变刚度钢管混凝土短柱隔震装置的试验分析与研究

对变刚度钢管混凝土短柱隔震装置在低周反复荷载试验中所出现的问题进行了阐述,指出了产生问题的原因,给出了较理想的装置形式。同时,为提高装置的隔震性能,笔者提出了第二梯队支座的概念,经过理论分析与试验证,说明带有第二梯队座的变刚度钢管混凝土短柱隔震装置具有良好的隔震性能。     

变刚度钢管混凝土短柱隔震结构弹塑性动力分析

采用HBTA2.5程序,对一变刚度钢管混凝土短柱隔震结构进行了弹塑性时程分析。分析结果表明,其隔震装置的水平变形和耗能能力可以大大减轻地震对结构的影响。提出钢管混凝土短柱隔震结构在工程应用将有很好的发展前景。     

钢管混凝土短柱隔震装置的试验与隔震结构仿真分析

本文阐述了钢管混凝土短柱装置的工作原理,给出了装置的构造,对隔震装置的试验结果进行了详细分析,并对传统结构模型与隔震结构模型的对比实验作了仿真计算与分析．从计算结果可知,钢管混凝土基底隔震装置具有良好的隔震性能和推广使用价值。     

短柱隔震模型与非隔震模型模拟地震振动台对比试验研究

本文取一栋四层转混住宅的标准单元为模型。在两种情况下：即房屋模型底部加设钢管混凝土短柱隔震支座和不加设钢管混凝土短柱隔震支座,分别进行了模拟地震动台试验。通过试验结果的对比,了解了钢管混凝土短柱支座隔震模型的隔震效果及其抗震性能。     

钢管混凝土短柱支座隔震性能研究

本文提出一种钢管混凝土短柱隔震支座座，通过伪静力试验测定了短柱支座的恢复力特性，给出了有关恢复力的某些特征参数的表达式；对一座廿层砌体主房屋进行了非线性地震反应分析，考察了短柱支座的特性及其隔震效果；通过模型振动台试验，进一步验证了短柱支座的耳震效果和计算模型的准确性。     

碳纤维布加固震损钢管混凝土柱抗震性能试验研究

为了研究带有地震损伤钢管混凝土柱采用碳纤维布加固后的抗震性能,按照1∶2缩尺比例设计并制作了4根钢管混凝土柱,进行了模拟地震的预损伤、碳纤维布加固和震损柱加固后的低周往复荷载破坏试验。试验结果表明:碳纤维布加固震损钢管混凝土柱提高了柱的承载力和刚度,其延性和耗能能力得到了明显改善;碳纤维布对柱的加固效果与损伤程度有关,损伤越大的柱经碳纤维布加固后的延性、耗能能力、刚度和承载力都低于损伤越小的柱;在一定损伤程度情况下,受碳纤维布加固柱恢复并超过受损前的抗震性能。     

变刚度隔震保护装置试验研究

通过在距离隔震层一定位移处设置由弹簧和与其串联的限位挡板组成的变刚度保护装置作为第二道防线,成功地进行了五层框架的变刚度隔震保护模拟地震振动台试验。理论分析和试验结果表明,变刚度隔震保护装置能有效改变结构动力特性,减小隔震层的变形,使之限制在允许的范围内。     

摩擦—钢管混凝土短柱复全隔震支座性能试验与隔震分析

作者在钢管混凝土柱支座隔震房屋实验研究中发现,隔震支座中上盖与底座的接触无论如何处理,摩擦力总是存在的。因此,隔震支座实际是摩擦耗能与钢管混凝土耗能复合减震系统。本文通过对单个和一组隔震支座的实验研究,确定了短柱支座的恢复力模型,采用了高阶单步算法分析了装有此类支座隔震结构的地震反应,验证了复合隔震支座的良好的隔震性能及隔震效果。     

摩擦-钢管混凝土短柱复合隔震支座性能试验与隔震分析

作者在钢管混凝土柱支座隔震房屋实验研究中发现,隔震支座中上盖与底座的接触无论如何处理,摩擦力总是存在的．因此,隔震支座实际上是摩擦耗能与钢管混凝土耗能复合减震系统。本文通过对单个和一组隔震支座的实验研究,确定了短柱支座的恢复力模型,采用了高阶单步算法分析了装有此类支座隔震结构的地震反应,验证了复合隔震支座良好的隔震性能及隔震效果。     

变刚度滞变耗能与隔震联合控制框架结构实验研究

对原有变刚度滞变－摩擦隔震支座进行了改进，提出一种多级变刚度滞变耗能器，并进行了初步的试验研究。在此基础上，对一纯框架结构（1：5）模型进行了耗能与隔震的联合控制试验研究，试验结果表明，采用这种联合控制技术能降低不同大小地震下的结构反应，具有很强的适应性。     

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。     

钢管混凝土柱带钢板耗能键组合剪力墙抗震研究

提出了连排钢管混凝土柱带钢板耗能键组合剪力墙,它由钢管混凝土连排柱、柱间钢板耗能键、钢板耗能键外包混凝土条带三种单元组合而成。进行了4个不同设计参数试件的低周反复荷载试验研究。分析了各试件的承载力、刚度及其退化过程、滞回特性、延性和破坏特征,探讨了分灾耗能机制。研究表明:连排钢管混凝土柱带钢板耗能键组合剪力墙,承载力较大,后期刚度较稳定;混凝土条带在开裂与闭合过程中消耗地震能量,钢板耗能键通过弯剪变形消耗地震能量,钢管与混凝土条带共同工作协同耗能,具有良好的抗震耗能机制;这种新型组合剪力墙具有较强综合抗震耗能能力。     

