钢框架-钢板剪力墙结构抗震性能研究

基于等效拉杆理论,对3组不同高度的钢框架-钢板剪力墙结构进行动力时程分析,研究了结构的层间侧移角、塑性铰出现顺序和外框架与支撑架的剪力分配等指标。结果表明:设计合理的钢框架-钢板剪力墙结构符合双层抗侧力体系设计原则。钢板剪力墙进入弹塑性状态后其支撑架的刚度并不明显退化,结构在各级地震下的外框架与支撑架的剪力分配比例较为稳定。另外,其剪力分配比例受其结构失稳类别的影响,一般情况下,外框架分配的剪力随结构高度的增加而增加。     

摩擦摆支座隔震结构实用设计方法

本文以9度区某高层建筑为背景,重点介绍摩擦摆支座隔震的工作原理、设计参数以及设计流程和方法。分别采用铅芯橡胶支座和摩擦摆支座方案进行了隔震设计,以两种方案的隔震层力学简化模型的相似性为基础,比较两种隔震设计方案的异同,通过时程分析方法比较了两种隔震方案的隔震效果。研究结果表明,尽管两种支座特点迥异,但只要控制隔震层力学参数相似,便能得到相近的减震效果。     

结构内设备的摩擦摆隔震响应分析

基于系统耦和振动微分方程，分析了结构内摩擦摆隔震设备的响应规律和隔震效果。计算结果表明，经过合理设计的摩擦摆系统能够显著控制设备的地震绝对加速度响应从而有效提高设备的抗震可靠度。     

摩擦摆基础隔震结构双向地震反应分析

采用双向耦合力学模型模拟摩擦摆支座的双向耦合效应,对摩擦摆基础隔震结构进行了单向和双向地震反应对比分忻,分析表明在双向地震作用下结构各层的加速度反应较小,隔震层的层间位移较大,而上部结构的层间位移较小,并且在双向地震作用下,支座的最大位移明显大于单向地震作用时的支座最大位移,因而应考虑双向地震作用对摩擦摆基础隔震结构地震反应和隔震支座性能的影响。     

摩擦摆基础隔震结构多维地震反应分析

对摩擦摆基础隔震结构进行了单向、双向和三向地震反应对比分析,表明考虑双向水平地震动时摩擦摆基础隔震结构的支座位移增大,而结构的加速度和楼层剪力减小,其中对支座位移和结构加速度影响较大;考虑竖向地震动时摩擦摆基础隔震结构的支座位移略有减小,而结构的加速度和楼层剪力增大,其中对结构加速度影响较大.因而,在进行摩擦摆基础隔震结构地震反应分析时,应考虑多维地震动的影响.     

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。     

摩擦摆隔震结构地震反应谱的计算分析

探讨了摩擦摆基底隔震结构的地震反应谱规律。采用上部结构-摩擦摆两质点模型并利用系统振动微分方程，计算绘制了设计参数(质量比、摩擦系数、滑道半径)不同取值下上部结构的绝对加速度、侧向位移和基底水平滑移反应谱。结果表明：摩擦摆系统对刚度较大的上部结构具有良好的隔震效果。摩擦系数对上部结构的加速度反应、层间水平侧移和系统滑移均有较大的影响，质量比的影响次之．而滑道半径仅对系统滑移有较为显著的作用。     

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...     

钢网格框架墙抗震性能试验研究

本文针对大跨度公共建筑提出一种新型钢结构承重外墙,按实际工程中的一榀墙架进行1∶1仿真建模并进行低周反复加载试验。分析了墙架的受力过程和破坏模式,并对构件的滞回性能、承载能力、延性、耗能能力等抗震性能指标进行了研究,试验中梁端及柱端截面处的应变值、整榀框架墙的荷载—位移滞回曲线及骨架曲线与有限元分析的数值吻合的均较好。试验表明此种新型钢结构承重外墙在往复荷载作用下具有良好的承载能力,耗能能力以及变形恢复能力,抗震性能良好,破坏形式表现为墙架顶部T形梁出现面外屈曲而引起的局部破坏。有限元分析中分别改变墙顶T型梁和层间H型梁的截面考虑了两者刚度的变化对墙架抗震性能的影响,研究表明墙顶T型梁截面刚度的提高对改善墙架的抗震性能效果明显,层间H型梁的刚度提高对改善墙架抗震性能效果不明显。     

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.     

局部隔震结构的抗震性能分析

基础隔震是提高结构抗震能力的一种有效措施。近十几年各国学者对此进行了许多研究,已提出一些实用的基础隔震形式。本文对它们的抗震性能进行了总结,同时根据结构动力分析的基本概念,提出了局部隔震结构形式。它由主、附两个结构组成,附属结构设置隔震层,因而它的自重可用来产生摩擦力,消耗地震动传给结构的能量;主体结构不设隔震层,因而它的侧向刚度可限制整个结构产生过大侧向位移。为定量研究此结构形式的抗震性能,本文利用随机振动的离散分析方法计算了它在地震动激励下的随机响应,结果表明它较整体隔震形式具有明显的优越性。     

