多层石膏墙体钢网格式框架结构影响系数研究

GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》并未给出多层石膏墙体钢网格式框架结构的结构影响系数,因此其抗震设计荷载取值还不明确。基于此,依据GB 50011-2010规范设计了6个典型的多层钢网格式框架结构模型,通过推覆分析得出结构的能力谱曲线,基于改进能力谱法得出罕遇地震和抗震设防烈度地震作用下的需求谱曲线。将结构的能力谱曲线和延性需求谱曲线族置于统一坐标系中,确定结构的目标位移以及性能关键点坐标。进一步考虑层数及标准层布置对结构延性和超强系数的影响,评估结构的抗震性能并给出结构影响系数取值。研究表明：多层钢网格式框架结构在抗震设防烈度地震和罕遇地震作用下的变形均满足抗震规范要求;其结构影响系数取3.0,位移放大系数取4.0;该结构可采用现行抗震规范进行设计,但设计结果偏于保守。     

等倒塌设计抗弯钢框架的结构影响系数

为促进抗震设计所采用的结构影响系数能够定量实现“大震不倒”这一性能化抗震目标，按照中国抗震规范设计了3个具有相同的抗倒塌储备能力的抗弯钢框架，采用增量动力时程分析方法、并结合“等倒塌”设计准则，确定了抗弯钢框架的结构影响系数，给出了建议值。     

薄钢板剪力墙地震力折减系数和位移放大系数分析

基于薄钢板剪力墙的等效拉杆理论,利用SAP2000有限元分析软件,通过10层3跨结构倒三角型和均匀分布两种基本加载模式的底部剪力V-顶点位移Δ曲线和多条地震波增量动力分析法得到的平均V-Δ曲线的差值建立了函数关系,获取了相关的计算系数,进而推算出了7跨相同层数的结构在地震作用下的抗震性能。对所设计的抗弯钢框架-薄钢板剪力墙结构体系的抗震性能进行了评估,通过Matlab语言编写的能力谱法程序计算出了结构在小震和中震下前三阶振型的需求谱、能力谱和性能点。利用改进的能力谱法计算出了10层7跨抗弯钢框架-薄钢板剪力墙结构中震下的地震力折减系数R、超强系数R_Ω和延性折减系数R_μ分别为2.81、2.58和1.09;大震下的位移放大系数Cd为4.12。     

填充墙和现浇板对钢筋混凝土框架结构整体超强的影响研究

为充分实现框架结构的“强柱弱梁”耗能机制，需要考虑填充墙、现浇T形截面梁及其翼缘现浇板内与梁肋平行配置的钢筋对结构整体超强系数的影响。考虑抗震设防烈度、结构层数等因素，严格按我国抗震规范设计了15个典型钢筋混凝土框架结构，对结构进行Pushover 分析，得到了各种结构在非弹性阶段由于内力重分布而形成的超强性能。结果表明：结构设计考虑填充墙、现浇楼板的影响，会提高结构的整体超强能力，结构整体超强系数均随着抗震设防烈度的增高而减小，且先随结构层数的增大而减小，结构层数大于8层后，又随结构的层数的增大而增大。可以保守地认为，分别按抗震设防烈度6，7，8度设计的结构，同时考虑填充墙和现浇板影响时，结构整体超强系数分别至少要达到5.0，3.0，2.0。     

半刚接钢框架内填钢筋混凝土剪力墙结构超强系数的概率法研究

半刚接钢框架内填钢筋混凝土剪力墙(PSFRCW)结构的超强系数受材料力学性能及构件几何尺寸的变异性影响较大。采用的Latin超立方抽样方法考虑了PSFRCW结构中型钢、钢筋及混凝土材料力学性能的随机性,以及内填RC墙厚度、半刚性节点的抗弯刚度及受弯承载力的变异性,结合GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》设计了4组共计160个PSFRCW结构算例样本,分析了层数、抗震设防烈度对结构超强系数的影响。采用Pushover方法确定了160个PSFRCW算例分别在均匀分布及广义乘方水平力分布模式下的能力曲线。基于概率方法按置信水平为95%的单侧置信下限值确定了PSFRCW结构考虑层数、抗震设防烈度影响的超强系数。研究表明:考虑材料及构件几何尺寸变异性所确定的PSFRCW结构的超强系数较按材料性能及构件尺寸名义值所确定的PSFRCW结构的超强系数值约大15%。考虑高阶振型影响的广义乘方分布模式确定的PSFRCW结构的超强系数值要小于按均匀分布模式确定的PSFRCW结构的超强系数值。设防烈度相同时,PSFRCW结构的超强系数随层数的增加呈增大趋势。层数相同时,PSFRCW结构的超强系数随抗震设防烈度的增加呈降低趋势。在8度抗震设防区,PSFRCW结构的超强系数建议取为3.5;在9度抗震设防区,PSFRCW结构的超强系数建议取为3.2。     