底部加强型多腔钢管混凝土巨型柱抗震性能试验研究

为适应巨型框架结构发展,提出了一种底部加强型多腔钢管混凝土巨型柱。为了比较它与相应普通多腔钢管混凝土巨型柱抗震性能的差异,进行了6个1/25缩尺的巨型柱模型在轴向压力或轴向拉力下的低周反复荷载试验研究。6个模型中:按底部截面构造区分,3个试件为底部加强型巨型柱模型,3个试件为相应普通巨型柱模型;按轴力作用方向区分,4个试件为轴压试件,轴压比分别为0.5、0.25,2个试件为轴拉试件,轴拉比为0.2。比较分析了各试件的承载力、刚度及其退化过程、延性、滞回特性、耗能和破坏特征。研究表明:底部加强型巨型柱与普通巨型柱相比,承载力、延性、耗能能力明显提高,刚度退化速度减慢,工作性能较稳定;轴压试件与轴拉试件相比,轴压试件抗震性能相对较好。     

管壁开孔足尺钢管混凝土柱抗震性能试验研究

针对钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱的穿筋连接形式，研究了钢管开穿筋小孔及加固对钢管混凝土柱抗震性能的影响。对于未开孔、开孔和开孔并加固三种情况，进行了3个直径为610 mm的足尺钢管混凝土柱试件的低周反复荷载试验。试验结果表明:未开孔试件在距根部100 mm处发生钢管屈曲破坏；开孔试件的破坏主要是开孔处屈曲撕裂，开孔对钢管混凝土柱初期刚度和峰值承载力影响不大，但在峰值承载力后受孔边撕裂破坏影响，开孔试件的刚度和强度退化较快、延性和耗能能力降低；开孔并加固试件的破坏位置上移至加固段上部约90 mm处，与未开孔试件表现出相似的抗震性能。     

不同方向水平力下多腔钢管混凝土巨型柱抗震性能研究

提出了一种异形截面的多腔钢管混凝土巨型柱,研究了其在不同方向水平力作用下的抗震性能。进行了6个1/25缩尺的巨型柱模型在竖向荷载和不同方向水平反复荷载作用下的抗震性能试验研究,其中:2个试件的水平力沿截面长轴方向施加,2个试件的水平力沿截面短轴方向施加,2个试件的水平力沿与长轴及短轴呈45度方向施加,3种水平力加载方向的试件轴压比分别为0.5、0.25。基于试验结果,分析了各试件的承载力、刚度及其退化过程、延性、滞回特性、耗能和破坏特征。进行了数值模拟分析,计算结果与试验符合较好。研究表明,提出的异形截面多腔钢管混凝土巨型柱有良好的抗震性能,且其抗震性能与水平力作用方向相关。     

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。     

基于Prager硬化的钢管混凝土非线性梁单元

根据三类钢管混凝土构件的荷载位移曲线论述了Prager硬化规则应用于钢管混凝土材料非线性分析的合理性,由随动硬化材料屈服面方程的全微分出发,采用塑性势理论推导了钢管混凝土梁单元的非线性刚度矩阵。建立了钢管混凝土梁单元的初始屈服面方程,由Prager硬化规则建立了后继屈服面方程,并推导了屈服面移动量的计算公式。根据钢管混凝土的特点,探讨了确定硬化参数的方法。算例的结果有良好的精度。     

Seismic performance of recycled concrete-filled square steel tube columns

An experimental study on the seismic performance of recycled concrete-filled square steel tube (RCFST) columns is carried out. Six specimens were designed and tested under constant axial compression and cyclic lateral loading. Two parameters, replacement percentage of recycled coarse aggregate (RCA) and axial compression level, were considered in the test. Based on the experimental data, the hysteretic loops, skeleton curves, ductility, energy dissipation capacity and stiffness degradation of RCFST columns were analyzed. The test results indicate that the failure modes of RCFST columns are the local buckling of the steel tube at the bottom of the columns, and the hysteretic loops are full and their shapes are similar to normal CFST columns. Furthermore, the ductility coefficient of all specimens are close to 3.0, and the equivalent viscous damping coefficient corresponding to the ultimate lateral load ranges from 0.323 to 0.360, which demonstrates that RCFST columns exhibit remarkable seismic performance.     

Evaluation of horizontal stiffness of fibre‐reinforced elastomeric isolators

Unbonded fibre‐reinforced elastomeric isolator (U‐FREI) is relatively new seismic base isolator in which fibre layers are used as reinforcement to replace steel shims as are normally used in conventional isolators. Further, the top and bottom end steel connector plates of conventional isolators are also removed. In general, the horizontal response of U‐FREI is nonlinear because of reduction in contact area due to rollover deformation and reduction in shear modulus of isolator under large deformation. Thus, evaluation of horizontal stiffness of U‐FREI is a challenging problem. Most previous studies were focused on the investigation of horizontal response of scaled models of U‐FREIs with low shape factors. A few analytical approaches were suggested for predicting the horizontal response of U‐FREI; but their results were not in good agreement with experimental observations. In the present study, the horizontal responses of prototype U‐FREIs are evaluated under a constant vertical pressure and cyclic loading using both experiments and finite element analysis. Prototype U‐FREIs with different shear moduli and with different shape factors are considered. Finite element simulations of corresponding bonded FREIs are also performed under the same loadings as in U‐FREIs. A rational analytical approach including the influence of rollover deformation and simultaneous reduction in shear modulus is proposed as a basic analytical tool for predicting the horizontal stiffness of FREIs (both bonded and unbonded). It is in reasonably good agreement with the results obtained from experiments and numerical analysis. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.