X型中心钢支撑混凝土框架地震反应特性

为了研究X型中心钢支撑钢筋混凝土框架结构体系地震反应特性,分别对5层、8层和12层钢筋混凝土框架和X型中心钢支撑钢筋混凝土框架模型结构的动力特性和弹性地震反应进行分析,探讨X型中心钢支撑对结构侧移刚度、自振周期、水平地震作用下结构内力分布的影响。研究结果表明:在没有明显增大结构重力荷载的条件下,支撑提高了结构侧移刚度,降低了结构自振周期,减小了水平地震作用下结构侧移和层间侧移角;支撑分担了部分楼层剪力,改变了结构的内力分布特点,降低了结构构件的内力,为实现"多道设防"的抗震设计原则创造了有利条件;X型中心钢支撑对钢筋混凝土框架结构地震反应的影响随着层数的增大而有所降低,与普通框架相比,5层、8层和12层支撑框架最大层间位移角的降低幅度分别为36%,24%和20%。

高层钢框架—中心支撑结构设计研究

对高层钢框架-中心支撑结构设计过程中的跃层柱计算、拉链杆设计、钢框架节点计算、钢筋混凝土梁与钢柱连接节点设计等问题进行分析探讨,提出解决方案。同时,结合实际工程案例,证明解决方案的合理性,所得结果可供工程设计参考。

高层钢结构框架-中心支撑体系设计要点

对于高层建筑钢结构框架-中心支撑体系,在设计时应使钢柱的刚度和承载能力符合要求;保证钢梁的抗剪性能满足要求;尽量避免轴压比超过规定的限制值。基于案例工程的结构特点,从结构构造、材料选择、节点连接和抗震计算分析等方面角度,提出保证结构安全性的保护措施建议:使用钢管混凝土柱;节点选择为贯穿型板式连接。

基于预选屈服机制的钢框架中心支撑结构抗震性能化设计

以1栋9层钢框架中心支撑结构为背景,采用YJK软件建立有限元模型并进行了弹塑性分析,对塑性铰分布、可能出现的塑性耗能区和拟设定的塑性耗能区进行对比研究。结果表明:塑性铰的开展机制和预设吻合较好。设计时构件的实际性能系数满足最小性能系数,能够满足塑性耗能区应具有的延性。钢框架中心支撑结构体系整体在高烈度区滞回曲线不饱满,底层支撑破坏后,刚度退化较大,导致底层柱的损伤累计效应较大,破坏较严重。

基于屈服机制控制的中心支撑钢框架结构优化方法研究

通过对结构中不同构件承载力关系进行不等式迭代分析,建立了中心支撑钢框架结构屈服机制控制方法,结合改进的遗传算法,以结构总重为目标函数,提出了基于屈服机制控制的结构优化分析方法。通过现有试验、48个有限元模型及多个中心支撑钢框架结构实例,分别针对结构屈服机制控制方法及该文章优化方法的计算效率、准确性进行验证分析。结果表明:屈服机制控制方法能保证结构构件按照预设置顺序屈服,而在实际应用过程中,不宜选取灵敏度较高的范围边缘参数,但应在参数范围内选取外径较大的支撑截面参数避免受压支撑过早屈服;利用参数范围进行优化分析,可有效减小优化搜索初始解域,提高优化分析的计算效率。

多层不规则钢框架-中心支撑结构设计

主要介绍了一栋多层不规则钢结构办公裙房的结构设计和抗震性能分析。办公裙房地上共四层,总高度22.4m,东侧三层~屋面层局部存在16.8m的大悬挑,采用钢框架-中心支撑的结构形式。对办公裙房的结构超限情况判别,发现涉及扭转不规则、楼板不连续、竖向抗侧力构件不连续、侧向刚度不规则和局部穿层柱等多项不规则项。选用多种软件建立结构三维模型进行小震计算分析,并对结构在设防地震及罕遇地震作用下的抗震性能进行了补充分析。对关键结构构件设定合理的抗震性能目标,对受力薄弱环节进行了补充验算并采取合适的加强措施。结果表明:办公裙房结构的各项计算指标均满足要求,不规则项得到有效控制,抗震性能良好,结构安全可靠。

中心支撑钢框架结构基于性能的塑性抗震设计

根据功能平衡原理,提出了一种中心支撑钢框架结构基于性能的塑性设计方法。预先选定目标侧移和屈服机制,根据功能平衡方程即可得到结构的设计基底剪力。采用塑性设计法设计支撑构件和节点以便达到预期的屈服机制和性能。采用此方法对一幢6层中心支撑钢框架结构进行了设计,然后采用动力时程分析法验证了该方法的可行性,为中心支撑钢框架结构基于性能的塑性抗震设计法提供了一定的依据。

