楼梯间抗震性能研究及提高其抗震性能的方法

对楼梯间单元的抗震性能,楼梯间对框架结构、砌体结构、框剪结构、剪力墙结构抗震性能的影响,预制楼梯的抗震性能以及提高楼梯间抗震性能的方法等研究成果进行了总结,分析了楼梯间抗震性能研究中存在的问题,提出今后应重点研究的方向和内容。

构造与设计参数对消能楼梯间减震性能的影响分析

为研究不同楼梯支座构造及阻尼填充墙厚度、阻尼填充墙砌体抗压强度、阻尼层剪切强度、减震支座剪切模量等设计参数对消能楼梯间减震性能的影响,采用ABAQUS有限元软件对4种不同楼梯支座构造、15个不同设计参数共19个消能楼梯间分析模型进行数值仿真分析。结果表明:不同楼梯支座构造中,设置减震支座可提供一定的水平、竖向刚度,改善楼梯间的屈服情况,减小梯板的竖向翘起位移,有利于地震中保持楼梯的稳定性;不同减震支座设置方案均可实现以减震支座的剪切变形消除梯板支撑效应、发挥良好耗能效果的减震目标;消能楼梯间构造简单、性能稳定,常用设计参数下均表现出良好的减震性能;阻尼填充墙厚度的增加,一定程度上增大消能楼梯间的刚度、水平承载能力;阻尼填充墙砌体抗压强度的变化对楼梯间减震性能影响较小;阻尼层剪切强度的增大将减小楼梯间的屈服位移,增大阻尼填充墙的压应力,建议采用剪切强度低的阻尼层材料;减震支座的剪切模量越大,梯板竖向翘起位移越小,减震支座剪切模量宜取0.5 MPa以上。

阻尼填充墙加固震损框架抗震性能试验研究

提出先对震损框架进行局部修复,再采用阻尼填充墙对其进行加固的阻尼填充墙加固震损框架方法,设计制作震损修复框架(CRF)、阻尼填充墙加固震损框架(CRDIWF)以及阻尼填充墙框架(DIWF)三榀足尺试件,对其进行拟静力加载试验,对比研究三个试件的滞回性能、承载能力、耗能能力与延性、破坏特征等。试验结果表明:对震损框架先进行局部修复,再采用阻尼填充墙对其进行抗震加固的方法是可行的;试件CRDIWF的抗侧刚度、承载能力、耗能能力、位移及延性与DIWF基本相当,且均比试件CRF高;阻尼填充墙实现了既定的滑移耗能机制,释放了对框架的刚度效应和约束效应;试件CRDIWF、试件DIWF的破坏特征与试件CRF一致,破坏时层间位移角为1/37,满足《建筑抗震设计规范》中罕遇地震作用下层间位移角1/50的要求,具有良好的抗倒塌能力;为保证阻尼填充墙工作机制与耗能机制的实现,阻尼填充墙砌体单元的砂浆剪切强度应大于SBS阻尼层的剪切强度。

消能减震楼梯间减震性能有限元分析

提出了改善框架结构楼梯间抗震性能的新方法——消能减震楼梯间,介绍了消能减震楼梯间的构造及其减震原理;采用ABAQUS软件分析了消能减震楼梯间、普通楼梯间、滑动楼梯间在单调静力荷载下的响应,揭示了消能减震楼梯间的受力特点,对比分析了消能减震楼梯间的减震性能。结果表明:消能减震楼梯间通过阻尼填充墙、减震楼梯消除了填充墙的刚度和约束效应、楼梯的支撑效应,填充墙、楼梯构件的受力大为降低,得到很好的保护;消能减震楼梯间全面改善了框架结构楼梯间的传力机制,避免了填充墙、楼梯对楼梯间框架梁、柱的受力性能造成不利的影响。消能减震楼梯间构造简单、减震原理明确,减震效果显著,具有广阔的工程应用前景。

填充墙平面外受力性能研究的回顾与展望

本文从试验研究与分析研究两方面对填充墙平面外受力性能进行了归纳与总结,介绍了改进填充墙平面外受力性能的主要方法,指出了当前填充墙平面外受力性能研究的不足之处,对今后应着重研究的内容和方向提出建议。

结构消能减震结合整体分析的优化设计方法

结合某9层框架结构进行消能减震设计,从对其地震波的选取到消能减震方案的初步设计再到优化进行了阐述,对比分析了结构的层剪力、层间位移角、附加阻尼比以及结构在不同地震波下的黏滞阻尼器位移以及出力等关键问题。对如何结合结构整体分析,减少不必要黏滞阻尼器的使用,从而减少工程造价优化设计进行了一定的分析。

