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。     

自复位中心支撑钢框架结构抗震性能分析

为了研究自复位中心支撑钢框架（SC-CBF）结构的抗震性能,对一四层SC-CBF结构进行了静力弹塑性分析、低周往复加载分析和动力弹塑性时程分析,并与中心支撑钢框架（CBF）结构进行对比,探究了不同GAP单元刚度和预应力筋截面积对SC-CBF结构自复位性能及抗震性能的影响规律。结果表明:与传统CBF结构相比,SC-CBF结构的抗侧能力强,地震作用下基底剪力小,卸载后的残余变形较小,具有良好的延性性能;在极罕遇地震作用下SC-CBF结构的位移响应大,耗散的能量多,层间位移角大而残余位移小,表现出良好的自复位性能和抗震性能;GAP单元刚度对预应力筋的受力性能影响较为明显,对结构的整体受力性能和延性性能影响较小,但结构的整体受力性能和延性性能受预应力筋截面积影响显著。     

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。     

钢框架扩翼型节点抗震性能研究

基于4个梁端翼缘扩大型节点试件和1个传统节点试件的低周循环加载试验,对直接圆弧扩翼型节点和加侧板扩翼型节点2种钢框架扩翼型节点采用ANSYS软件进行了往复荷载作用下的节点性能有限元分析,研究了这2种不同型式的梁端扩翼节点的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、极限荷载、延性和耗能系数等抗震性能,其结果与试验结果吻合较好.研究结果表明,通过合理地设计扩翼截面,圆弧扩翼型节点和侧板扩翼型节点均能有效的将塑性铰移出焊缝热影响区,且较传统节点具有更强的承载力、延性和耗能能力,能满足我国现行抗震规范的要求.另外,圆弧扩翼型节点构造相对简单,扩翼处连接焊缝少,可避免焊接热影响区母材变脆而发生脆性撕裂,其抗震性能要优于梁端翼缘侧板加强型节点.     

自复位钢筋混凝土框架地震响应数值模拟

通过对一种自复位钢筋混凝土框架进行静力试验研究,得到自复位钢筋混凝土框架柱脚节点、梁柱节点的力学性能参数,进而提出自复位钢筋混凝土框架节点的弯矩-转角力学模型。依据自复位钢筋混凝土框架的节点静力试验结果,采用有限元方法对自复位钢筋混凝土框架的抗震性能进行非线性时程分析,并对比了数值模拟与振动台试验结果。比较结果表明,通过节点静力试验能精确得到自复位钢筋混凝土框架节点的力学性能参数的计算公式,以节点静力试验结果为依据进行的自复位钢筋混凝土框架数值模拟结果与振动台试验结果吻合良好。     

钢框架加腋型节点抗震性能试验研究

为研究十字型加腋节点的抗震性能,按照1∶2比例设计了4个试件,其中3个仅下翼缘加腋,1个下翼缘加腋且上翼缘带压型钢板混凝土组合楼板,并对其进行了低周循环荷载试验。通过试验研究加腋尺寸参数和楼板对抗震性能的影响,研究发现:加腋节点破坏时实现了塑性铰外移,塑性铰在离加腋端约1/3的梁高位置处;改进型加腋节点的滞回曲线均比较饱满,抗震性能良好。塑性转角和总转角均高于具有良好抗震性能的最低标准。随着腋长的增大,加腋节点的承载力变大且塑性转角和总转角均增大,耗能能力有所增加;随着腋高的增大,承载力减小且塑性转角和总转角均减少,耗能能力有所减小。带楼板的抗震性能优于不带楼板的,承载力高于不带楼板的构件但耗能能力有所减小。     

形状记忆合金混凝土框架建筑抗震性能研究

地震作用会造成钢筋混凝土框架发生平面和垂直方向的变形,导致其结构受到更大的地震力,加剧损伤程度。形状记忆合金(SMA)材料在外力作用下能够快速恢复变形前形状,降低框架损伤程度,进一步提高框架结构的承载能力和稳定性。基于此,有必要研究形状记忆合金混凝土框架建筑的抗震性能。以某实际工程为例,采用ANSYS软件建立钢筋混凝土框架有限元模型,选取天津地震波、北岭地震波、印度洋地震波及人工地震波作为地震震动输入,记录地震震动下时程结果。研究结果表明,预应力筋断裂后,该结构在地震作用下的滞回曲线为饱满的旗帜形,最大层间位移为1/125,残余变形在±10 mm之间,最高峰值荷载为211 kN,水平承载力较强,表明其自复位性能较高、地震响应效果较优、抗震承载力较强,可以有效提高建筑结构的安全性和可靠性。     

自复位平面钢框架推覆分析

运用ABAQUS有限元软件对一榀四层两跨平面钢框架进行静力弹塑性分析,分别计算钢材强度为Q345、Q420和Q460三榀自复位钢框架,探讨自复位平面钢框架的抗震性能,并着重讨论钢材强度对自复位性能的影响。结果表明,钢材强度的提高对减小结构塑性、残余侧移有较明显的作用,但未彻底避免柱底塑性的产生。对相对内转角和摩擦耗能也有一定影响,但是对钢绞线预应力影响不大。     

