铰接支撑双重抗侧框架及其弹塑性抗侧性能研究

基于现有分层装配柔性支撑框架,提出改进的铰接支撑双重抗震改进型轻钢框架体系.外墙转角或边墙处采用贯通式边柱,结构内部采用柱分层、梁贯通式结构设计.内部分层立柱之间设置柔性交叉支撑提供结构的初始抗侧刚度,贯通式边柱与水平贯通梁刚性或半刚性连接形成外围框架,提供后继抗侧储备并形成第2道抗侧防线.采用理论分析方法得到改进型框架梁、柱、支撑等构件初步设计方法,并基于Pushover分析改进型框架弹塑性抗侧承载性能和关键结构参数影响规律.该结构传力机制清晰,具备多重抗侧承载机制,并可基于结构力学方法有效得到结构设计准则.柔性支撑在距边柱一定距离后其位置变化不影响结构抗侧承载性能.内部分层立柱节点刚度对结构抗侧性能影响较小,实际设计中可采用全螺栓连接或限位铰接.边框梁柱连接刚度将影响外围框架刚度和结构失效机制,实际设计中宜采用加劲型螺栓连接以保证有足够的抗弯刚度.体系中各节点均可在保障结构性能条件下采用螺栓连接以实现全装配化建造.

钢支撑及框架-中心支撑双重抗侧力体系研究现状、不足及改进

本文在总结钢支撑滞回性能及高层双重抗侧力体系研究现状的基础上,分析了现象学、物理学及有限元3种钢支撑模拟方法的优缺点,并针对现有支撑模拟方法及支撑疲劳累积损伤研究的不足提出了可行的改进方法。分析了框架-中心支撑双重体系研究中若干关键性问题之后,指出了我国《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)等有关规范中关于双重体系设计相关条款存在的分歧及不足,并提出了通过双重结构体系在罕遇地震下的反应特性模拟分析来统一认识的建议。

三种中心支撑不同布置对平面钢框架抗侧性能影响分析

本文通过分析不同中心支撑布置对结构单元抗弯、抗剪刚度的影响,针对支撑布置水平夹角对结构单元抗剪刚度的影响,提出支撑与水平方向的夹角宜控制在30°~50°;针对三种不同中心支撑类型不同布置对结构抗侧性能的影响进行对比分析,结合SAP2000结构分析软件,计算了三种中心支撑不同布置位置下的结构最大侧移,研究了中心支撑布置对钢框架结构抗侧刚度的影响,为钢框架结构的设计提供参考。

支撑布置对钢框架结构抗侧刚度的影响

纯钢框架建筑结构体系刚度较小,层间位移起主要控制作用,设置支撑体系可有效地提高结构的整体抗侧刚度,减少结构用钢量。以广泛应用的多高层钢框架支撑结构为对象,通过计算不同支撑类型及支撑布置方式下钢框架支撑结构的顶点位移,研究了支撑形式对多、高层钢框架结构抗侧刚度的影响。研究结果表明,对于不同的支撑类型,支撑沿竖向集中布置于中间跨的钢框架结构抗侧移刚度好于将支撑布置在边跨以及其他跨上。对于相同的支撑布置方式,不论是中心支撑,还是偏心支撑,在抗侧刚度和经济性方面,人字形支撑框架均好于单斜杆支撑框架。

基于抗侧刚度比的防屈曲支撑组合框架优化研究

针对某26层设置了防屈曲支撑的钢管混凝土组合框架的benchmark模型,以振型分解反应谱法作为基础算法,编制了基于遗传算法的优化程序,通过改变结构各层的抗侧刚度比,对设置防屈曲支撑的钢管混凝土组合框架结构进行了防屈曲支撑截面面积的优化设计,对以变化抗侧刚度比设计的结构和以固定抗侧刚度比设计的结构进行了弹性阶段和弹塑性阶段的地震响应对比分析。结果表明：以变化抗侧刚度比设计的结构能在不减弱抗震性能的同时,减少48%的防屈曲支撑用量。在罕遇地震作用下,以变化抗侧刚度比设计的防屈曲支撑的耗能比例达54.98%,充分发挥防屈曲支撑的塑性变形能力消耗地震能量,起到保护框架梁、柱的作用。

