复合型摩擦消能支撑减震体系的地震模拟振动台试验研究

介绍了装有复合型摩擦消能支撑的钢框架模型的地震模拟振动台试验，试验结果表明，复合型摩擦消能支撑能有效地减小结构的地震反应。     

高强钢组合偏心支撑框架抗震性能研究

高强钢组合K型偏心支撑框架耗能梁段和支撑采用Q345钢,其余构件采用Q460钢,不仅能有效减小构件截面、节约钢材、降低造价,而且有助于推广高强钢的应用。为了比较高强钢组合K型偏心支撑框架与Q345钢K型偏心支撑框架的抗震性能,在试验研究的基础上,设计两组共8个不同层数的高强钢组合K型偏心支撑框架与Q345钢K型偏心支撑框架,并分别对其进行非线性静力推覆分析和动力时程分析,对比分析两种结构形式的承载力、刚度、延性以及地震作用下层间变形能力和耗能梁段。结果表明:在满足抗震性能要求的前提下,相同设计条件下高强钢组合K型偏心支撑框架变形略差于Q345钢K型偏心支撑框架,但是其构件截面较小,可以节省钢材,降低工程造价,具有较高的经济效益。     

摩擦消能支撑装置非线性刚度分析

多层建筑结构中设置摩擦消能支撑是以“柔性消能”减小地震反应，实现结构被动控制的有效途径之一，本文通过分析和计算I0型，IIb型两种摩擦消能支撑装置在各种形状态下的单元刚度矩阵[KNL(t)]，为摩消能减震结构体系在地震作用下的非线性进程分析提供了消能支撑单元的精确理论模型。     

基于OpenSEES的高强钢组合K形偏心支撑框架精细化建模分析

为研究高强钢组合K形偏心支撑框架在反复荷载作用下的受力性能,在已有拟静力试验的基础上,利用有限元软件OpenSEES对一个高强钢组合K形偏心支撑框架模型进行了精细化建模研究。首先,探讨了模型的单元选择,纤维截面划分和材料本构参数定义问题。同时,考虑到在地震荷载作用下,高强钢组合K形偏心支撑框架主要依靠消能梁段的剪切变形来耗能,因此,如何模拟结构中消能梁段的剪切效应成为研究的关键。本文采用OpenSEES提供的组合截面和零长度单元两种方法来对消能梁段进行建模,剪切材料分别考虑了Steel 02和滞回材料。将不同消能梁段建模方法的模拟滞回曲线和骨架曲线与试验结果进行比较。结果表明:精细化模型的数值模拟结果和试验结果具有较好的吻合度,验证了数值模型的正确性和可行性;采用零长度单元和Steel 02的组合方式来模拟消能梁段的剪切效应能够同时满足计算效率和计算精度的要求,为进一步利用OpenSEES进行高强钢组合K形偏心支撑框架的动态响应分析和复杂模型分析提供了建模参考依据。     

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。     

消能支撑框架结构的非线性分析

本文介绍了六榀钢筋混凝土支撑框架模型（两榀为普通支撑框架，另四榀为消能支撑框架）在低周反复荷载作用下的工作性能和试验结果；编制了非线性程序，对试验模型进行了计算分析，计算结果和试验实测值符合较好；另外还计算了两榀足尺消能支撑框架结构，研究不同的消能器滑移荷载对结构抗震能力的影响，结果表明消能支撑框架结构具有良好、稳定的抗震性能。     

基于纤维模型的空间网架支承体系的优化设计与分析

近年来,民用航空制造业的快速发展给大柱距空间网架结构带来新的契机。本文针对某大柱距厂房设计了无柱间支撑、柱间钢支撑和柱间消能支撑3种抗侧力结构体系。在此基础上,分别建立了3种结构体系的三维整体有限元模型,通过优化设计确立了钢支撑和消能支撑的具体设计参数,并进行了多遇地震作用下的弹性时程对比分析。最后,建立了结构弹塑性分析的纤维模型,对3种结构体系进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,对比研究了3种结构体系在大震作用下的倒塌机制。结果表明：采用纤维模型能够较为精确地进行结构的弹塑性时程分析;相较于不加柱间支撑结构体系,柱间钢支撑和柱间消能支撑结构体系在多遇地震作用下的结构层间位移分别衰减约32%和64%,在罕遇地震作用下的结构层间位移分别衰减约12%和46%,且均具有更好的倒塌机制。本文可供大柱距空间结构的设计与分析参考和借鉴。     