中心支撑钢框架顶部薄弱层地震倒塌现象

现行抗震规范和相关规范、规程对高层结构侧向刚度自下而上的减小幅度缺乏定量规定,仅通过非强制性条款进行了定性描述。文章通过具体算例证明了可能导致在某些设计中出现高层中心支撑钢框架顶部各层的刚度减小过快的情况,尽管满足了抗震规范和相关规范、规程的规定,但结构仍有可能出现顶部薄弱层倒塌现象;并指出应该定量地限制结构沿高度方向的刚度减小削弱幅度,以避免该类现象的发生。

拉链柱式中心支撑钢框架构件抗震设计方法

针对拉链柱式中心支撑钢框架结构中相关结构构件(拉链柱、支撑跨柱)设计方法研究较少、有关此类体系抗震性能如何还不十分明确的情况,提出了基于SRSS内力组合原则的拉链柱、支撑跨柱的设计经验公式。基于此建议设计了6层和12层拉链柱式中心支撑钢框架结构算例,并与悬挂拉链柱式中心支撑钢框架结构算例的自振特性、用钢量、多遇及罕遇地震下的动力响应等指标进行了比较。结果表明:两类算例的动力响应类似,均可满足抗震规范GB50011"小震不坏"、"大震不倒"的抗震设防目标。因按本文方法设计的结构用钢量较少,综合抗震性能较优,建议拉链柱以及支撑跨柱采用本文方法。

人字形中心支撑钢框架的结构影响系数研究

阐述了结构影响系数的定义及计算方法,采用典型的地震动记录对按照我国规范要求设计的一人字形中心支撑钢框架结构进行增量动力分析并得到其结构影响系数。结果表明,结构影响系数受分析方法、极限状态及破坏准则、有限元模型等影响较大,需要在这些方面作大量的研究工作。

人字形中心支撑钢框架静力推覆试验与有限元分析

为研究中心支撑钢框架在水平荷载作用下的抗侧刚度、延性、极限承载力及破坏模式,对一缩尺人字形中心支撑钢框架进行静力推覆试验.并分别采用SAP2000和ANSYS有限元程序对试验进行模拟.结果表明:受压支撑的屈曲会导致结构抗侧刚度的显著降低,但结构的水平承载力并无显著降低;受压支撑屈曲后,结构还具有较好的延性;规范中认为受压支撑杆屈曲后只有30%的承载能力,且据此来验算横梁的做法偏于保守.

铰接中心支撑钢框架阶形柱计算长度系数

以某火力发电厂主厂房铰接中心支撑钢框架体系为研究背景,对该体系中阶形柱计算长度系数进行了研究。基于小变形弹性稳定理论,推导了一端铰接、一端弹性支承的双阶柱计算长度系数,采用特征值屈曲分析对推导的计算长度系数μ0进行了验证,吻合程度较好。以厂房结构中横向3轴框架为例,采用特征值屈曲分析、弹塑性屈曲分析对推导的μ0及柱的稳定承载力进行了验证。结果表明,按数值计算得到的柱稳定承载力与理论计算值吻合程度较好。建议铰接中心支撑钢框架结构中柱的计算长度系数可按本文推导的公式计算。该方法的优点在于不必对结构的侧移类型进行判断,对于柱发生有侧移失稳的情况,还可考虑上下层柱对所研究楼层柱的约束作用。

自复位中心支撑钢框架结构抗震性能分析

为了研究自复位中心支撑钢框架(SC-CBF)结构的抗震性能,对一四层SC-CBF结构进行了静力弹塑性分析、低周往复加载分析和动力弹塑性时程分析,并与中心支撑钢框架(CBF)结构进行对比,探究了不同GAP单元刚度和预应力筋截面积对SC-CBF结构自复位性能及抗震性能的影响规律。结果表明:与传统CBF结构相比,SC-CBF结构的抗侧能力强,地震作用下基底剪力小,卸载后的残余变形较小,具有良好的延性性能;在极罕遇地震作用下SC-CBF结构的位移响应大,耗散的能量多,层间位移角大而残余位移小,表现出良好的自复位性能和抗震性能;GAP单元刚度对预应力筋的受力性能影响较为明显,对结构的整体受力性能和延性性能影响较小,但结构的整体受力性能和延性性能受预应力筋截面积影响显著。

