装配式屈曲约束支撑在北京某高层建筑中的应用研究

本研究以实际建筑工程为例,应用有限元软件SAP2000对装配式屈曲约束支撑结构与普通支撑结构进行了弹塑性时程分析,对比了两种建筑结构在8度罕遇地震作用下的层间位移角和基底剪力的差异.结果表明:两种建筑结构的最大层间位移角均小于规范弹塑性层间位移角限值1/50;随着楼层增加,装配式屈曲约束支撑结构的层间位移角小于普通支撑...     

超高层建筑屈曲约束支撑生命周期经济成本评估

建筑结构生命周期经济成本可衡量建筑在整个服役阶段性能水平和经济性,其包括初始建设费用、维护拆除以及失效费用。在超高层建筑结构方案设计阶段,需对不同方案进行生命周期的评估和优化。本文引入一种结构生命周期经济成本计算方法和评估体系,并针对地震作用下,结合该评价方法和结构的抗震性能目标,分析不同方案的失效费用,方便工程评估与设计。屈曲约束支撑等消能减震方案能够降低结构的地震响应,提高结构的抗震性能水平,并可降低建筑结构生命周期的经济成本。本文以某300 m带环带桁架的支撑框架核心筒超高层建筑为例,评估屈曲约束支撑等多方案生命周期经济成本,并选出生命周期经济成本较低的最优方案,该方法是对超高层设计方法和评估的有益探索。     

屈曲约束支撑的研究进展及其在结构抗震加固中的应用

本文首先介绍了屈曲约束支撑(BRB)的最新研究进展。屈曲约束支撑在承受拉力和压力的情况下,表现出相同的滞回性能和优良的耗能能力。文章介绍了近些年来发展和应用比较成熟的一些形式的屈曲约束支撑。对于近些年来这种支撑在一些主要抗震地区的应用进行了回顾。对于新建高层钢结构的大量应用案例和已有结构的抗震加固的应用表明,此种支撑的使用前景非常广阔。     

建筑抗震构件中屈曲约束支撑结构研究新进展

详细介绍了近年来中国学者在屈曲约束支撑研究方面取得的研究成果，着重讨论了屈曲约束支撑构件（核心单元、约束机构、无黏结构造层）和整体抗震性能以及设计方法的研究现状。结果表明：屈曲约束支撑以其良好的耗能性能具有很好的发展潜力，屈曲约束支撑的适用范围不断拓展，结构形式更趋多样化，设计方法不断优化。     

东方体育中心抗震设计及屈曲约束支撑的应用

介绍了抗震设计及屈曲约束支撑在东方体育中心的应用。详细介绍了屈曲约束支撑的细部构造、工作原理、截面选择和节点设计等问题,并结合本工程的抗震设计,通过对结构进行的弹塑性时程分析,考察了屈曲约束支撑在罕遇地震作用下地震反应,以及结构在罕遇地震作用下的位移、剪力反应,并与采用普通支撑的结构方案进行对比,显示出屈曲约束支撑的优越性。     

新型装配式屈曲约束支撑试验研究

为了克服普通灌浆型屈曲约束支撑加工周期较长、钢结构加工和填充料加工交叉作业等缺点,提出了一种新型装配式屈曲约束支撑;该支撑采用填充料分段预制,然后与支撑芯板及外套筒组合拼装的加工方式,使得钢结构部分和灌浆料部分同时进行加工,简化了支撑加工工序,缩短了加工周期,降低了支撑制造过程中的人工费用。并对该新型屈曲约束支撑进行了往复加载试验,对试验数据进行分析处理。结果表明:此新型装配式屈曲约束支撑具有很好的滞回特征和耗能性能,各项指标均符合《建筑抗震设计规范》对位移相关型消能器的性能指标要求,是一种十分有效的耗能构件。     

建筑结构的屈曲约束支撑对其抗震加固性能的影响

当前方法采用伸臂桁架加固建筑结构时,未考虑建筑结构的屈曲约束支撑力的影响,伸臂桁架与建筑结构的连接不牢固,导致其对建筑结构的抗震加固性能较差。故此,深入分析建筑结构的屈曲约束支撑对其抗震加固性能的影响,设计建筑结构抗震加固方案,利用高强螺栓节点经由连接钢板实现屈曲约束支撑与建筑结构的铰接固定。分别从支撑变形同建筑结构层间位移的关系、建筑结构支撑承载力、多遇地震影响下屈曲约束支撑框架的位移验算,以及罕遇地震影响下屈曲约束支撑的弹塑性位移验算方面,分析屈曲约束支撑对建筑结构抗震加固性能影响。经实验分析得出,建筑结构加入屈曲约束支撑后第一扭转周期同第一平动周期的比值降低0.14,X、Y两个方向的砌体墙同建筑结构的刚度比值降低6.9、8.0,最大顶点位移值降低15.4 mm、29.3 mm,抗震加固性能大大提高。     

