带PEC柱钢板剪力墙结构(弱轴连接)抗震性能有限元分析

为研究边缘柱为部分外包混凝土组合柱的钢板剪力墙结构(弱轴连接)的抗震性能,使用有限元软件ABAQUS完成1榀边缘柱为H型钢柱、5榀边缘柱为PEC柱的钢板剪力墙结构(弱轴连接)在循环荷载作用下的有限元数值模拟,得到结构的应力分布、破坏模式、滞回曲线、耗能性能、骨架曲线以及刚度退化曲线,并完成了1榀带PEC柱的钢板剪力墙结构(弱轴连接)的试验,验证了有限元模拟的正确性.分析表明在钢板剪力墙结构中(弱轴连接),将PEC柱作为剪力墙的边缘框架柱,同样可以很好的约束屈曲后的钢板剪力墙,使其充分发挥屈曲后的性能,显著提升整体结构的抗侧刚度、承载力以及耗能性能.

带可替换腹板连接型耗能梁段的恢复力模型研究

带可替换耗能梁段的偏心支撑钢框架具有震后修复方便、经济等优点,但目前国内外学者对该类型的研究很少。为此,设计16组与偏心支撑钢框架采用螺栓连接的腹板连接型耗能梁段,并对16组试件进行数值模拟分析,讨论截面尺寸、耗能长度、加劲肋间距、加劲肋布置以及综合参数等变化参数对腹板连接型耗能梁段在低周往复荷载作用下的滞回性能、骨架曲线的影响,建立腹板连接型耗能梁段简化的恢复力模型。结果表明,影响腹板连接型耗能梁段耗能的主要参数是截面尺寸,建立的恢复力模型与模拟的骨架曲线对比吻合较好,可以为此类耗能梁段弹塑性分析作为参考。

轴心受力H型钢PEC组合柱承载能力分析

近年来国内对型钢混凝土组合结构的研究应用已经非常广泛,但就型钢混凝土部分外包组合柱的研究仍较少。为了研究H型钢混凝土组合截面部分外包组合柱(PEC组合柱)的极限承载力、稳定性及刚度,利用有限元ANSYS软件,对3组共18根构件(12根PEC组合柱,6根H型钢柱)进行单向轴心受压模拟试验,观察了试件加载后的变形情况及截面应力云图,提取数据绘制出型钢对混凝土的约束曲线。根据模拟结果分析了试件的强度承载力、稳定性承载力及刚度等力学性能。为了验证模拟的可靠性,选取1 m不同截面的两根PEC组合柱进行轴向加载试验。结果表明:PEC组合柱具有较好的变形能力;PEC组合柱的强度承载能力、稳定性及刚度比单独型钢柱均有提高;混凝土对防止型钢柱的局部屈曲起良好作用;型钢对混凝土的约束能力随型钢的高宽比的减小而增加;试验结果与模拟结果吻合较好,证实了模拟的可靠性。研究为后续的试验研究提供了合理的理论依据和参考。

带接触环的双钢管约束屈曲支撑有限元分析

约束屈曲支撑因在受拉和受压时都可屈服而不屈曲,在弱震作用下就可能提早屈服耗能,保护主体结构不受破坏,在强震作用大量吸收能量,提高结构安全度.对双钢管约束屈曲支撑进行改造,在内核中部和端部增设接触环.对该支撑进行有限元数值模拟.结果表明,这种防屈曲支撑具有良好的耗能能力和受力性能,改善了常用防屈曲支撑所出现的连接困难等问题.

部分外包混凝土加固后H型钢柱的轴压性能试验

对普通H型钢框架柱进行部分外包混凝土加固后,形成型钢部分外包混凝土组合柱(PEC柱).通过对2种截面型钢的6根PEC柱试件进行单向轴压试验,分析了3种不同的构造形式下PEC柱的荷载-位移曲线、承载能力、刚度、延性、破坏模式等力学性质.结果表明:PEC组合柱具有较高承载能力和刚度;与另外2种构造形式相比,设置了拉结筋的试件具有更高的承载能力和刚度,可以更好地约束混凝土与型钢的相对滑移,并有效地约束了H型钢翼缘的屈曲,提高了混凝土承载力的贡献效果;在框架柱中设置了拉结筋后,由于在加载过程中柱子的屈服位移增大,极限位移减小,所以其延性有所降低.

带改进型双钢管约束屈曲支撑的钢框架力学性能分析

基于Opensees程序对原框架和增设改进型双钢管约束屈曲支撑加固的钢框架进行Pushover分析和非线性时程分析,对两者的抗震性能进行比较。得出以下结论:加固后的钢框架刚度和强度明显提高,顶层侧移比减小而底部剪力比增加较小;地震作用下,加固后的框架破坏程度远小于原框架,所产生的塑性铰主要集中在中间跨梁和支撑处,避免了其他构件发生破坏。说明对原框架增设改进型双钢管约束屈曲支撑加固,可提高结构的抗震性能。

冷弯薄壁C型钢PEC柱的承载能力分析

为研究冷弯薄壁带肋C型钢部分外包组合柱(PEC柱)的轴心受力性能,采用非线性有限元分析软件ABAQUS对2组14根带纵向折角肋的冷弯薄壁C型钢PEC柱进行模拟分析,通过模拟得到冷弯薄壁带肋C型钢PEC柱的破坏模式、承载能力、荷载-位移曲线和应力分布.结果表明:混凝土使冷弯薄壁C型钢的屈曲破坏得到很大程度的缓解;冷弯薄壁C型钢对混凝土的约束使混凝土强度得到充分发挥;冷弯薄壁C型钢的强度、刚度和稳定性明显提高.

