碟形弹簧自复位梁柱钢节点受力性能分析

针对自复位节点钢绞线预应力损失的问题,提出了一种新型碟形弹簧自复位梁柱钢节点。介绍了该节点的构造,对该节点的力学性能进行了理论分析。采用ABAQUS建立了碟形弹簧自复位梁柱钢节点的有限元模型,根据理论分析的计算结果验证了有限元分析的准确性。分析了弹簧预压力、摩擦系数、弹簧刚度和腹板摩擦装置的螺栓预紧力对该节点受力性能的影响。结果表明:碟形弹簧自复位梁柱钢节点在低周循环荷载作用下的滞回曲线为旗帜形,具有较好的复位能力和耗能能力。弹簧预压力、摩擦系数和腹板摩擦装置的螺栓预紧力对节点开口弯矩、耗能能力和复位能力的影响较大;弹簧刚度对自复位节点开口后刚度、耗能能力和残余变形的影响较大。     

耗能段腹板高厚比对Y型偏心支撑钢框架滞回性能影响的试验研究

Y型偏心支撑钢框架是偏心支撑结构中抗震耗能的结构形式之一,为了研究Y型偏心支撑钢框架中耗能梁段腹板高厚比对结构滞回性能的影响,进行了2榀1/3缩尺Y型偏心支撑钢框架的低周反复荷载试验.本文主要介绍了试验过程,分析了Y型偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的破坏机理、滞回性能、延性、刚度退化规律以及耗能能力.试验结果表明:Y型偏心支撑钢框架延性好、耗能能力强,耗能梁段腹板高厚比的改变对Y型偏心支撑钢框架强度、刚度以及耗能能力具有较大的影响.耗能梁段腹板高厚比设计得合理,Y型偏心支撑钢框架侧向刚度较大,可以满足在小震或中震作用下的结构变形要求,在大震作用下提供良好的变形能力和耗散地震能量的功能.     

Y形偏心钢支撑RC框架结构滞回性能试验研究

为了研究耗能段与RC框架梁采用不同连接节点形式对Y形偏心钢支撑RC框架结构滞回性能的影响,进行了2榀1/3缩尺Y形偏心钢支撑RC框架的低周反复荷载试验。介绍了试验过程,分析了试件在循环荷载作用下的破坏机理、滞回性能、延性、刚度退化规律以及耗能能力。试验结果表明:应用Y形偏心钢支撑加固RC框架合理可行,Y形偏心钢支撑承担了结构80%以上的水平荷载;U型外包钢与框架横梁连接的试件连接节点承载能力较高,耗能段耗能充分,结构的滞回曲线饱满;钢板与框架横梁底部连接的试件滞回曲线捏缩,耗能段耗能不充分,结构整体耗能能力差;U形外包钢与框架横梁连接的试件,耗能段破坏导致结构失效;钢板与框架梁底部连接的试件,连接节点破坏导致结构失效。     

腹板开孔形状影响耗能支撑滞回性能试验研究

腹板开孔耗能支撑有效地避免了传统中心支撑斜杆的失稳破坏,具有较强的耗能能力.为研究腹板开孔形状对支撑滞回性能的影响,对腹板开菱形孔、椭圆孔及长圆孔耗能支撑试件进行了低周往复加载试验,分析了试件在循环荷载作用下的破坏机理、滞回性能、承载能力、刚度退化及耗能能力.试验结果表明:耗能支撑试件滞回曲线饱满,耗能性能优越.耗能支...     

两层两跨方钢管混凝土框架抗震性能试验研究

为了研究采用穿芯高强螺栓-端板节点的方钢管混凝土框架的抗震性能,对一榀两层两跨的方钢管混凝土柱-钢梁框架进行了竖向荷载和低周反复水平荷载作用下的抗震性能试验研究,观测了框架的破坏形态,得到了框架试件的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线,分析了方钢管混凝土框架的破坏机制、滞回性能、延性、耗能能力、强度及刚度退化等力学性能。结果表明:框架试件基本实现了梁铰破坏机制,具有良好的变形性能和耗能能力,位移延性系数为5.86~6.42,等效黏滞阻尼系数达到0.454,均满足延性框架的抗震要求。框架试件的强度和刚度退化较为平缓,具有较强的抗侧移能力。     

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.     