预应力巨型支撑-钢框架结构中钢框架基础抗侧刚度研究

目的研究新型结构形式———预应力巨型支撑-钢框架结构体系中钢框架所须具有的基础抗侧刚度以及钢框架与拉索的最佳匹配范围.方法理论分析后采用SAP2000建立不同结构尺度的二维结构模型,变化框架相对抗侧刚度,进行几何非线性有限元分析.结果钢框架所须具有的基础抗侧刚度大致为2.5倍的层间位移角设计目标值所对应的抗侧刚度;当钢框架的抗侧刚度大致为2倍的层间位移角设计目标值所对应的抗侧刚度时,配以相应的巨型支撑后,预应力巨型支撑-钢框架结构的整体用钢量最省.结论预应力巨型支撑-钢框架结构体系中,钢框架与拉索各提供设计要求的抗侧刚度值为50%时,技术经济效果最佳.

预应力巨型支撑-钢框架结构抗侧移性能研究

在当前的工程建设中,预应力钢结构以其技术先进、经济合理、安全适用,应用前景广阔。本文利用有限元分析软件SAP2000研究对比了预应力巨型支撑-钢框架结构与纯钢框架结构、巨型支撑-钢框架结构的抗侧移性能;从集中荷载模式和均布荷载模式两方面对预应力巨型支撑-钢框架结构的侧移模式进行了分析;并运用数值模拟手段研究了支撑的预应力与结构抗侧刚度的关系等关键问题,并得出了相应的结论,可为预应力巨型支撑-钢框架结构的设计和加固提供一些参考依据。

拉索直径对预应力巨型支撑-钢框架结构抗侧性能的影响

通过有限元建模分析,研究了拉索直径对预应力巨型支撑-钢框架结构抗侧移性能的影响;着重研究了拉索直径、预拉力和最大层间位移这几个参量之间的相互关系,并推导了最大层间位移关于拉索直径的拟合公式。经算例验证,该公式具有较好的适用性和精度。文章的相关研究结论可为预应力巨型支撑-钢框架结构拉索直径的优化提供参考依据。

装配式门形支撑钢框架抗侧刚度理论分析

装配式门形支撑钢框架结构(P-SFG)体系是由支撑体系和铰接钢框架组成的可用于低层房屋的一种快速建造钢结构体系,支撑体系承受水平荷载,铰接框架承受竖向荷载,是一种承重与抗侧功能相分离的新型结构形式。抗侧刚度的计算是该体系推广应用的关键,为得到该体系抗侧刚度计算式,依据结构力学基本假定,通过PSFG体系简化计算模型,给出抗侧刚度计算式,利用有限元软件ABAQUS进行验证,给出了计算式的修正系数,并从工程角度对计算式进行了简化。结果表明:P-SFG体系传力途径明确,节点构造简单,便于装配化施工,具有良好的承重和抗侧性能;理论公式计算与有限元分析结果吻合,因此所提出的抗侧刚度简化计算式可用于结构计算与分析。

抗侧刚度比对防屈曲支撑钢框架结构地震响应和能量分配的影响

针对防屈曲支撑钢框架结构,建立了合理的弹塑性分析模型,选取了抗侧刚度比这一能够同时反映防屈曲支撑和框架结构特性的参量,分别对处于弹性状态及进入弹塑性状态的防屈曲支撑钢框架结构,进行了非线性时程分析并计算了结构的各项能量响应,同时还系统研究了抗侧刚度比对其能量输入和能量分配及地震响应的影响规律,并分析了抗侧刚度比的合理取值.