阻尼填充墙平面外工作机制与受力性能研究

采用ABAQUS通用有限元软件,对比分析了单调静力下,阻尼层剪切强度、柔性端填充物硬度等周边约束程度对阻尼填充墙(damped infill wall, DIW)平面外工作机制与受力性能的影响,揭示了DIW平面外工作机理,给出了相关的设计建议。结果表明:平面外荷载作用下,不同周边约束程度可使DIW形成六种工作机制类型。低强度砂浆阻尼层抗压强度平均值大于1.2MPa与柔性端填充物弹性模量大于1.5MPa分别是沿墙体高度方向、宽度方向拱承载机制形成的充分条件,该情况下DIW的工作机制合理,承载能力与初始刚度最高;沿墙体高度方向看,DIW各砌体单元作近似刚体运动,平面外位移集中于中间两层阻尼层及中间层砌体单元,变形模式因约束程度不同主要呈现"二折线"、"三折线"以及介于"二折线"与"三折线"三种形式;当低强度砂浆阻尼层抗压强度平均值大于1.2MPa时,DIW的受力以沿墙体高度方向为主,而沿墙体宽度方向的影响可忽略;采用低强度砂浆作为阻尼层时,建议采用抗压强度大于1.2MPa的砂浆,柔性端填充物采用M1.5砂浆或弹性模量大于1.5MPa的材料。

换入换出不同向型换向装置换向流量误差分析

基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)理论,采用块划分网格、滑移网格与用户自定义程序(user defined function,UDF)等技术,结合流体体积函数(volume of fluid,VOF)两相流模型与RNG湍流模型对喷嘴摆动、分流器固定式换入换出不同向型换向装置换向过程实现仿真,所用网格划分方案具有网格数量少、网格质量高等特点,仿真分析换向装置换向过程喷嘴内部水流流场变化对换向流量误差的影响。结果表明:在换向装置运动重复性一致、流量表计时器计时启动延迟一致、换入时间与换出时间相同条件下,换向过程中喷嘴内部水流流场变化造成换向流量相对误差达0.002 5%。

高精度大流量开式换向装置设计与特性分析

基于瞬态启停原理,采用模块化设计方法,设计一种高精度大流量开式换入换出同向型换向装置。该换向装置由3个单一开式喷嘴旋转、分流器固定换入换出反向型换向器模块组配而成。通过研究分析该换向装置工作原理、结构与换向流量误差特性,在保证喷嘴单方向运动重复性一致、计时器计时启停延迟相同条件下,换入换出时间相同,不存在换向流量误差,无需求解最优计时器启停时刻,换向流量误差与换向速率、喷嘴内部流场特性变化、挡板的位置与形状、液滴飞溅等因素无关,适用于大流量液体流量标准装置。

带消能楼梯间框架结构抗震性能分析

采用有限元软件对带消能楼梯间框架结构、带普通楼梯间框架结构、带滑动楼梯间框架结构及空框架结构进行地震作用下的数值仿真分析,研究了消能楼梯间对框架结构抗震性能的影响及消能楼梯间在整体结构中的减震效果。结果表明:消能楼梯间同时消除了梯板的支撑效应、填充墙的刚度效应及约束效应,而未明显改变结构的抗侧刚度分布,对结构动力特性的影响很小;消能楼梯间消耗了输入结构中的大量地震能量,提供了一定的有效附加阻尼比,减小了结构的楼层剪力、层间位移,提高了框架结构的抗震性能;消能楼梯间减轻了楼梯间构件、框架梁柱等在地震作用下的损坏程度,改善了结构的屈服情况,有助于结构实现"强柱弱梁"的屈服机制。

框架阻尼填充墙平面外受力性能分析研究

通过有限元方法,对比分析普通填充墙与阻尼填充墙在平面外单调静力荷载作用下各主要构件的响应,研究阻尼填充墙平面外受力性能,揭示阻尼填充墙平面外工作机制。分析结果表明：平面外荷载作用下,阻尼填充墙出平面侧移量集中于中间两层阻尼层,从墙侧移看,阻尼填充墙出平面变形区别于普通填充墙变形模式,其为＂图7可知普通为三折线,阻尼填充墙为三折线＂变形模式;阻尼填充墙平面外工作机制具体表现为：竖直方向为拱承载机制,水平方向为砌体单元与拉结筋协同受弯工作的工作机制;在平面外受力过程中,顶层、底层砌体单元与其相邻的混凝土框架梁之间的相对滑移现象显著降低了阻尼填充墙平面外承载能力及其刚度。加强砌体单元与顶梁、底梁间的相互作用是保证阻尼填充墙平面外性能的关键。