新型钢板装配式屈曲约束支撑有限元分析

提出一种新型钢板装配式屈曲约束支撑,介绍了其构造和特点,采用有限元软件ABAQUS对不同数量螺栓、不同端部构造方式的6个模型进行分析。结果表明:新型钢板装配式屈曲约束支撑具有稳定的滞回耗能能力,螺栓间距应小于两倍的核心单元波长,提出的端部嵌入式构造方式对端部有较明显的加强作用。     

铝管约束轻型防屈曲支撑的实验研究

针对传统的混凝土灌浆型和全钢型防屈曲支撑质量较大,无法适用于大跨空间结构等轻型建筑的问题,本文提出一种铝管约束轻型防屈曲支撑的设计方法。在核心钢管和约束管间设置不同宽度的间隙并对部分核心钢管进行开孔,通过拉压往复试验,研究了间隙和开孔对试件性能的影响,得到构件的相关恢复力特征,并分析了试件相关参数对耗能特性的影响。结果表明,本文设计的轻型防屈曲约束支撑,滞回曲线饱满,耗能效果良好;核心钢管宜开孔且支撑间隙应设置在1 mm左右,以减轻试件端部压力并简化施工工艺。     

端部加强型双重钢管屈曲约束支撑影响因素研究

利用ANSYS软件对端部加强型双重钢管屈曲约束支撑进行单调加载,研究约束比、间厚比和径厚比等构造参数对支撑极限承载力的影响;通过APDL语言二次开发,分析临界约束比、临界间厚比和临界径厚比的取值范围。研究表明:约束比是影响屈曲约束支撑性能稳定发挥的重要因素,在不考虑初始缺陷情况下约束比不应小于1.5;当约束比满足要求时,随着内核钢管径厚比的增大,其临界间厚比上限值呈降低趋势,变化趋势接近于直线,临界间厚比应不大于0.18;约束比满足要求时,随着间厚比的增大,其临界径厚比上限值呈降低趋势,临界径厚比应不大于29。     

基于OpenSees的屈曲约束支撑混凝土框架抗震性能分析

通过有限元软件OpenSees对采用了T型钢锚固型节点的一个两层三跨屈曲约束支撑混凝土框架进行了模拟,并与试验结果对比,来验证模拟结果的准确性。在此基础上,对试验框架的原屈曲约束支撑结构体系进行抗震性能分析。结果表明:有限元分析结果与试验结果吻合良好,OpenSees可以准确的模拟屈曲约束支撑混凝土框架的受力性能;屈曲约束支撑混凝土框架具有良好的耗能性与水平承载力;屈曲约束支撑框架体系具有较好的抗震性能;屈曲约束支撑能够增加结构体系的侧向刚度,有效控制结构变形。     

罕遇地震下的屈曲约束支撑框架结构的动力响应研究

为分析支撑布置方式、刚度比、结构总层数等因素在罕遇地震下对屈曲约束支撑框架结构动力响应的影响,借助有限元分析软件SAP2000,分别对6层、12层、18层屈曲约束支撑框架结构模型进行了罕遇地震下的时程分析,详细研究了多高层结构体系的层间位移角、底层剪力、支撑内力等随支撑布置方式、刚度比、结构总层数等因素变化的规律。分析表明,倒V较单斜布置更能有效降低底层剪力、增大支撑轴力、降低层间位移角,从而降低结构的地震响应,更有利于结构消能减震;随着结构总层数的增大,支撑的屈服层数呈现出增多的趋势;刚度比七为2—4时,能使较多层数的屈曲约束支撑参与到消能减震的过程之中,较好地实现抗震设防目标。     

建筑变形后幕墙结构屈曲破坏临界荷载研究

为解决传统建筑沉降变形中存在的幕墙结构易发生变形、稳定性较差等问题,提出建筑沉降变形中幕墙结构屈曲稳定临界荷载的研究。选取框架玻璃幕墙作为研究对象,建立玻璃面板的有限元模型,分别从X、Y、Z三个方向对玻璃面板施加平动自由度约束力,进行幕墙结构屈曲稳定临界荷载的模拟;然后在建筑底部不同节点处设置竖向弹簧,通过调节弹簧刚度模拟建筑沉降变形的竖向作用力,在此基础上,采用能量法分别计算玻璃肋的应变势能、外力势能和弹性约束势能,根据势能驻值原理计算得出建筑沉降变形中幕墙结构屈曲稳定临界荷载;最后设置不同的玻璃肋参数,选取单一变化因素进行实验。实验结果表明:在不同玻璃肋跨度和截面厚度对比下,所提方法的计算结果较为准确,且所提方法的临界荷载计算耗时低于其他方法,具有较高的实际应用价值。     

