地震作用下钢框架高层结构的抗震性能研究

钢框架高层建筑结构是当前高层建筑设计中使用最为广泛的技术,为提升其抗震性能,本文研究将调谐质量阻尼器安装在钢框架高层建筑结构顶部,考虑到建筑空间需求、防止集中荷载和提升控制效果等因素,在相同楼层或同顶部接近楼层中设置数个较小的、频率一致的子控制装置,通过设置调谐质量阻尼器受控结构等效阻尼比求极值的方法,获取最优刚度与最优阻尼系数;将获取的结果在有限元软件中进行模态分析获取模态质量,实现钢框架高层建筑结构扭转振动的减振控制。实验结果表明,地震荷载下,该方法使得建筑结构顶层角位移峰值和角加速度峰值分别降低50%和30%左右,建筑结构响应下降19%～26%,提高了高层建筑结构的稳定性。     

地震动摇了对钢框架建筑物的信任

地震动摇了对钢框架建筑物的信任科尔文由于在北岭地震中主梁和焊接点出现裂缝的钢框架建筑物的数量不断增加，专家们号召进行随机检查以评估这个问题的性质与范围。目前认为，在１月１７日北岭地震中大约有２０座建筑物的钢框架部件受到损坏，随着更多的房产主安排进行深...     

钢-混凝土高层结构抗震性能振动台试验研究

广州天誉大厦采用型钢混凝土框架一钢筋混凝土筒体的混合结构体系,地面以上结构采用抗震缝兼伸缩缝分隔为南、北塔两个独立结构体系,南塔高186.5 m,北塔高159.5 m.两塔的核心筒总宽度与核心筒总高的比值均超出了规范限值.为研究这种超限高层混合结构的抗震性能,对其进行了缩尺(1/30)模型的振动台试验,并建立了有限元计...     

高层高强钢组合偏心支撑框架抗震性能简化分析

高强钢组合偏心支撑钢框架是一种新型的抗震结构体系,为分析其抗震性能,利用ABAQUS有限元软件建立了简化分析模型。在验证该简化模型合理有效的基础上,建立了某十层算例的整体模型,施加竖向荷载的同时施加水平倒三角形循环荷载作用,进而分析了该算例的滞回性能。研究表明:本文提出的简化分析模型不仅可以较准确的模拟该结构体系的延性和抗侧刚度,还可以有效预测结构的变形分布和非线性性能。     

半刚性连接空间钢框架的拟动力试验分析

为了进一步研究半刚性连接钢框架的整体抗震性能,利用拟动力试验方法对半刚性连接空间钢框架进行了动力分析,得到了地震作用下钢框架在弹性范围内的层间位移、层间剪力以及节点区的应变变化;研究了半刚性连接钢框架的耗能机理。结论表明,半刚性连接钢框架具有较好的抗震性能,有很好的工程应用前景。     

高层钢框架-支撑结构二阶非线性随机地震响应分析

针对常用的高层钢框架－支撑结构，考虑材料非线性和几何非线性，建立了框架部分、支撑部分的二阶动力分析模型。用等效线性方法对结构进行非线性随机地震响应分析，结合工程算例，论述不同场地土、不同层数、不同支撑情况下，二阶效应对结构地震响应统计量的影响。     

高层钢框架-混凝土核心筒混合结构振动台试验研究

为了研究高层钢框架-混凝土核心筒混合结构的整体抗震性能,本文设计了一个典型的比例为1/15的20层钢框架-混凝土核心筒混合结构的缩尺模型,在同济大学土木工程防灾国家重点实验室实施了模拟地震振动台试验。本文重点介绍试验中模型结构在各级水准地震作用下的动力特性、加速度和位移反应,描述了模型结构的破坏位置及过程,并根据相似理论得到了原型结构的地震反应。试验研究表明:原型结构基本能够满足我国现行规范"小震不坏、大震不倒"的抗震设防标准;核心筒发挥了主要抗侧力作用;结构在大震作用下有较好的延性;钢框架与核心筒的连接节点在结构设计时应给予重视。     

足尺钢框架振动台试验及动力弹塑性数值模拟

本文通过有限元分析程序OpenSees对一足尺四层钢框架结构进行静力及动力弹塑性分析,结构构件采用自由度较少的纤维模型模拟。在振动台试验之前,预测足尺钢框架结构连续在小震、中震及大震作用下的响应,将预测分析结果与振动台试验结果进行对比,结果显示该数值模拟方法能很好地反映结构的弹塑性行为及破坏机制,准确预测结构的地震响应及大震下结构倒塌时间。这进一步说明基于纤维模型的整体结构弹塑性分析方法,由于自由度数少,适用于整体结构抗震分析。     

水平地震作用下多层钢框架-混凝土筒结构整体性能研究

利用ALGOR有限元软件,分析了不同节点连接型式的多层钢框架-混凝土筒结构体系在水平地震作用下的整体受力性能。研究表明：不同节点连接方式对结构体系的动力特性影响较小;最大水平位移和层间位移均能满足相应的要求;大部分水平地震剪力由混凝土筒承担;当梁柱采用半刚性连接时,钢柱分配到的水平地震剪力小于梁柱刚接时,因此能更好发挥混凝土筒的抗侧力性能。这些研究结果为多层钢框架-混凝土筒的结构设计提供一定的理论依据。     

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。     

铰接隅撑钢框架抗震性能研究

传统抗弯钢框架的梁柱节点通常设计为刚性连接,这种刚性节点具有很大的抗弯刚度,然而节点延性不足,罕遇地震作用导致节点脆性断裂.研究学者提出了多种解决该问题的思路,例如半刚性连接节点、节点加强或削弱方法使塑性铰外移等.本文提出了一种简化的梁柱节点连接方式-铰接连接,改变梁柱节点的传力方式,在节点处设置隅撑提供框架的抗侧刚度...     