铁基形状记忆合金混凝土框架节点可恢复变形性能分析

罕遇地震作用下混凝土框架梁柱节点残余变形的不断累积是造成其破坏的主要原因之一,如何减小动力循环荷载作用下节点的残余变形,提升其可恢复变形能力具有重要的意义。利用超弹性铁基形状记忆合金(SMA)代替普通钢筋,不仅可使节点具有较大延性,还能保持较高耗能和可恢复变形能力。为了系统地分析新型节点的地震可恢复变形性能,利用OpenSEES系统平台建立一种相关节点的有限元模型,数值模拟普通配筋节点和铁基SMA筋节点模型在拟静力荷载作用下的内力和变形规律,并与试验结果进行比较;进一步分析了新型节点不同轴压比等参数下滞回性能,得到了极限承载力、刚度、阻尼、残余变形等变化规律,明确了可恢复变形性能。结果表明:所建立的模型能较好地反映新型节点的滞回性能和可恢复变形性能的变化规律,所提出SMA混凝土节点具有更好的抗震性能和可恢复地震变形能力,残余变形减小50%左右。     

钢框架后张抗震梁柱节点的非线性分析

推导了后张顶底角钢梁柱节点的初始刚度及极限承载力的一般公式,并利用ANSYS建立了其三维有限元模型,模拟该节点在地震荷载下的受力特征.分析表明,后张顶底梁柱节点具有与传统焊接刚性节点相近的刚度,能够充分发挥各个组成构件的性能,且残余变形较小.对比证明,角钢厚度和后张力大小是影响节点性能的主要因素.最后针对后张节点的薄弱环节提出了适合应用的改进形式.     

钢筋混凝土框架节点抗震性能研究进展

历次震害表明:在框架结构中,破坏多集中在节点和底层柱等部位.但是,在目前国内外设计规范中,没有对节点抗震性能进行明确的量化规定.通过国内外框架节点的震害实例及节点实验研究成果,总结了影响节点抗震性能的主要因素;对比分析了现有节点设计计算理论、设计方法及节点变形计算方法;给出了钢筋混凝土框架节点计算理论的最新进展.最后,提出了现阶段节点抗震研究需要解决的几个关键问题.     

体外预应力自复位框架基于性能的抗震设计方法

体外预应力自复位框架通过设置铰接节点弱化结构整体抗侧刚度,减小输入到结构中地震能量,地震作用后利用钢绞线的弹性回复力进行自复位。在已有的理论分析和试验研究基础上,对体外预应力自复位框架结构的抗震设计方法进行了研究。确定了体外预应力自复位框架结构的抗震性能水准、多道防线的布置以及抗震设计流程。以一个三层三跨体外预应力自复位框架为例进行了基于性能的抗震设计,采用有限元程序进行动力时程分析,输入3条地震波模拟结构经历设计烈度地震、罕遇地震的动力响应。分析结果表明:体外预应力自复位框架结构在罕遇地震作用下,最大层间位移角满足设计要求的性能目标,验证了基于性能抗震设计方法的有效性,同时表明体外预应力自复位框架结构具有良好的自复位能力和优异的抗震性能。     

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。     

罕遇地震下自复位钢框架抗震性能参数分析

分析研究对梁腹板带有摩擦阻尼器的自复位钢框架结构抗震性能起主要影响作用的钢绞线初始预应力值和摩擦阻尼器的摩擦力值这两项参数。首先,采用ABAQUS有限元软件的连接单元法建立结构分析模型。然后,对结构分析模型的计算参数进行取值。最后,分析了预应力钢绞线的初始预应力值和摩擦阻尼器的摩擦力值这两项参数对自复位钢框架结构抗震性能的影响。     

低周往复荷载作用下自复位钢框架抗震性能研究

建立了1榀2跨3层以角钢为耗能元件的自复位钢框架结构有限元分析模型,详细介绍了模型的模拟与分析方法。钢绞线的预应力采用等效降温法施加,通过钢绞线提供的回复力可使结构在震后具有自复位能力。在加载过程中,为确保结构的自复位能力,预应力钢绞线要保持弹性。对结构模型施加由位移控制的往复荷载,并通过改变结构的初始预应力值及钢绞线的数量分析参数的改变对结构自复位性能及耗能能力的影响。分析结果表明:与传统钢框架相比,自复位钢框架的震后残余位移明显减小;在4%的层间位移角下,自复位钢框架梁柱及钢绞线均保持弹性状态,结构通过角钢的塑性耗散能量,震后框架具有自复位能力。     

自复位钢组合导管架海洋平台抗冰减振及自复位性能分析

基于渤海JZ20-2导管架海洋平台,把原海洋平台的导管腿替换成不锈钢钢管混凝土结构,并且在海洋平台上增设预应力拉索,提出自复位不锈钢钢管混凝土-钢组合导管架海洋平台的概念。利用有限元软件ABAQUS建立了4种不同拉索布置方式的自复位组合海洋平台模型,对不同形式的海洋平台进行冰荷载工况下的减振性能分析和极端冰荷载作用下的自复位性能分析,分析结果表明自复位组合海洋平台具有明显的减振控制效果和一定的自复位能力。     

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。     

钢筋混凝土框架节点的抗震分析

钢筋混凝土框架节点的受力是复杂的,在地震情况下,它已成为框架最易受损的部分。本文结合工程实践,根据建筑抗震设计规范(GBJ11-89)、混凝土结构设计规范(GBJ10-89)的规定,就节点区受弯、受压、受剪的不同状态进行分析和探讨,希望提高框架节点的延性,增强框架整体的抗震性能,以满足工程抗震设防的需要。