带可替换腹板连接型耗能梁段的恢复力模型研究

带可替换耗能梁段的偏心支撑钢框架具有震后修复方便、经济等优点,但目前国内外学者对该类型的研究很少。为此,设计16组与偏心支撑钢框架采用螺栓连接的腹板连接型耗能梁段,并对16组试件进行数值模拟分析,讨论截面尺寸、耗能长度、加劲肋间距、加劲肋布置以及综合参数等变化参数对腹板连接型耗能梁段在低周往复荷载作用下的滞回性能、骨架曲线的影响,建立腹板连接型耗能梁段简化的恢复力模型。结果表明,影响腹板连接型耗能梁段耗能的主要参数是截面尺寸,建立的恢复力模型与模拟的骨架曲线对比吻合较好,可以为此类耗能梁段弹塑性分析作为参考。     

新型低损伤自复位混凝土框架节点试验及性能优化研究

提出一种带可更换软钢阻尼器的低损伤自复预制混凝土(LDSCPC)框架节点,并针对该节点在地震作用下的抗震性能、更换阻尼器后的性能恢复等开展足尺试件的拟静力试验。在节点试验基础上,基于ABAQUS精细化有限元模型进行该节点关于螺栓预紧力、水平和竖向耗能条尺寸的参数化分析及优化设计。研究表明,软钢阻尼器LT12的滞回特性和承载能力是最优异的,而LT14是耗能最好的;增加阻尼器耗能条的尺寸和厚度能分别提高LDSCPC框架节点在加载早期和变形较大时的耗能性能。较大的螺栓预紧力能明显提升LDSCPC框架节点的耗能能力,当预紧力为155 kN时,软钢阻尼器几乎达到理想的耗能性能。     

自定心钢框架抗震性能研究进展

自定心(Self-Centering,SC)钢框架是一种新型的抗震结构体系。其中,预应力构件提供了结构在地震作用下的复位功能,角钢、摩擦件等构件则提供了耗能能力。主体结构在地震作用后可基本保持完好,并且无残余变形(或很小),附属构件的更换或修复也非常方便。介绍了自定心钢框架的构造和工作原理。节点试验、自定心抗弯钢框架(SC-MRF)、自定心中心支撑钢框架(SC-CBF)的动力试验结果表明,自定心钢框架具有良好的抗震性能和自复位能力,有望发展成为实用的结构形式。指出了自定心钢框架结构体系中需进一步研究的问题。     

半刚性连接钢框架抗震性能的模型试验研究

通过两榀1／2比例的一跨两层半刚性连接钢框架模型的低周反复荷载试验,研究了框架模型的破坏机制、、出饺顺序、滞回特性、耗能能力等抗震性能。从而得出结论：具有腹板双角钢的顶底角钢连接的钢框架由于节点连接刚度较小,因此框架在侧向力作用下变形较大,但同时此连接也改善了梁柱的内力分布,提高了框架的耗能能力,增加了结构抗震性能。     

下翼缘摩擦式自定心钢框架梁柱节点抗震性能的数值模拟

介绍了一种新型的铜框架梁柱节点形式,其中预应力钢绞线提供了结构在地震作用下的复位功能（自定心）,设置在梁端下翼缘的摩擦件则为结构提供了耗能能力;介绍了下翼缘摩擦式自定心钢框架粱柱节点的构造和工作原理,以节点的低用反复加载试验结果为依据,利用面向对象的开放式计算程序OpenSees建立了节点的数值模型,并侧重于模拟节点在地震作用下的张开/闭合、自定心、摩擦耗能以及螺栓受剪等特性。由计算结果与试验结果对比可知,所建立的数值模型对节点的抗震性能具有良好的模拟效果。     

新型装配式混凝土框架连接节点抗震性能试验

为推广装配式混凝土框架结构的应用,提出3种不同的新型装配式钢筋混凝土框架中节点连接形式,进行低周往复荷载试验。对比各试件的破坏形态、滞回性能、刚度退化、累积耗能和节点剪切变形等抗震指标。研究结果表明:采用方钢管连接的装配式混凝土节点呈现梁端弯曲破坏,采用工字钢连接或对拉螺栓连接的节点呈现节点核心区剪切破坏。采用方钢管的连接形式既能改善节点核心区的破坏形态,又能提高其承载能力、变形能力、耗能能力和梁端转动能力,同时显著改善节点的滞回特性,减小核心区的剪切变形。在弹塑性和塑性变形阶段,采用方钢管连接形式的装配式混凝土节点的抗震性能优于工字钢连接和对拉螺栓连接的节点。此外,采用工字钢连接形式比对拉螺栓连接形式的节点具有更高的承载能力、耗能能力和较小的核心区剪切变形。     

配置自复位耗能跨低多层钢框架体系的能量系数

利用超弹性SMA螺栓梁柱节点的耗能能力和自复位特性,将其引入到耗能跨而构建"自复位耗能跨",基于既有的节点试验研究结果对结构体系的滞回性能进行了探讨。在此基础上,以具有旗形滞回特征的单自由度体系为工具,对配置自复位耗能跨低多层钢框架体系的能量系数进行推导。能量系数可以合理量化具有旗形滞回规则结构的峰值响应需求,能量系数越低,表明地震动下结构的峰值响应越低。为了阐明滞回参数对能量系数的影响,对具有不同滞回参数组合可代表低多层结构的等效SDOF体系进行了非线性动力分析,参数组合包括周期、屈服后刚度比、延性系数及能量比。同时对能量系数的离散性也进行了分析。结果表明:能量系数及能量系数的离散性受结构周期、屈服后刚度比及延性系数影响较大,受能量比的影响较小。     