静力分析方法在消能减震结构分析中的应用

由于受制于计算机软件中的消能减震单元,目前尚无较适用的静力分析方法应用于消能减震结构在多遇地震和罕遇地震下的结构分析。有关含消能减震部件的结构分析,主要以动力时程分析和动力弹塑性时程分析方法为主,因此具有较大的难度和需要很长的分析时间。为了推进结构消能减震于工程项目上的应用,缩短分析上的繁杂程序,依据《建筑抗震设计规范》,配合美国FEMA 356规范,提出一套消能减震结构在多遇地震下的等值线性分析方法和在罕遇地震下的静力非线性推覆分析方法（pushover analysis）。此方法适用于位移型阻尼器和防屈曲支撑,不但可使消能减震结构的结构分析简化,并可避免计算机软件的限制,且在不含阻尼器元素的计算机软件上,依然可做消能减震结构在多遇地震和罕遇地震下的结构分析。并介绍了此分析方法在消能减震结构的结构分析中的应用,以证明其可行性。     

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。     

消能支撑框架结构的低周往复水平荷载试验仿真分析方法

本文提出了低周往复水平荷载试验仿真分析方法，该法既不同于弹塑性地震反应时程分析，又不同于常见的弹塑性静力分析。它能模拟低周往复水荷载试验的过程，既避免了地震波频谱的影响又体现了水平荷载的往复作用，可用于计算结构和构件的滞回曲线、截面的屈服顺序及相应的荷载和位移，尤其适用于分析消能支撑框架结构等耗能减震结构。本文用此方法分析了在框架柱轴压比超过限值要求时消能支撑的作用。     

组合梁-方钢管混凝土柱框架结构抗震性能的pushover分析

采用考虑组合梁多材料截面引起的正向、负向刚度、强度和承载力不同的截面本构模型,建立了组合梁结构的弹塑性分析模型,对一个15层的钢混凝土组合梁-方钢管混凝土柱框架结构开展了多遇地震、罕遇地震下的pushover分析,为组合框架结构体系的抗震性能分析以及pushover方法在该体系中的应用提供了参考。在此基础上,与钢梁-方钢管混凝土柱框架结构、钢梁-钢筋混凝土柱框架结构进行对比研究,比较了几种结构的动力特性,表明组合梁-方钢管混凝土柱框架结构体系相对于其它两种框架结构体系具有更好的抗震性能。     

基于纤维模型的受火后混凝土框架的有限元分析

为了分析受火后混凝土框架结构的残余力学性能,基于纤维模型的思路,将梁、柱构件截面划分成多个纤维,可以考虑构件截面的不均匀温度场分布以及受火损伤后材料力学性能的变化。以ABAQUS通用有限元软件为开发平台,利用Python编程语言对其进行二次开发,将SAP2000建立的模型文件导入到ABAQUS中,对基于纤维模型的混凝土框架进行受火后的温度场分析和非线性力学分析。通过一个多层多跨三维混凝土框架火灾反应的实例,对该框架在受火后的力学反应进行了分析,可为评估混凝土框架结构受火后的残余力学性能提供参考。     

暗支撑剪力墙非线性分析模型

建立了适合于带暗支撑剪力墙非线性分析的宏观单元模型,分别用带斜杆的多垂直杆单元模型和模拟框架单元模型对2个带暗支撑剪力墙进行了静力弹塑性分析,给出了模拟框架单元模型的刚度矩阵和杆件非线性力-变形关系,对两种不同单元模型的计算结果进行了对比,结果表明该两种模型能够较好反映带暗支撑剪力墙的弹性和塑性阶段的受力特点。     

基于推覆分析的钢框架结构地震倒塌判别准则研究

结构地震倒塌判别准则是工程结构强震分析的关键问题。在层损伤模型的基础上,建立了基于推覆分析的建筑结构整体损伤模型,并以国内某2层2跨平面钢框架结构拟静力试验为背景,应用有限元程序ABAQUS对平面钢框架进行了强震倒塌数值模拟。分析了钢框架结构的倒塌破坏过程,基于建议地震倒塌判别准则研究了钢框架结构的损伤演化规律。结果表明:钢框架结构在强震作用下的损伤发展顺序与塑性发展顺序一致;基于推覆分析的结构整体损伤模型能较好的体现强震作用下钢框架结构的损伤演化规律,且在上下界处收敛;强震作用下,钢框架结构的初始损伤主要由结构的残余侧移引起,而后期损伤主要由结构的承载力和刚度退化引起。     

Analytical correlation of a dynamic brace buckling experiment

A dynamic response analysis procedure for an x-braced tubular steel offshore platform frame is described, including details of the mathematical model adopted to represent the dynamic buckling behaviour of the brace member. Results obtained with this mathematical technique are compared with experimental data measured during shaking table tests of a 5/48 scale model frame. The agreement between experiment and analysis is excellent for different levels of response, ranging from linearly elastic to cyclic brace buckling.     