框架-剪力墙结构双重抗侧力体系设计方法研究进展及展望

近年来,框架-剪力墙结构作为一种双重抗侧力体系,得到了越来越广泛的应用。基于国内对框架-剪力墙结构双重抗侧力体系的研究,总结了框架-剪力墙结构在框架倾覆力矩的计算、框架二道防线剪力调整及大震弹塑性性能等方面的成果,指出:“改进轴力法”及“统一解方法”可以较为准确地计算底部框架承担的倾覆力矩;刚度特征值是影响框架层剪力分配的重要指标,框架层剪力调整时框架梁内力可不做调整;现有的大震弹塑性方面的分析结果并不一致,需统一性能指标并加强试验研究。展望了该结构体系有待进一步研究的问题,包括底部框架倾覆力矩的比例界限问题、框架层剪力的实用调整方法,以及新型单重抗侧力体系的研究等。

摩擦型耗能支撑钢框架结构抗侧力性能

将某六层高级住宅作为研究对象,设计了2个单跨两层钢框架结构试件,将其中一个试件嵌入摩擦型耗能支撑,另一个试件无嵌入,为普通试件。给出选用钢材的力学性能指标,介绍了试件的加载方法。对摩擦型耗能支撑钢框架试件的破坏情况进行分析。将侧移角达到1/50看作钢结构的破坏状态,对摩擦型耗能支撑钢框架结构和一般钢框架结构试件的抗侧承载力、抗侧刚度、延性、应力分布与变形进行测试。结果表明,摩擦型耗能支撑钢框架结构有很高的抗侧力性能。

人字撑-钢框架弹塑性抗侧性能的精细化研究

为了研究人字撑-钢框架双重抗侧力结构体系中受压支撑屈曲后的剩余强度、框架抗侧强度对结构体系抗侧性能的影响以及结构体系的最大抗侧承载力等问题,在考虑现行规范相关规定的基础上,设计50个典型人字撑-框架结构算例,开展弹塑性抗侧性能的非线性有限元分析.研究组成结构体系的2个子结构支撑架和框架在整个抗侧过程中的性能及其对结构体系总的抗侧性能的影响.结果表明,结构体系的抗侧性能在压撑屈曲后存在快速下降,框架的相对强弱对下降幅度具有重要的影响;框架与支撑的极限承载力之和不能作为结构体系的抗侧承载能力.根据计算结果提出人字撑横梁承受的不平衡力的改进计算方法.

双重弯剪型抗侧力结构的屈曲及其二阶效应

该文采用连续模型对刚度和轴力均匀的双重弯剪型抗侧力结构的屈曲进行分析,得到了计算临界荷载的精确公式。公式表明:双重抗侧力结构总的临界荷载是两个结构作为独立结构时各自临界荷载的简单相加,与竖向荷载在两个结构上的分布无关。对在均布水平荷载和顶端竖向集中荷载共同作用下的双重弯剪型结构进行了二阶分析,得到了弯曲侧移、剪切侧移、总侧移及其两个结构中的弯矩的二阶效应放大系数,并提出了简化计算公式。该公式用于顶部侧移计算非常精确,用于下部侧移计算精度良好且偏于安全;该公式也可以用于子结构整体弯矩的计算,子结构是框架的情况下也可以用于框架柱柱端弯矩的放大计算,在下部2/3高度范围内偏于安全。整个解析解的推导过程表明,这些放大系数也与竖向荷载在两个结构上的分布没有关系。

斜杆支撑框架作抗侧力构件在框轻住宅建设中的应用

框轻住宅以其建筑自重轻、有效面积大、抗震性能好、节能、施工周期短等优势,越来越受到人们的欢迎。天津市建筑材料工业设计院从1975年开始设计建成第一栋框架轻板试验建筑以来。