带接触环的双钢管约束屈曲支撑的恢复力特征分析

带接触环的双钢管约束屈曲支撑(TBRBs)是一种新型的约束屈曲支撑,是对双钢管约束屈曲支撑的改进.基于有限元理论,建立带接触环的双钢管约束屈曲支撑的有限元模型,通过详细计算与分析,表明这种约束屈曲支撑具有良好的耗能能力和恢复力特征,而且改善了常用约束屈曲支撑所出现的连接困难等问题.

端板连接剪切型可替换独立耗能梁段的恢复力特性

运用有限元软件ABAQUS对8个不同参数的可替换独立耗能梁段进行数值模拟,得到耗能梁段的剪切承载能力、滞回性能、耗能能力、骨架曲线刚度和延性.结果表明:耗能梁段的剪切承载能力比较稳定;滞回曲线饱满、呈梭形,可替换耗能梁段具有良好的耗能能力;试件骨架曲线的形状与单调荷载作用下的荷载-位移曲线形状相似,都经历了弹性段、线性强化段以及承载力下降段;可替换耗能梁段刚度随着梁段长度的增加以及截面尺寸的减小出现了一定程度的退化,加载初期的刚度退化最明显.研究结果为偏心支撑钢框架耗能梁段的分离式设计奠定了基础.

带PEC柱的钢板剪力墙结构抗震性能试验研究

为了解决薄钢板剪力墙结构中框架柱易发生破坏而失效的问题,将强度高、刚度大的PEC柱引入薄钢板剪力墙结构,作为竖向边缘构件形成PEC-SPSW结构,分别对1榀带H形钢柱、2榀带PEC柱的钢板剪力墙结构,进行了低周往复荷载作用下的抗震性能试验研究。通过分析该结构的承载力、初始刚度、耗能能力、应力分布及破坏模式,得到了带PEC柱的钢板剪力墙结构具有更好的抗侧刚度、承载力和耗能性能。PEC柱构件对薄钢板有更好的锚固约束作用,从而使得薄钢板充分发挥屈曲后强度作用,带PEC柱的钢板剪力墙结构有更好的发展前景。

双钢管约束屈曲支撑的有限元分析

双钢管约束屈曲支撑由外套管和内核管组成.在外套管的约束作用下支撑在受拉和受压时性能基本相同,弱震作用下就可能提早屈服耗能,保护主体结构不受破坏,强震作用大量吸收能量,提高结构安全度.基于有限元理论,建立双钢管约束屈曲支撑的有限元模型,对该支撑进行详细地计算与分析,全面掌握构件的强度和耗能特性,为约束屈曲支撑在结构中的应用提供了参考意见.

带可替换耗能连接偏心支撑钢框架单调加载的受力性能分析

带可替换耗能连接的偏心支撑钢框架的框架梁由耗能连接和框架梁两部分构成,耗能连接具有震后替换方便、造价低等特点.采用Abaqus软件对10榀带可替换耗能连接的偏心支撑钢框架进行数值模拟.模拟中对该偏心支撑钢框架施加单调荷载,分析不同参数下可替换耗能连接及整个框架的承载能力、变形能力等力学性能.分析结果表明:带可替换耗能连接的偏心支撑钢框架能够很好地将结构的塑性变形集中在此耗能连接上,因此带有这种耗能连接的偏心支撑钢框架具有较高的承载力、延性、初始刚度,并且应力和应变分布较均匀.

部分包裹混凝土柱加固钢框架结构的非线性分析

部分包裹混凝土组合柱(PEC柱)表现出型钢强度高和混凝土抗压能力强等优点,具有良好的抗震性能。此次分析以原框架结构为原型,阐述了采用PEC柱加固所具有的优势。对原框架以及采用PEC柱加固后的框架,通过结构分析软件SAP2000进行静力非线性分析和非线性时程分析,对两种框架的抗震性能和结构的破坏情况进行对比分析。结果表明:框架经过加固后其强度和刚度均有所提升;地震作用下,框架经过加固后其破坏情况明显减小,塑性铰主要集中在底层梁上。

