应用OpenSees模拟钢管混凝土不等跨框架抗震性能

基于一榀方钢管混凝土柱-H型钢梁不等跨平面框架的抗震性能试验,应用OpenSees有限元软件,模拟了低周反复荷载作用下框架的荷载-位移曲线,并对其抗震性能影响参数进行分析。研究结果表明:OpenSees中塑性铰纤维单元模拟栓焊连接的H型钢梁具有合理性。混凝土强度对框架的抗震性能影响较小,提高钢材强度可以有效提升框架结构的承载力和延性,其中Q345具有较高的性价比。柱截面宽厚比越小,框架承载力越高。轴压比增大会对框架抗震性能产生不利影响,工程中应避免出现高轴压比。在钢管混凝土不等跨框架结构设计中,钢梁跨度要综合考虑梁截面抗弯能力和梁柱线刚度比,其变梁异型中节点宜选择合适的梁高比。     

钢管混凝土框架骨架曲线研究

以钢管混凝土统一理论为基础,从截面层次的恢复力模型出发,钢管混凝土柱构件选用三线型弯矩~曲率滞回模型;钢梁采用双线型弯矩-转角滞回模型;钢筋混凝土梁选用三线型弯矩-转角滞回模型。使用非线性分析程序IDARC分析钢梁-钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁-钢管混凝土柱两类框架结构的骨架曲线,程序结果和试验结果吻合良好。并进一步研究了轴压比、含钢率、混凝土强度和钢材强度等对结构骨架曲线的影响。研究结果不仅为钢管混凝土框架结构的应用推广提供了必要的理论基础,而且对钢管混凝土抗震设计具有较好的参考价值。     

圆钢管混凝土组合框架拟动力性能有限元分析

提出了一种精细化有限元建模方法,采用ABAQUS有限元软件建立2层圆钢管混凝土柱-组合梁空间框架的三维实体精细有限元模型进行拟动力分析。模型考虑了混凝土与钢材的合理滞回本构关系、钢管对核心混凝土的套箍约束作用、梁与柱的半刚性连接节点以及结构阻尼。位移、加速度、基底剪力、累积耗能的有限元结果与已有拟动力试验结果吻合良好,证明了模型具有较高的精度。进一步分析了结构损伤、钢管混凝土柱轴压比、钢管横向变形系数以及钢管、核心混凝土、钢梁、楼板和钢筋的应力。结果表明:3种幅值El Centro波作用下,组合框架基本处于弹性阶段,具有良好的抗震性能;柱的轴压比很小,且受压损伤小于楼板,该框架结构为典型的"强柱弱梁"体系;采用的建模方法具有求解效率高、数值稳定性好的特点,能有效反映结构的损伤过程,因此可方便地用于实际工程的抗震性能评估。     

异型截面多腔钢管混凝土分叉柱抗震性能试验研究

为研究异型截面多腔钢管混凝土分叉柱不同加载方向下的抗震性能,结合某超高层建筑多腔钢管混凝土巨型框架结构,设计了4个1/30缩尺的分叉柱模型试件,进行了2种不同加载方向的低周反复荷载试验研究,一种沿截面长轴方向加载,另一种沿截面短轴方向加载。试件截面腔体钢板厚度包括2mm和3mm两种。分析了各试件的破坏特征、滞回特性、承载力、延性、刚度退化和耗能性能。研究表明,不同加载方向异型截面多腔钢管混凝土分叉柱受力性能有明显差异,沿截面长轴加载方向试件的承载力高、刚度大、延性好、耗能能力强;合理增加分腔钢板厚度能使分叉柱抗震性能加强。     

带现浇楼板RC框架结构抗震性能的多因素影响分析

采用pushover和非线性动力时程分析方法,分析了多因素下带楼板框架和不带楼板框架的抗震性能,并研究了在双向地震作用下框架结构的性能及需求。建立两组模型并完成对比分析,结果表明:考虑楼板的框架结构在不同轴压比及柱端弯矩增大系数作用下抗震性能会降低;在单向地震作用下可实现结构的"强柱弱梁"屈服机制;斜向地震作用下带楼板的框架结构,在轴压比取值高于0.56或者柱端弯矩增大系数高于2.0时,才能形成"强柱弱梁"屈服机制;斜向地震作用下用空间带楼板框架模型考虑结构体系的空间抗震机制更加合适。     

钢-混凝土组合结构体系抗震可靠性研究

天津市丽苑小区1号楼工程采用了新型的钢-混凝土组合结构体系,该体系由方钢管混凝土柱和钢梁组成的外框架以及混凝土剪力墙、核心筒组成。本文以该工程为研究对象,利用基于分支限界法编制的程序分析了这种新型结构体系的抗震可靠性,得出了若干结论。     

