偏心支撑半刚性连接钢框架的动力特性研究

将偏心支撑与半刚性连接钢框架相结合是一种新型抗震结构体系,为探讨其动力特性和影响因素,进行了大型试验研究和有限元数值模态分析。结果表明:偏心支撑半刚性连接钢框架的动力特性与传统框架结构并不相同,随着梁柱节点转动刚度的降低,结构自振周期延长,阻尼比增加,我国现行规范的相关规定不适用这种结构体系。最后依据研究结果,提供了偏心支撑半刚性连接钢框架的自振周期简化计算方法和阻尼比参考值。

偏心支撑半刚性连接钢框架的时程分析

将偏心支撑与半刚性连接钢框架相结合是一种新型抗震结构体系,为探讨其在地震作用下的弹塑性反应和影响因素,采用有限元软件进行了时程分析。结果表明:偏心支撑显著增加了半刚性连接钢框架的抗侧刚度,侧移减小约75%,并大大降低了结构性能对节点转动刚度的敏感性;与无支撑框架相比,有支撑框架对地震作用反应敏感,振动频率增加,底部剪力增大,但层间位移角减小;设置偏心支撑使得半刚性连接框架的屈服位置由柱脚移至耗能梁段,增加了结构的安全性和耗能能力;偏心支撑抗侧体系所承担的剪力不小于底部总剪力的75%。

Y型偏心支撑半刚性连接钢框架动力性能研究

Y型偏心支撑既能提供足够的弹性刚度,又能使结构具有很好的抗震性能;半刚性节点对钢框架结构的性能影响很大,在进行钢框架结构设计时必须要考虑半刚性的影响。将Y型偏心支撑与半刚性连接结合起来的结构形式是一种新型抗震结构体系。运用结构通用有限元软件MIDAS GEN建立不同连接刚度的半刚性连接Y型偏心支撑钢框架模型。并对其进行模态分析、多遇地震下和罕遇地震下的时程分析,得到各不同连接刚度Y型偏心支撑钢框架的自振周期、层间位移、层间位移角及顶点时程位移曲线。通过对比分析可知,半刚性连接对Y型偏心支撑钢框架的抗侧刚度有很大影响,半刚性连接可以很好地改善结构的抗震性能。Y型偏心支撑与半刚性节点都可以提高结构的抗震性能,两者相结合的结构形式有很好的应用前景。

无支撑半刚性连接钢框架的简化分析

用变刚度的螺旋弹簧模拟梁柱节点半刚性连接的弯曲特性 ,建立了半刚性连接钢框架梁单元的刚度矩阵。通过分别引入横梁修正线刚度和修正转动刚度 ,将等效代替框架法和无剪力分配法推广应用于无支撑半刚性连接钢框架的结构分析 。

带偏心支撑的半刚性钢框架结构抗震性能分析

半刚性连接具有较好的耗能能力和抗震性能,但是半刚接钢框架抗侧移能力较弱,在地震作用下变形较大,因此需采用偏心支撑以提高结构的抗侧移刚度。本文对无支撑、单斜式偏心支撑和人字形偏心支撑的半刚性框架进行了多遇地震下弹性分析,分析了各模型的顶点位移、楼层最大剪力的变化规律,总结出节点刚度的变化、偏心支撑的设置及类型对半刚性钢框架动力性能的影响。本文的研究成果为相关工程的设计和抗震减灾工作提供了借鉴作用。

半刚性端板连接多层钢框架的Push-over分析

由于缺乏计算理论和方法,大多数半刚性节点按刚性节点进行设计,对结构的静力分析、抗震性能等各方面的设计计算的影响很大.本文采用有限元分析方法,将半刚性连接节点视为弹簧单元,通过通用有限元软件Sap2000对一个半刚性端板连接的多层钢框架建立有限元模型并进行了模态分析、反应谱分析和Push-over(静力弹塑性)分析.结果表明,采用了半刚性端板连接的钢框架结构,相对于理想刚接的情况,结构在多遇和罕遇地震作用下结构的抗震性能明显变化.