预制预应力混凝土拼装框架梁柱节点抗震性能研究

针对采用预应力钢筋进行干式连接的预制预应力混凝土拼装框架梁柱节点进行抗震性能研究。设计制作了一组节点试件,对其进行低周往复加载试验和数值分析,观测节点变形与破坏特征,得到试件梁端力－位移滞回曲线,分析节点承载力、耗能水平与变形能力。结果表明:通过接缝开合可在较小位移下控制构件的损伤程度,破坏模式以柱端牛腿压剪破坏为主;与现浇混凝土梁柱节点相比,该节点具有良好的变形能力和自复位特征,但是节点整体耗能能力较低;采用简化的基于多折线骨架曲线的本构模型可以对节点的力学性能进行简化等效模拟。     

装配式圆钢管柱-钢梁节点抗震性能试验研究

为验证新型装配式圆钢管柱-钢梁节点的破坏模式及抗震性能,进行了3个十字形节点的低周反复循环加载试验。研究了不同试件节点的破坏模式、滞回性能、延性及耗能性能等。试验结果表明:试件的位移延性系数为3.38~3.44,能量耗散系数为1.72~2.25,节点具有良好的滞回性能、延性及耗能能力,满足现行规范设计要求。建议在采用新型装配式节点时,梁柱连接处可同时采用加强型连接或骨式连接,以获得良好的抗震性能。     

柱端设置盖板式滑移摩擦节点H型钢柱抗震稳定性研究

基于损伤控制理念,提出了一种盖板式滑移摩擦柱端节点,该节点利用滑移摩擦代替材料屈服耗能,达到避免构件损伤的目的。为研究在柱端设置该节点H型钢柱的抗震稳定性能,设计并制作2个1/2缩尺的H型钢柱试件:一个试件为普通H型钢柱;另一个试件为柱端设置盖板式滑移摩擦节点H型钢柱,并进行低周往复加载试验。试验结果分析表明:在低周往复加载作用下,柱端设置盖板式滑移摩擦节点的构件,仅翼缘盖板发生塑性变形及黄铜摩擦板出现磨损,钢柱未发生损伤;其极限承载力相较于普通H型钢柱低10%;滞回曲线饱满,刚度与耗能能力与普通H型钢柱相差不大,表现出良好的抗震性能。有限元模拟结果与试验结果基本吻合,并通过有限元模拟分析盖板厚度对设置盖板式滑移摩擦节点H型钢柱受力性能的影响,研究结果表明:合理设置盖板厚度,在提高柱承载力的同时,保证了节点的摩擦耗能,使得钢柱得到有效保护,达到了预期的损伤控制目标。     

Cyclic behavior and failure mechanism of self‐centering energy dissipation braces with pre‐pressed combination disc springs

A new type of bracing system composed of friction energy dissipation devices for energy dissipation, pre‐pressed combination disc springs for self‐centering and tube members as guiding elements is developed and experimentally studied in this paper. The mechanics of this system are explained, the equations governing its hysteretic responses are outlined and large‐scale validation tests of two braces with different types of disc springs are conducted under the condition of low cyclic reversed loading. The experimental results demonstrate that the proposed bracing system exhibits a stable and repeatable flag‐shaped hysteretic response with an excellent self‐centering capability and effective energy dissipation throughout the loading protocol. Furthermore, the maximum bearing force and stiffness are predicted well by the equations governing its mechanical behavior. Fatigue and destructive test results demonstrate that the proposed bracing system can maintain stable energy dissipation and self‐centering capabilities under large deformation cyclic loading even when the tube members exceed the elastic limit and that a larger bearing capacity is achieved by the system that has disc springs without a bearing surface. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于SMA连接件的半刚接钢框架-混凝土墙结构滞回性能试验研究

针对半刚接钢框架-混凝土墙(PSRCW)结构中连接件易发生疲劳断裂的问题,利用形状记忆合金(SMA)制成连接件并将其应用到PSRCW结构中。对4个2层单跨PSRCW结构试件在水平低周往复荷载作用下的抗震性能进行了试验研究。根据试验现象分析了各试件的受力破坏过程,研究了连接件类型、尺寸和布置位置对各试件的滞回性能、耗能能力、强度、刚度、延性和变形恢复能力的影响。试验结果表明:基于SMA连接件的PSRCW结构整体性较好、耗能能力强、结构强度退化具有2个平台阶段、刚度退化较为缓慢、延性好和结构具有较强的变形恢复能力。同时,增大SMA连接件的直径可以提高结构的承载能力、初始刚度和延性;在框架梁柱与内填墙交界面间均布置SMA连接件时,结构整体性最好,强度退化缓慢,延性好。因此,将SMA连接件应用于PSRCW结构中,对于改善钢混组合结构的力学性能有一定的理论意义和实用价值。