基于OpenSees的钢-混凝土组合梁钢框架抗震性能研究

基于OpenSees有限元软件编制了钢-混凝土组合梁纤维单元函数模块,与试验对比结果表明,该单元可以很好的模拟组合梁钢框架在地震往复荷载作用下的受力性能;以试验框架为基础,通过改变混凝土翼板厚度、配筋率、型钢梁高度、混凝土强度和钢材强度等影响因素,研究其对组合梁钢框架抗震性能的影响。研究结果表明:钢梁高度对钢框架的抗震性能影响最大,混凝土板厚度和钢材强度等级影响次之,配筋率和混凝土强度等级对结构的抗震性能影响很小。     

薄壁波纹钢管混凝土柱滞回性能试验研究

近年来,薄壁钢管混凝土柱由于其良好的力学性能和施工性能在各类建筑结构和桥梁上得到了广泛应用,但震害表明,普通薄壁钢管混凝土柱抗局部屈曲能力和屈曲后抗震性能较差。提出了一种薄壁波纹钢管混凝土柱,为了初步探索其抗震性能,以轴压比和截面形式为主要参数,进行了2根薄壁波纹钢管混凝土柱和2根普通薄壁钢管混凝土柱低周反复加载试验研究。主要结论如下:在轴压比相同的情况下,薄壁波纹钢管混凝土柱的滞回曲线明显要比其它两种截面形式的饱满;在相同位移时,薄壁波纹钢管混凝土柱的耗能能力明显好于方形和圆形的。三种截面形式的延性较接近且延性系数均超过3,且强度退化和刚度退化趋势和程度基本一致。综合分析,薄壁波纹钢管混凝土柱抗震性能较之圆、方形薄壁钢管混凝土柱的相当或稍好。研究结果可供城市高架桥的分析与设计参考。     

采用非线性纤维梁单元法的钢管混凝土组合框架动力响应分析

钢管混凝土结构已经广泛应用于我国高层和超高层建筑中,为研究该类结构的抗震性能,分别采用分离模量法和统一模量法对某13层钢管混凝土框架结构进行抗震性能分析,研究不同地震波作用下组合框架的模态和多遇地震下的弹性动力时程,对比组合框架顶点位移反应、加速度反应、层间侧移及动力放大系数等。研究结果表明,分离模量法和统一模量法建模方法在分析钢管混凝土框架抗震动力特性上总体相差不大,但前者可以考虑材料弹塑性,从而对结构弹塑性进行分析,而后者在弹塑性阶段需要用全曲线表达式,尚需进一步的研究。     

方钢管混凝土框架在低周反复荷载作用下的非线性有限元分析

本文建立了方钢管混凝土框架结构的三维非线性有限元分析模型,用以研究方钢管混凝土框架在低周反复荷载作用下的抗震性能。该模型考虑了钢与混凝土的粘结滑移作用。通过与方钢管混凝土框架结构在低周反复荷载作用下试验所得的滞回曲线和刚度退化曲线的对比,发现该模型的计算结果较为精确,可以应用于方钢管混凝土框架的结构分析中。同时由试验和有限元分析计算的结果也可以得出结论,方钢管混凝土框架具有较好的抗震性能。     

考虑火灾全过程的钢管混凝土组合框架力学性能初步研究

为进一步研究真实火灾工况下钢管混凝土组合框架的抗火性能,基于有限元软件ABAQUS建立了单层单跨圆形钢管混凝土柱-组合梁平面框架经历火灾全过程的数值分析模型。通过合理选取热工参数,进行了组合框架在ISO-834标准升降温曲线下的热传分析,研究了组合框架钢管混凝土柱与组合梁截面温度场的变化规律;在热传模型的基础上,通过合理选取材料本构模型、单元类型、边界条件以及网格划分等,对经历常温加载、升温、降温以及火灾后的钢管混凝土柱-组合梁平面框架的力学性能进行初步探讨。结果表明,由于钢筋混凝土楼板在受火过程中的吸热与约束作用使组合框架在受火后仍具有较高承栽力。该方法可进一步完善钢管混凝土结构抗火分析理论,也可供实际工程应用参考。     

Curvature ductility of columns and structural displacement ductility in RC frame structures subjected to ground motions