填充墙与钢框架协同工作性能非线性分析

在试验研究的基础上，运用ANSYS有限元中的接触单元建模，对加气混凝土填充墙钢框架的结构性能进行了研究，同时与纯钢框架结构在强度、刚度、以及延性等方面进行了对比分析，结果表明：填充墙与钢框架协同工作能够改善钢框架结构的受力性能和抗震能力，这为钢结构及其围护体系的研究与推广应用提供了一定的理论依据。     

钢框架厂房火灾后的破坏形态

端部约束不同的构件在火灾中的破坏形态不同,研究整体结构构件在火灾中的破坏形态,可以为钢结构抗火研究与设计提供依据。某钢结构框架厂房发生火灾,大火历时3个多小时,火场最高温度达1000°C以上。火灾后,框架梁均有不同程度的破坏,钢梁端部下翼缘屈曲破坏较普遍;由于钢梁顶没有设置抗剪键,钢梁与顶部的混凝土现浇楼板脱开,火灾后残留有较大的挠屈变形;钢柱在火灾后未有明显的破坏现象,但有侧向变形产生。这些现象与实验室中标准试验的结果不同。     

钢框架-带缝钢板剪力墙结构受力性能分析

本文对4种钢框架、6种带缝(两排)钢板剪力墙片(四周与构件无连接)和6种固接的钢框架-带缝钢板剪力墙结构在3种不同竖向荷载作用下的抗侧能力和往复荷载下的滞回性能进行了研究,并对比分析。结果表明:前两种结构的侧移刚度、抗侧能力相对较低,屈曲后刚度退化快;钢框架-带缝钢板剪力墙结构的侧移刚度、抗侧能力和耗能能力比前两种结构有明显的提高,说明钢框架与带缝钢板剪力墙片固接后工作协调性能良好。带缝钢板剪力墙片与钢框架-带缝钢板剪力墙结构的整体设计参数宽高比W/H,开缝设计参数开缝墙肢的高宽比h/b、宽厚比b/t、开缝墙肢与剪力墙的高宽比h/H对结构的抗侧能力和滞回性能有很大影响。W/H增大,结构的抗侧能力增强,滞回性能降低;h/b、b/t、h/H增大,结构的抗侧能力降低,滞回性能提高。     

空腔结构复合填充墙-钢框架抗侧力性能试验研究

通过空腔结构复合填充墙-钢框架和同尺寸纯钢框架的对比试验，分析了空腔结构复合填充墙-钢框架的抗侧力性能和滞回性能。研究结果证明空腔结构复合填充墙是一种理想的抗侧力体系，可用于多层或小高层钢结构住宅，作为结构的抗侧力构件。     

钢框架加劲肋壁板结构的受力失稳性能研究

钢框架壁板由于在宏观上参与了整体建筑结构的受力,为钢框架构件承担部分外荷载,使得壁板结构在受力性能方面需要进一步改善。加劲肋壁板可以保证其与外框架的连接状况较好,改善整体构件的受力性能。为此,提出钢框架加劲肋壁板结构的受力失稳性能研究。采用动力学分析方法计算壁板结构位移值,依照位移值大小判断壁板结构是否处于稳定状态,获取壁板结构稳定性。利用实例测试分析钢框架加劲肋壁板结构的受力失稳性能,发现滞回曲线形状拥有梭形滞回曲线的特点,整个结构受力后具有塑性变形性能与抗震性能;骨架曲线反映出实验试件承载力支持第一阶段壁板结构弹性设计所需且提供第二阶段弹塑性抗震设计所需以及延性要求,本文检测模型能够判断钢结构建筑壁板结构失稳性。     

钢框架结构正弦扫频振动台试验的虚拟实现

通过理论推导,得到了正弦扫频函数的精确数学描述。通过模态测试,获取了五层钢框架结构的五阶横向固有频率。由结构正弦扫频振动的数值仿真分析可知,结构在正反向正弦扫频激励下的动力响应差异不大,两者的结果均可作为试件动力特性的评定指标;但在结构正弦扫频振动台试验设计时,应根据台面的动力特征确定是否考虑振动台面对结构动力响应的影响并进行修正。以上结论可为结构正弦扫频振动台试验的设计及动力时程仿真提供理论依据。     

组合深梁填充钢框架的恢复力模型

为实现结构刚度可在一定范围内渐变,同时充分发挥组合钢板的性能,介绍一种新型高层抗震加固结构体系—组合深梁。通过在水平低周反复荷载下,2个组合深梁填充钢框架结构模型试验,得到内填组合深梁钢框架结构的滞回曲线。试验过程中,混凝土板限制了钢板失稳变形,钢板塑性得以发展;组合深梁最后耗能破坏,随后钢框架发生破坏。试验结果显示:组合深梁主要由钢板部分来承担水平剪力和弯矩,混凝土板并不承担水平荷载;试件的滞回曲线饱满且骨架曲线有明显的塑性流动阶段,试件的延性和耗能能力较好,证明内填组合深梁钢框架结构抗震性能良好。最后,利用得到的试验数据进行回归分析,建立该结构恢复力模型,可用于组合深梁结构的弹塑性反应分析。     

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.