不同设防烈度下RC框架结构的抗侧向倒塌能力

地震作用下建筑结构的抗侧向倒塌能力是抗震性能评价的基础。选取4个结构整体性能参数作为结构抗侧向倒塌能力评价指标,分别为结构强屈比、超强系数、延性系数和延展系数。按中国现行规范设计了12个RC框架结构,考虑侧向力分布形式和设防烈度的影响,采用Pushover方法对结构进行计算,并根据能力曲线和结构整体性能参数对结构抗侧向倒塌能力进行评价。结果表明:结构整体性能参数能从强度储备和变形能力两个方面对结构抗侧向倒塌能力进行分析;随着设防烈度和结构高度的提高,侧向力分布形式对结构抗侧向倒塌能力的影响增大;设防烈度对结构强屈比和结构延展系数的影响较小,对结构超强系数和结构延性系数的影响较大;随着设防烈度的提高,结构超强系数减小,而结构延性系数增大。     

钢筋混凝土框架结构超强研究

结构超强对结构在强烈地震中保持良好的性能具有重要的作用。本文首先给出了严格按我国抗震规范设计的几个典型钢筋混凝土框架结构,用大量经过筛选的地震动记录,分别利用动力时程分析法和Pushover方法确定了结构的整体能力曲线,并研究了结构在非弹性阶段由于内力重分布而形成的超强,得出结论:利用时程分析法建立结构的整体能力曲线时,地震动记录的场地条件对结构的能力曲线影响不大;动力时程分析法和Pushover方法给出的超强的差别随层数的增多而增加;在还没有进行大量细致的工作和研究之前,可以保守地认为严格按我国抗震规范设计的钢筋混凝土框架结构的超强系数最小值为2。     

钢框架-中心支撑结构强度折减系数谱研究

钢框架-中心支撑结构体系具有良好的初始抗侧刚度,支撑失效后,框架作为储备体系可以继续承担侧向荷载,合理的抗震设计对于结构的经济性和安全性具有重要意义。储备体系直接影响钢框架-中心支撑结构体系的抗倒塌能力,在对钢框架-中心支撑结构体系的强度折减系数研究时,有必要考虑储备能力的作用。本文以单自由度钢框架-中心支撑体系为基础,利用动力时程分析方法,分析了延性、储备系数、阻尼比对结构强度折减系数的影响。结果表明:强度折减系数的取值随延性的提高而显著增大,低延性结构应考虑刚度储备对强度折减系数的影响,延性反应较大的中长周期结构应考虑强度储备的影响。最终给出了考虑储备系数的钢框架-中心支撑结构R-μ-T模型,对该类结构的设计提供重要参考。     

水泥窑尾预热器塔架延性抗震设计方法与延性评估

水泥窑尾预热器塔架是新型干法水泥生产线的标志性建筑,由于荷载条件的不同以及工艺和设备安装的限制,窑尾塔架所采用的中心支撑钢框架结构具有不同于普通民用高层钢结构的特点。依据欧洲抗震设计规范,给出了中心支撑钢框架结构延性抗震设计流程,按规范建议选取结构性能系数,对某水泥窑尾预热器塔架进行了延性抗震设计。结果表明,考虑结构延性显著地降低了设计地震作用,水泥窑尾预热器塔架结构设计更为经济。基于推覆分析方法对所设计的水泥窑尾预热器塔架的延性性能进行了评估,计算得到的结构性能系数均略大于欧洲抗震设计规范给出的结构性能系数的建议值,验证了欧洲抗震设计规范相关条款对水泥窑尾预热器塔架及类似工业建筑延性抗震设计的适用性和合理性。     

楼板参与作用对RC框架结构抗倒塌能力影响

通过Pushover方法,评估了楼板参与作用对RC框架结构整体承载力和变形能力的影响。结果表明,由于楼板增加了梁柱线刚度比及梁的受压区面积,这一抗弯刚度贡献提高了结构的超强系数和延性系数。"超配"的板筋虽有利于提高结构的超强系数,但降低了结构的变形能力。因此,在进行框架梁设计时,应恰当地考虑楼板的刚度贡献及减小有效翼缘宽度内板筋的作用,以使结构获得更好的抗倒塌能力。     

Behaviour Factor of code-designed steel moment-resisting frames

Current seismic codes are based on force-controlled design or capacity design, using the base shear concept. The most important parameter in this approach is the response modification factor, also called behaviour factor, which is used to design the structure at the ultimate limit state by taking into account its capacity to dissipate energy by means of plastic deformations. In this paper overstrength, redundancy and ductility response modification factors of steel moment resisting frames are evaluated. In order to cover a wide range of structural characteristics, 12 steel moment-resisting frames (6 regular and 6 irregular in elevation) have been designed and analysed. Both static pushover analyses and nonlinear incremental dynamic analyses have been performed. The investigation focuses on the effects of some parameters influencing the responsemodification factor, including the regularity, the number of spans and the number of storeys. As a conclusion, a local ductility criterion has been proposed to improve the provisions given in the Italian seismic code.     