考虑材料损伤累积的型钢高强混凝土框架节点数值建模及参数分析

为研究地震作用下损伤累积对型钢高强混凝土框架节点抗震性能的影响,基于5榀型钢高强混凝土框架节点低周反复加载试验结果,分析节点构件损伤累积过程及其对刚度和强度的影响。从材料自身损伤入手,通过引入刚度影响系数考虑循环荷载作用下混凝土的单边效应,对Faria-Oliver本构模型进行改进,进而建立适应于型钢混凝土结构的材料损伤累积本构模型。同时基于该模型采用ANSYS分析软件对地震作用下的型钢高强混凝土框架节点进行数值分析,并与试验结果进行对比分析。结果表明:采用本文建立的材料损伤累积本构模型能较好地反映地震作用下型钢高强混凝土框架节点的损伤特性。在此基础上,进一步分析构件轴压比、配箍率、配钢率等设计参数对型钢高强混凝土框架节点抗震性能的影响。研究成果可为该类结构构件的抗震设计提供理论和技术支撑。     

Correlation studies on an RC frame shaking-table specimen

This paper presents the correlation of the results of a new model for the dynamic analysis of reinforced concrete (RC) frames with the experimental time history of a two storey RC frame shaking-table specimen. The frame member model consists of separate subelements that describe the deformations due to flexure, shear and bond slip in RC structural elements. The subelements are combined by superposition of flexibility matrices to form the frame element. A non-linear solution method which accounts for the unbalance of internal forces between different subelements during a given load increment is used with the model. The ability of the proposed model to describe the dynamic response of frame structures under earthquake excitations is evaluated by comparing the analytical results with experimental evidence from a two-storey, one bay reinforced concrete frame tested on the shaking-table. The model parameters for the shaking-table specimen are derived from available experimental evidence and first principles of reinforced concrete. The effect of reinforcing bar slip on the local and global dynamic response of the test structure is assessed. © 1997 John Wiley & Sons, Ltd.     

大震作用下板式楼梯框架弹塑性地震反应分析

有关大震作用下楼梯与框架共同工作方面的研究还很少,采用结构有限元软件Midas/Gen,对一个5层钢筋混凝土现浇板式楼梯框架办公楼模型进行了弹塑性分析,对模型在大震作用下的受力情况进行了详细研究.通过对楼梯和框架共同工作性能的研究,并与不考虑楼梯影响的框架的工作性能进行了对比,分析了板式楼梯框架的失效机制和受力特点,指出了楼梯与框架共同工作时的受力不利部位.结果表明:楼梯相较于框架梁柱是模型的薄弱部位;模型的失效是从楼梯发展到框架,由下层发展到上层.最后根据模型的失效机制特点提出了相应的抗震措施.     

Finite‐element analysis of laminated rubber bearing of building frame under seismic excitation

Finite element analysis is carried out for a building frame supported by laminated rubber bearings to simultaneously investigate global displacement and local stress responses under seismic excitation. The frame members and the rubber bearings are discretized into hexahedral solid elements with more than 3 million degrees of freedom. The material property of rubber is represented by the Ogden model, and the frame is assumed to remain in elastic range. It is shown that the time histories of non‐uniform stress distribution and rocking behavior of the rubber bearings under a frame subjected to seismic excitation can be successfully evaluated, and detailed responses of base and frame can be evaluated through large‐scale finite element analysis. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

Study on the effect of the infill walls on the seismic performance of a reinforced concrete frame

Motivated by the seismic damage observed to reinforced concrete (RC) frame structures during the Wenchuan earthquake, the effect of infill walls on the seismic performance of a RC frame is studied in this paper. Infill walls, especially those made of masonry, offer some amount of stiffness and strength. Therefore, the effect of infill walls should be considered during the design of RC frames. In this study, an analysis of the recorded ground motion in the Wenchuan earthquake is performed. Then, a numerical model is developed to simulate the infill walls. Finally, nonlinear dynamic analysis is carried out on a RC frame with and without infill walls, respectively, by using CANNY software. Through a comparative analysis, the following conclusions can be drawn. The failure mode of the frame with infill walls is in accordance with the seismic damage failure pattern, which is strong beam and weak column mode. This indicates that the infill walls change the failure pattern of the frame, and it is necessary to consider them in the seismic design of the RC frame. The numerical model presented in this paper can effectively simulate the effect of infill walls on the RC frame.