人字形中心支撑钢框架抗地震倒塌富余度研究

为了对人字形中心支撑钢框架的抗地震倒塌安全性进行评价,本文基于结构影响系数设计了7度抗震设防的5个结构算例;以倒塌富余度为衡量指标,采用FEMA P95抗地震倒塌安全性评估体系对其进行了研究。结果表明:7度抗震设防人字形中心支撑钢框架具有足够的抗地震倒塌能力,能提供足够安全的使用空间;进一步的研究表明,结构具备比"大震不倒"更强的抗地震倒塌能力,能够"特大地震不倒",对结构抗震性态设计有一定参考价值。

用增量动力分析方法确定人字形中心支撑钢框架的结构影响系数和位移放大系数(Ⅱ)——算例

基于增量动力分析方法计算了6个人字形中心支撑钢框架的结构影响系数R和位移放大系数Cd。结果表明:对于不超过12层的人字形中心支撑钢框架,层数和跨数对各系数的影响都很小;结构超强系数RΩ所占的比重要明显大于结构延性折减系数Rμ。建议取Rμ=1.19,RΩ=3.98,R=4.71,Cd=5.55。

长耗能梁-偏心支撑机制对中心支撑钢框架结构抗震性能的影响

为研究地震作用下人字形中心支撑钢框架结构因支撑的部分失效导致的长耗能梁-偏心支撑机制对结构抗震性能的影响,基于ABAQUS建立了6层人字形中心支撑钢框架结构数值模型,开展了增量动力分析与易损性分析,对比了考虑与不考虑长耗能梁-偏心支撑机制时结构抗倒塌性能的差异,分析了结构的损伤演化过程。结果表明:长耗能梁-偏心机制改变了结构的失效过程,抑制了薄弱层的产生与发展,对结构抗震性能具有显著影响,算例结构的倒塌富余度提高20%以上;梁的抗弯刚度对长耗能梁-偏心支撑机制具有一定影响,较大的刚度将不利于该机制的形成,降低了结构的抗倒塌能力;在人字形中心支撑钢框架结构体系的设计与分析中,宜考虑长耗能梁-偏心支撑机制,否则将低估结构的抗倒塌性能。

高性能钢材在钢框架-中心支撑体系中的应用

基于某实际工程案例,建立分别采用普通钢材和高性能钢材情况下的结构模型进行设计计算,对其自振周期、侧移、用钢量进行对比分析,对高性能钢材在钢框架-中心支撑结构体系设计中的应用进行探讨。提出建议:在保证侧移要求的情况下高性能钢材应优先用于柱。

特殊中心支撑钢框架非耗能构件抗震承载力需求研究

中心支撑钢框架结构具有抗侧性能良好、经济效率高,目前,被广泛应用于多高层钢结构工业和民用建筑当中.支撑是其耗能和抗侧力构件,并且支撑承受的水平地震作用主要以轴力形式传递给支撑跨梁和柱.当遭遇罕遇地震时,支撑发生屈曲或屈服,由于内力重分布使得支撑跨梁和柱内力增大许多,因此,支撑跨梁和柱必须具有足够的强度和刚度,才能保证在罕遇地震下的需求,否则极易导致整体结构承载力及刚度迅速下降,形成薄弱层,进而引起倒塌.本文通过有限元模拟进行非线性时程分析,研究中心支撑钢框架结构的罕遇地震作用效应.针对现行规范对中心支撑钢框架结构设计的相关规定,探究房屋层数、设防烈度和设计应力比等因素对非耗能构件承载力需求的影响规律,提出非耗能构件弹塑性阶段的补充设计方法.

9度区某高层钢框架-中心支撑结构消能减震分析

对一个位于9度区,高度为76.8m,采用钢框架-中心支撑体系的医院建筑进行了消能减震设计。对比分析了多遇地震与罕遇地震作用下该医院减震结构与非减震结构的地震响应。分析结果表明,地震作用下,设置的黏滞阻尼器滞回曲线饱满,耗散了大量地震输入结构的能量,减小了结构楼层剪力、层间位移角等参数的数值,改善了结构的损伤,提高了结构的抗震性能与安全储备,达到了预期的抗震性能目标。对消能子结构的节点区域进行了详细的有限元分析,结果表明,节点构造及承载力等满足要求。

支撑长细比对人字形中心支撑钢框架结构影响系数的影响

为考察支撑长细比对中心支撑钢框架结构影响系数的影响,设计支撑长细比不同的4个人字形中心支撑钢框架并通过增量动力分析计算其结构影响系数。结果表明,对于按照我国规范设计的普通中心支撑钢框架,随着支撑长细比的增加,结构影响系数R逐渐减小;而对于欧美规范中的特殊中心支撑钢框架则并非如此。