimental methods for examining the seismic performance of structural members. However, consistent loading protocols for experimental seismic qualification of members in emerging steel frames such as self-centering braced frames (SCBFs) as well as in some conventional ones including buckling-restrained braced frames (BRBFs) are still lacking. This paper aims to propose standardized loading protocols based on time-history dynamic analysis on a series of prototype building frames, including steel SCBFs, BRBFs, and moment-resisting frames (MRFs), where both far-field and near-fault earthquakes are considered. The methodology for the development of the loading protocols involves ground motion selection and scaling, design and analysis of prototype buildings, analysis results processing, and rainflow cycle counting, together with extra justification steps. The proposed loading protocols are consistently derived based on the MCE-level seismic hazard and 84^th percentile values of key seismic demand parameters. These parameters are number of damaging cycles N_t, maximum inter-story drift θ_max, inter-story drift range Δθ_i, sum of inter-story drift range ΣΔθ_i, and residual inter-story drift θ_r. The analysis confirms the variations in these seismic demands imposed on the different structural systems under different types of ground motions, highlighting the necessity of developing separate loading protocols for the different cases. The assumptions, decisions, and judgments made during the development of the loading protocols are elaborated, and the conditions and restrictions are outlined. The rationality of the proposed loading protocols is further justified through demonstrating the cumulative distribution function and energy dissipation demand of the systems.     

屈曲约束支撑的研究进展及其在结构抗震加固中的应用

本文首先介绍了屈曲约束支撑(BRB)的最新研究进展。屈曲约束支撑在承受拉力和压力的情况下,表现出相同的滞回性能和优良的耗能能力。文章介绍了近些年来发展和应用比较成熟的一些形式的屈曲约束支撑。对于近些年来这种支撑在一些主要抗震地区的应用进行了回顾。对于新建高层钢结构的大量应用案例和已有结构的抗震加固的应用表明,此种支撑的使用前景非常广阔。