防屈曲支撑组合框架优化设计与抗震性能分析

目的以抗侧刚度比为设计变量,对设置防屈曲支撑的某18层钢管混凝土组合框架Benchmark模型进行优化设计与抗震性能分析.方法编制了基于遗传算法的优化程序,考虑以结构最大层间位移角、基底剪力为约束条件,在抗震性能不变的前提下优化防屈曲支撑的截面面积,以及考虑防屈曲支撑总截面面积为约束条件,在支撑用量相同的前提下,改善结构的抗震性能两种设计方案.结果在防屈曲支撑总用量不变的前提下,以变化抗侧刚度比设计的结构能够减少结构29%的最大层间位移角,减少4. 3%的最大层间剪力;在抗震性能不变的前提下,以变化抗侧刚度比设计的结构能够减少44%的支撑用量,其防屈曲支撑的耗能比例达78%.结论两种优化方案设计的结构均充分发挥防屈曲支撑的耗能能力,较优化前的结构更能保护框架梁、柱免受破坏.

多、高层钢结构支撑的布置方式对框架侧向刚度的影响

高层钢结构的结构形式多种多样 ,其中以撑系框架最为常用。建立了典型的钢框架模型 ,通过计算支撑布置方式相同的 6层和 2 0层框架的顶点位移 ,考察竖向支撑对不同高度框架的承载能力和侧移刚度的影响 ,以及相同高度下 ,支撑方式不同对框架的承载能力和侧移刚度的影响。在此分析的基础上 。

抗侧刚度比对限制屈曲支撑抗震性能的影响

介绍了一种新型耗能钢框架结构支撑——限制屈曲支撑(BRBs),定义了BRBs与钢结构框架的名义抗侧刚度比R,建立了几何计算模型,并采用ANSYS有限元软件对其进行振型分解反应谱法和时程分析计算。然后,对计算结果进行分析,得出了名义抗侧刚度比R的变化对结构抗震性能的影响规律,总结出了多高层建筑刚度比的最佳取值范围。本文结论可为限制屈曲支撑结构设计提供参考依据。

多层剪切型支撑钢框架整体稳定性的解析算法研究

剪切型支撑钢框架整体稳定计算需考虑钢框架与剪切型支撑之间的相互作用,还需要考虑同层柱间的相互支援以及层与层之间的支援作用,规范计算长度系数法无法考虑这些因素可能会造成不合理设计。提出了一种计算多层剪切型支撑钢框架整体稳定性的解析算法,首先分析了支撑刚度与结构临界承载力之间的关系,推导了层临界支撑刚度计算公式,接着利用弹簧-摇摆柱力学模型推导了任意支撑下框架柱临界刚度比系数计算公式,然后将各楼层的有效抗侧刚度及荷载刚度进行楼层间的组装,将求解剪切型支撑钢框架的临界承载力转化为求解结构的楼层有效抗侧刚度,最后基于轴力权重加权平均的方法推导了可直接求解多层剪切型支撑钢框架临界承载力的计算公式,该公式能够判断结构的薄弱层,可以定量地计算楼层之间相互支援程度,有效地弥补规范尚无法求解弱支撑钢框架柱计算长度系数的不足。

钢支撑布置方案对掉层框架结构抗震性能影响研究

为了研究钢支撑不同布置方案对掉层框架结构抗震性能的影响,本文设计了一多层和一高层掉层框架结构,分别对其考虑不同的支撑布置位置和支撑与掉层框架间的抗侧刚度比,并在SAP2000中通过弹性反应谱分析和动力弹塑性时程分析进行了研究。分析结果表明合理布置的钢支撑能够使结构上接地层剪力分布更加均匀,使结构扭转位移比和层间位移角明显降低,使结构构件出铰情况得到改善。为使钢支撑充分发挥其性能,本文建议支撑在平面上宜沿掉层框架结构掉层部分外侧两个角柱的两个主轴方向分别布置,在立面上宜从下接地端开始向上连续布置到结构顺坡向和横坡向的薄弱层位置;钢支撑-掉层框架结构经济合理的抗侧刚度比范围宜取0.5~1.5。