Analytical investigation of response modification (behaviour) factor,R, for reinforced concrete frames rehabilitated by steel chevron bracing

Steel bracing of reinforced concrete (RC) frames has received noticeable attention in recent years as a retrofitting measure to increase the shear capacity of the existing RC buildings. In order to evaluate the seismic behaviour of steel-braced RC frames, some key response parameters, including the ductility and the overstrength factors, should first be determined. These two parameters are incorporated in structural design through a force reduction or a response modification factor. In this paper, the ductility and the overstrength factors as well as the response modification factor (or seismic behaviour factor) for steel chevron-braced RC frames have been evaluated by performing inelastic pushover analyses of brace-frame systems of different heights and configurations. The effects of some parameters influencing the value of behaviour factor, including the height of the frame and share of bracing system from the applied lateral load have been investigated. It is found that the latter parameter has a more localised effect on the R values and its influence does not warrant generalisation at this stage. However, the height of this type of lateral load-resisting system has a profound effect on the R factor, as it directly affects the ductility capacity of the dual system. Finally, based on the findings presented in the article, tentative R values have been proposed for steel chevron-braced moment-resisting RC frame dual systems for different ductility demands and compared with different type of bracing systems.     

BRBFs的结构影响系数研究方法初探

应用ANSYS软件对一屈曲约束支撑钢框架算例进行数值模拟,基于增量动力分析法,初步探讨了屈曲约束支撑钢框架的结构影响系数。结果表明,结构超强系数对结构影响系数的影响远大于结构延性折减系数,在结构影响系数的构成中结构超强系数占主导地位。     

单层单跨钢筋混凝土框架结构的超强分析

根据结构类型、延性等级以及结构的超静定次数的不同考虑了不同程度的超强,并对超静定次数偏少的结构采用偏低的地震力降低系数。通过对严格按照我国规范设计的单层单跨框架结构进行非弹性动力反应分析,发现单层单跨框架结构保守的超强值可达2.0。     

Seismic performance factors for low‐ to mid‐rise steel diagrid structural systems

Diagrids are known as an esthetically pleasing and structurally efficient system. The current design codes and provisions, however, provide no specific guidelines for their design under extreme events such as earthquakes. This paper presents a comprehensive investigation of the performance of steel diagrid structures to evaluate their key seismic performance factors. Nonlinear static, time‐history dynamic, and incremental dynamic analyses are used to assess diagrid performance and collapse mechanisms in a high seismic region. Seismic performance factors including response modification factor, ductility factor, overstrength factor, and deflection amplification factor are quantified using 4 different methodologies. Four archetype groups of diagrid buildings ranging in height from 4 to 30 stories have been investigated. An R factor in the range of 4 to 5 is recommended for steel diagrid frames in the range of 8 to 30 stories unless supplementary analyses are conducted to find the optimal diagonal angle. For low‐rise steel diagrids (under 8 stories), an R factor in the range of 3.5 to 4 is recommended. Further, an overstrength and ductility of 2.5 and 2 are recommended. This paper lays the groundwork for including steel diagrids in design provisions.     

冷弯型钢抗弯框架的延性研究

对地震作用下抗弯框架中冷弯型钢构件的选用进行研究。冷弯型钢构件的主要不足是薄壁单元的平面外刚度很小,延性也很差。抗弯框架的主要构件为梁、柱及梁柱节点。在抗震框架中,梁能提供足够的延性,而其他单元主要受弹性域的限制。研究了带弯曲翼缘的新型冷弯型钢梁性能,并与传统钢梁比较。新型梁柱节点包含一个节点板,它能限制节点传递来的力引起的平面外变形。通过有限元分析,研究了新型冷弯型钢梁及梁柱节点的性能。结果表明:新型梁构件及节点的延性比传统冷弯型钢框架单元更好。     

钢板-砖砌体组合框架抗震性能试验研究

为了研究钢板-砖砌体组合框架的抗震性能,制作了2榀缩尺比例为1∶2的单层单跨组合框架,考虑竖向压应力水平分别为0.1和0.2,进行低周往复荷载试验。根据试验结果,分析其破坏特征,研究其滞回曲线、骨架曲线、承载力、承载力退化、刚度退化、延性和耗能能力等受力性能。结果表明：钢板-砖砌体组合框架的破坏特征主要表现为梁端与柱脚处钢板的局部屈曲、焊缝撕裂与砖砌体压碎;竖向压应力水平在0.2以下时,其对钢板-砖砌体组合框架的刚度退化、承载力尚未构成显著影响,但已经对承载力退化、延性与耗能能力产生较明显的影响;钢板-砖砌体组合框架屈服后延性好,滞回曲线饱满,具有较好的抗震耗能能力。     

压弯钢板延性系数及面向抗震设计的截面分类研究

对简支边界条件的压弯矩形钢板进行了考虑几何和材料非线性、残余应力、初始几何缺陷的非线性分析,得到弯矩-边缘纤维压应变曲线和弯矩-曲率曲线,按照两种曲线上延性系数的定义确定不同通用宽厚比下板件的延性系数,拟合了压弯板延性系数计算式。分析表明,按曲率定义延性小于按边缘纤维压应变定义的延性。另外根据面向抗震设计的钢构件截面分类的方法,利用结构延性需求与截面延性需求的关系和得到的截面延性需求的计算式,区分结构影响系数中是否包含超强系数,对各类截面板件的宽厚比进行分界,并拟合了宽厚比分界与结构影响系数的相关计算式。