适用于村镇房屋的新型摩擦摆隔震性能试验研究

针对村镇房屋隔震设施薄弱的问题,本着低成本、易施工的原则,设计了一种玄武岩纤维混凝土材料的摩擦摆隔震支座。将该新型支座与传统钢制摩擦摆支座进行拟静力试验,研究了该新型支座在相同的竖向荷载作用,不同频率下的干摩擦和润滑摩擦两种工况的支座的滞回性能,得出了该新型支座的基本力学性能,通过利用SAP2000有限元模型对采用该新型支座的隔震结构进行了动力时程分析,并且将该新型支座与传统钢制摩擦摆支座在滞回性能、构造方式和经济性三方面进行对比分析。结果表明:玄武岩纤维混凝土摩擦摆支座的滞回性能略低于钢制摩擦摆支座滞回性能,该支座隔震效果显著且易模性好,便于施工,造价低廉,适用于低层村镇房屋隔震设计与施工。     

远场长周期地震动下高层摩擦摆基础隔震结构的减震性能

高层摩擦摆基础隔震结构在远场长周期地震动长持时的长周期成份作用下,尤其是类谐波成份作用下,隔震层上部结构的减震性能将可能无法得到保证,且摩擦摆支座亦可能产生超限变形。为此,远场长周期地震动作用下高层摩擦摆基础隔震结构的减震性能需进一步探讨。通过一幢框架-核心筒高层摩擦摆基础隔震结构的非线性地震响应分析,揭示远场长周期地震动,尤其是在类谐和长周期地震动下框架-核心筒高层摩擦摆基础隔震结构的地震响应规律。提出在隔震层增设黏滞阻尼器对结构的地震响应进行控制。结果表明:摩擦摆隔震不能满足结构在远场类谐和长周期地震动作用的减震要求,而且还将放大其作用下结构的非线性响应;组合隔震结构能较有效地控制长周期地震动、特别是远场类谐和长周期地震作用下隔震层上部结构以及隔震层的弹塑性地震响应,尤其可显著减小隔震支座的最大变形,使其不超越隔震支座的容许变形值。     

钢框架-混凝土抗侧力结构的抗震性能研究

在双重抗侧力结构体系中,地震作用主要由支撑框架或剪力墙等抗侧力结构承受,框架则主要承受竖向荷载,但是对框架的水平抗力也有具体要求。我国规范和美国规范对钢框架-剪力墙结构中框架应该承担的剪力有不同的规定,并且给出相应的抗震校核方法。此外,人们需要了解在混合结构中减少柱的数量对结构抗震性能的影响。为此,本文进行了2种钢-混凝土混合结构地震响应的有限元分析,并且考虑了柱距的变化,得到了轴压比的变化规律,对由两国抗震校核方法的计算结果进行了对比,提出了相关的设计建议。     

摩擦耗能钢框架刚塑性抗震设计方法的研究

基于强震下摩擦耗能钢框架的能量转化机制,发展了一种结构基于性能刚塑性抗震设计方法。将预设的耗能部位(梁柱塑性铰及摩擦耗能元件)假定为理想刚塑性,其它部位为刚性,采用刚塑性模型来预测结构地震反应。以预控的塑性机构及位移限值作为性能目标,考虑结构的P-Δ效应,根据能量相等原则,将结构等效为刚塑性单自由度体系,运用刚塑性位移反应谱完成结构内力计算,最后通过9层的摩擦耗能钢框架进行设计,并运用pushover分析和非线性动力分析进行了验证,结果表明该方法具有满意的精确度。     

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。     

T型钢连接整体钢框架的抗震性能研究

T型钢连接具有造价低、安装方便等优点,是刚度最大的半刚性连接之一。为了研究T型钢连接整体钢框架的抗震性能,进行了一个两层单跨单开间钢框架模型的拟动力试验,研究了T型钢连接钢框架在El Centro波和宁河天津波作用下节点区域的应变变化、层间位移反应和荷载反馈,分析了钢框架在弹性范围内的变形能力、承载力和抗震能力。试验结果表明,T型钢连接钢框架在弹性范围内具有较好的变形能力、承载能力及良好的抗震性能。研究结论可供工程应用参考。     

结构质量对半刚性连接钢框架抗震性能的影响

为了对半刚性连接钢框架进行更好的抗震设计以及加快其在工程中的应用,本文对两种不同质量的T型钢连接钢框架模型进行了拟动力试验,通过对比分析两种钢框架在地震作用下的应变、位移和荷载的变化情况以及滞回性能,研究质量对T型钢连接钢框架抗震性能的影响。试验结果表明:在一定范围内,T型钢连接钢框架模型的质量对其动力反应和抗震性能有较大的影响,减小钢框架的质量对抗震有利,同时在进行抗震设计时要考虑其合理性和经济性。     

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。     

钢筋混凝土框架填充墙隔震建筑抗震性能影响因素分析

为探讨影响钢筋混凝土框架填充墙隔震建筑抗震性能的因素,以满布填充墙RC框架隔震结构为对象,基于Perform-3D软件,建立RC框架非隔震和隔震结构非线性分析模型,分析填充墙厚度、材料及砂浆强度等因素对隔震结构地震反应及减震控制效果的影响规律。结果表明:填充墙砂浆强度等级对隔震结构的影响不十分明显,而填充墙砌块材料和墙体厚度对隔震结构的影响十分显著。采用M7.5砂浆、24砖砌体填充墙对于减小隔震上部结构的地震反应、获得最优减震效果都很有利。此外,与传统隔震设计方法(纯框架、上部结构线性计算)得到的减震系数0.39相比,考虑上部结构非线性和填充墙的不同参数后,减震系数均有较大变化(0.45至0.67变化),说明现有隔震设计方法得到的减震系数偏小,按此设计上部结构会使其偏于不安全,隔震设计应考虑上部结构非线性和填充墙的影响。