Buckling of a pervasively faulted lithosphere

We investigated the buckling response of a faulted elastic plate under horizontal compression using the finite element technique to better understand the effect of faults on the elastic behavior of a plate. We studied the effect of changes in fault spacing, depth and dip on the effective Young's modulus, buckling stress and wavelength. Our model consists of a thick elastic plate whose entire upper surface is cut by evenly spaced faults. We impose either an initial sinusoidal deformation with a fixed wavelength or a random deformation to the grid. A fault is represented as a free surface with no resolved shear stress and is allowed to slip in a specified direction using the method of slippery nodes. With the assumption of free slip on the faults, our model results represent an end member case in which the buckling wavelength and buckling stress are minimized by the presence of the faults.In our models, fault depth was varied from 0 to 75% of the plate thickness. As strain increases, the grid deforms by antisymmetric flexural folding and the initial imposed wavelength of deformation is modified such that the new buckling wavelength emerges. Our results show that the effective Young's modulus is a decreasing function of fault depth and an increasing function of fault spacing. In addition, buckling of the plate occurs at a lower stress for greater fault depths. Buckling wavelength is independent of the initial deformation wavelength however, it is modified by the presence of faults. For a plate with closely spaced faults extending through at least 75% of the plate, buckling occurs at a wavelength one half as large as that for a continuous plate. Buckling stress is not independent of the intial deformation wavelength, rather it increases slightly with increasing difference between the initial deformation wavelength and the buckling wavelength.Analytical models that approximate or ignore the effect of faulting can have large errors in calculation of the buckling stress. More importantly, modeling the observed wavelength of deformation in a faulted region with analytical solutions for continuous plates may result in a significant underestimate of elastic thickness. Fault dip does not strongly affect either the effective Young's modulus or the buckling wavelength. Thus, the buckling response should be the same for a plate cut by a low angle fault or a high angle fault.     

火灾下约束钢柱临界温度的参数分析

利用经实验验证过的ABAQUS有限元模型对轴力和弯矩共同作用下的约束钢柱进行了参数分析。以钢柱的屈曲温度和临界温度作为主要的评价指标,主要考虑了轴力荷载比、弯矩荷载比、轴向约束刚度比、转动约束刚度比、长细比和钢柱端部弯矩比等参数的影响,并且对不同参数之间的耦合性进行了分析。参数分析结果表明,轴向约束刚度的增大将会明显降低约束钢柱的屈曲温度,但是对其临界温度的影响相对较小;端部弯矩比对钢柱的临界温度影响很小;当钢柱的轴力荷载比和弯矩荷载比较小、轴向约束刚度比和长细比较大时,考虑屈曲后性能可以显著提高钢柱的抗火能力。     

Laboratory Study of Polymer Solutions Used for Mobility Control During In Situ NAPL Recovery

The use of surfactant solutions for the in situ recovery of residual NAPL in aquifers is increasingly considered as a viable remediation technique. The injection of a few pore volumes of high concentration surfactant solutions can mobilize most of the residual NAPL contacted by the solutions. However, the washing solutions'physico-chemical properties (low density and high viscosity), combined with the natural porous media heterogeneity, can prevent a good sweep of the entire contaminated volume. From the petroleum industry, it is well-known that polymer solutions can be injected following a surfactant solution slug to act as a mobility buffer and increase the overall sweep efficiency. The objective of our laboratory study is first to select and characterize polymers that would be suitable for aquifer restoration. Our experiments showed that among several polymers, xanthan gum solution rheology was made in order to predict shear rates, xanthan gum concentrations, salinity, and temperature effects on solution viscosity. The second set of experiments were made with a sand box which was designed to reproduce a simple heterogeneous media consisting of layers of sand with different permeability. These tests illustrate the xanthan gum solution's ability to increase surfactant solution's sweep efficiency and limit viscous fingering. The tests established that: (1) the injection of xanthan solution behind a surfactant solution slug decreases fluid velocity in high permeability layers and increases it in low-permeability ones, thus increasing the sweep efficiency (2) xanthan solutions eliminate viscous fingering at the polymer/surfactant solution front; (3) a xanthan solution preflush is desirable to limit surfactant solution mobility and prevent surfactant adsorption on solids; and (4) depending on site heterogeneity injection strategies should be applied to limit overriding by low-density surfactant solution.     

升—降温全过程中约束钢梁的有限元与试验分析

以轴向支撑连接方式,利用自制的加热炉对约束钢梁进行了升—降温全过程的试验研究。重点研究了钢梁的跨中挠度随温度变化的规律,以及梁端不同轴向支撑刚度和钢柱不同轴压比条件下约束钢梁的屈曲模式及其梁端轴向支撑的破坏形态。基于ANSYS有限元软件,采用温度场和结构耦合中的间接法,对升-降温全过程中的约束钢梁进行了有限元分析。数值计算结果与试验结果吻合较好,验证了有限元模型和参数设置的合理性。根据对比分析,讨论了我国现行钢结构防火技术规范中存在的关键问题,特别提出了钢结构抗火设计应有的内涵,为钢结构抗火研究提供了新的思路。