This paper examined the statistical relationship between the curvature ductility demands of columns and the global displacement ductility demands of reinforced concrete (RC) frame structures when subjected to earthquakes. Elements with a designated moment–curvature relationship were adopted for both beam and column elements, and five-story and ten-story RC frame numerical structures were established. Using pushover analysis and earthquake nonlinear dynamic time-history analysis, the maximum global displacement ductility demands of the structure and the maximum curvature ductility demands of the columns were determined. The effects of the spectral acceleration and the strong column factor on ductility demands were analyzed, and the quantitative relationship between the curvature ductility demands of columns and the global displacement ductility demands of frame structures were established. Moreover, the validity of the established relationship was further tested and verified through a real-world application. The results show that the maximum curvature ductility demands of the columns and the maximum displacement ductility demands of the structure were positively associated with the spectral acceleration and negatively associated with the strong column factor. A proposed first-degree linear relationship between curvature ductility of columns and structural displacement ductility in RC frame structures with two parameters was obtained by curve fitting, while considering the effect of the strong column factor. The model was highly correlated with the sampling analysis data. Applying the empirical model established in this study is a simple and effective means to guide the design of ductility and the assessment of RC frame columns.     

采用纤维模型的钢管混凝土框架-中心支撑结构抗连续倒塌非线性分析

为研究不同形式的中心支撑对钢管混凝土结构抗连续倒塌性能的影响,基于纤维梁模型建立5种钢管混凝土框架-中心支撑结构数值模型,在合理选取钢材和混凝土材料本构模型的基础上,计算不同失效工况下结构的抗连续倒塌非线性动力响应,通过非线性静力加载获得结构的整体刚度和极限承载力。研究结果表明：设置中心支撑均可以提高结构的整体刚度和抗倒塌承载能力,其中对边柱失效工况的提升效果好于中柱失效工况;设置中心支撑提供了新的荷载传递路径,可以有效减小失效柱相邻构件的分配内力;X型支撑在不同失效工况下都能显著提升框架刚度和承载能力,降低失效节点的竖向位移,反斜支撑框架表现出更好的延性和极限承载能力,研究结果可为建筑结构抗连续倒塌设计提供参考。     

新型方钢管混凝土框架节点抗震性能试验研究

本文介绍了新型方钢管混凝土柱与钢梁节点在低周反复荷载作用下的试验结果,研究了内填混凝土、加劲肋长度和梁柱相对尺寸等对节点抗震性能的影响,并提出了有关的设计建议。     

现浇楼板参与工作后框架结构的pushover分析研究

为了研究现浇楼板对钢筋混凝土框架结构抗震性能的影响,本文利用pushover方法对框架结构进行了分析研究,在分析中分别考虑和不考虑现浇楼板及其钢筋对梁抗弯承载力的贡献,通过对计算结果进行分析比较得出了一些结论,并对框架结构抗震设计提出了一些建议。     

Experimental–numerical investigation on the seismic behaviour of moment‐resisting timber frames with densified veneer wood‐reinforced timber joints and expanded tube fasteners

This paper investigates the seismic behaviour of moment‐resisting timber frames with beam‐column joints fastened with expanded tubes and reinforced with densified veneer wood. Laboratory experiments are carried out on single joints to investigate the cyclic behaviour and, more specifically, the impairment of strength, the ductility ratio and the equivalent viscous damping ratio. A phenomenological numerical model is proposed, where the beams and columns are schematized using linear‐elastic beam elements, and the joints with non‐linear hysteretic spring calibrated on the results of the experimental tests. The model is used to analyse some representative moment‐transmitting structures characterised by different number of bays and storeys. After an estimation of the lateral load‐carrying capacity using a pushover analysis, the numerical model is used to estimate the behaviour factor. An incremental dynamic analysis is performed using a set of accelerograms spectrum consistent with a chosen design spectrum. The analyses lead to an estimation of the behaviour factor of 3 and 6 for a portal frame and a five‐storey, three‐bay frame, respectively, which confirms the highly dissipative behaviour of this kind of moment connection. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

钢管混凝土边框内藏钢板剪力墙振动台试验研究

进行了4个钢板剪力墙模型的模拟地震振动台试验,其中2个模型为钢管混凝土边框钢板剪力墙,高宽比分别为1.7和3.2;2个模型为钢管混凝土边框内藏钢板剪力墙,高宽比分别为1.7和3.2.试验中输人Taft地震动,测试了各试件在不同峰值加速度下的时程地震反应和动力特性,分析了剪力墙的破坏特征.研究表明:钢管混凝土边框内藏钢板...     

消能支撑-方钢管混凝土框架结构抗震性能的试验研究

本文设计了一榀消能支撑框架,方钢管混凝土通过不同频率、不同位移幅值下的水平低周反复荷载试验,验证了消能支撑框架优异的消能能力,提出了相关连接构造的设计建议,为中高层钢结构住宅提供了一种新的抗震设计思路。