带PEC柱钢板剪力墙抗侧刚度的分析

为了解决带部分外包混凝土柱钢板剪力墙的边缘框架与钢板剪力墙之间的刚度匹配问题,本文对边缘框架和钢板剪力墙抗侧刚度进行理论计算,采用叠加的方法给出了带部分外包混凝土柱钢板剪力墙结构在单向荷载作用下各阶段的抗侧刚度。通过Abaqus软件建立8组不同钢板厚度的有限元模型,分析了不同钢板厚度对整个结构抗侧刚度的影响,并设计了一榀1/3缩尺的带部分外包混凝土柱钢板剪力墙试件,对其进行单向加载试验,将试验结果、理论计算和有限元模拟得到的抗侧刚度进行对比。结果表明:通过对结构抗侧刚度理论计算值、有限元模拟值和试验值的对比,3个值的误差均在10%以内,验证了理论推导的公式的正确性;得出内嵌钢板的高厚比在350~560内,带部分外包混凝土柱框架的约束可以充分发挥钢板剪力墙的抗侧性能。

住宅楼发生火灾后的鉴定及加固

通过对建筑物烧损构件表观现象进行观察,用回弹法检测混凝土构件的碳化深度和混凝土强度,用超声法检测损伤层厚度,使用钢筋位置测定仪对其钢筋数量与保护层厚度进行了检测,根据《火灾后建筑结构鉴定标准》对检测数据进行了分析,对在火灾中烧损的钢筋混凝土梁、柱、楼板和剪力墙进行了烧损等级的评定,以鉴定评定等级为依据,利用对原过火面积剔凿损伤层后采用高强聚合物砂浆修复、外粘型钢加固、粘碳纤维布加固的加固方法对损伤构件进行了补强处理,经过最后的计算发现结构的强度达到了国家标准所规定的设计强度,满足加固的要求。

BRB在既有网架结构加固中的应用

通过对天水木网架结构的静力和动力分析,对不满足的构件采用双钢管约束屈曲支撑进行加固。利用ABAQUAS有限元程序对网架加固前后分别建立模型,进行有限元静动力分析,对比分析结果,得出了采用BRB加固网架结构杆件稳定性和刚度不足是一种有效的方法。

单向加载下带铸钢连接件的防屈曲支撑的参数分析

铸钢件拥有良好的延性,把铸钢件引入特殊中心支撑中代替节点板和梁柱连接,能够解决支撑节点区域脆性破坏的问题,同时可以利用其延性提高支撑的耗能性能。为研究带铸钢连接件的防屈曲支撑的力学性能,设计了17根支撑构件并建立有限元模型,分析单向加载下双钢管支撑的铸钢连接件的几何参数、铸钢连接件和内核管的轴力比、支撑初始缺陷、约束刚度和间隙、接触环数量等参数对支撑承载能力、应力分布、应变分布、延性和初始刚度的影响。结果表明,通过铸钢连接件和防屈曲支撑几何参数的改变能够控制支撑的受力性能和破坏模式,实现了两阶段屈服耗能,避免梁柱节点区域出现高三轴应力的现象。

基于拉力场理论的腹板连接剪切型可替换耗能梁段的极限承载力分析

针对现行规范未给出腹板连接剪切型双C槽钢可替换耗能梁段极限承载力计算方法的问题,基于Rockey拉力场理论构建了腹板连接剪切型双C槽钢可替换耗能梁段承载力的简化计算模型,推导出考虑翼缘刚度影响的腹板连接剪切型可替换耗能梁段抗剪承载力的计算公式.为了验证计算公式的可靠性,完成了14个腹板连接剪切型可替换耗能梁段数值模拟分析,并选取其中4个试件进行耗能梁段的剪切试验.结果表明:耗能梁段截面尺寸和长度比是影响其承载力的主要因素,抗剪极限承载力的增幅最高可达15.0%;计算公式结果与数值模拟结果的误差为0.09%~10.20%,与试验结果误差为3.9%~7.3%,吻合性较好,说明该公式可为简化计算耗能梁段的极限承载力提供参考.

带PEC柱的钢板剪力墙结构的耗能性能分析

为研究带PEC柱约束的钢板剪力墙结构的耗能能力,利用ABAQUS软件建立带PEC柱约束的钢板剪力墙结构的有限元模型.在单向荷载和循环荷载的分别作用下,分析和总结模型试件的荷载-位移曲线、滞回曲线、层间位移等主要力学特性.结果表明:带PEC柱约束的钢板剪力墙结构相比普通H型钢约束的钢板剪力墙结构具有较好的抗侧刚度和较高的极限强度;带PEC柱约束的钢板剪力墙结构对钢板的对角张力场有较好的锚固作用,钢板先于PEC柱屈服;带PEC柱约束的钢板剪力墙结构滞回性能稳定,滞回曲线相对饱满,具有很高的能量耗散能力.

轴压荷载下带延性铸造连接件的防屈曲支撑的力学性能

为了改善传统梁柱节点焊接残余应力较高的状况,对5个不同参数的带延性铸造连接件的防屈曲支撑进行轴压加载试验研究,分析铸造连接件耗能段长度、耗能板宽厚比、加劲肋宽厚比等参数对试件承载力、延性、刚度等力学性能的影响.结果表明:带延性铸造连接件的防屈曲支撑具有良好的承载力、延性及刚度,其承载力与连接件的耗能段长度、耗能板宽厚比成正比.这种新型支撑将结构的非弹性变形集中在延性铸造连接件上,保护了结构其余构件的安全,提高了结构的塑性变形能力.