钢框架半刚性连接性能研究

给出了几种典型的梁柱半刚性连接形式。通过分析半刚性连接的弯矩 -转角曲线 ,讨论了半刚性连接具有的一些特性。以一个单梁两端不同的约束情况为例 ,分析了半刚性连接的受力性能。最后 。

半刚性连接钢框架-非加劲钢板剪力墙结构性能研究

半刚性连接钢框架-非加劲钢板剪力墙结构弥补了传统抗弯钢框架侧向刚度不足的缺点,为采用更加经济的半刚性节点提供了可能。为研究不同梁柱连接刚度对双体系结构抗震性能的影响,完成了3个单跨两层不同梁柱连接刚度试件的水平低周往复加载试验研究,系统分析了三者的整体性能和破坏模态,拟从承载力、刚度、延性、耗能、整体性能和节点性能六个方面对双体系的节点刚度与墙体的匹配效果进行评价。结果表明:在半刚性框架内设置钢板墙能较大程度提高结构的极限承载力与侧向刚度;结构具有理想的屈服顺序,内填板在加载初期非常有效。屈服区域延伸至整个墙体时,附加荷载将基本上由边缘构件承担,试件破坏主要由内填板的屈服和框架柱的弯扭失稳控制;节点刚度退化小,且内填板的设置缓解了节点区自身的延性要求,梁柱连接形式对试件的抗侧刚度和整体强度的影响不大,降低连接刚度有利于提高试件延性和耗能能力。

半刚性连接钢框架的拟动力实验研究

在钢框架结构的设计中,通常将梁柱节点处理为完全刚接或理想的铰接。但是在实际框架中,梁柱节点表现出半刚性。目前的实验研究基本都基于结构和构件的静力分析。本文对半刚性连接钢框架结构进行了拟动力实验研究,得出了在地震波激励作用下,半刚性节点初始刚度对钢框架的楼层刚度、基底剪力、楼层位移和楼层加速度的影响。对实验结果进行对比分析可以看出,在结构侧向位移满足的前提下半刚性连接刚度的减弱会引起结构作用效应的降低。实验总结出的节点半刚性对结构动力性能影响的一些结论,将为高层钢结构设计规范的修改提供实验基础。

端板连接半刚性节点对多层钢框架设计的影响

我国目前将端板连接按刚性节点进行设计,主要用在单层门式刚架结构中,对多层钢框架由于缺乏计算理论和方法,与实际情况相差很大,特别是对抗震性能的影响很大.针对端板连接节点,采用有限元分析的方法,利用试验和有限元计算得到的节点刚度转角曲线,将半刚性端板连接节点视为弹簧单元,通过通用有限元软件Ansys建立有限元模型进行计算分析.对比了将端板连接视为刚性和半刚性两种情况下钢框架的内力和变形,在钢框架分析和设计中,应考虑半刚性节点的影响.并给出一些在设计时考虑节点刚度的建议,希望能够对实际工程设计有所助益.

半刚性连接空间钢框架在地震作用下的侧移分析

利用有限元软件ANSYS建立10个层数为2层、6层和10层空间框架结构模型进行了时程分析。对比了层数、连接相对刚度以及不同地震波对于框架结构楼层位移和层间位移角的影响;同时对刚性连接和半刚性连接框架柱的剪力变化情况进行了对比分析。结果表明在地震作用下梁柱连接节点半刚性的存在在一定程度上增加结构的侧移,但同时使结构的内力有所降低。

半刚性连接整体钢框架拟动力试验分析

在钢框架结构的设计中,通常将梁柱节点处理为完全刚接或理想的铰接,但是在实际框架中,梁柱节点表现出半刚性。目前的实验研究基本都基于结构和构件的静力分析。文章研究了结构的动力性能,进行了半刚性连接整体钢框架的拟动力试验,所得结论为高层钢结构设计规范提供了试验基础。

空间半刚性连接钢框架有限元分析和研究

对带双腹板顶底角钢连接以及外伸端板连接空间钢框架进行了非线性有限元分析,研究了空间钢框架的静力承载性能与节点刚度的关系,得到了不同节点刚度对空间钢框架位移和内力的影响结果,对工程应用具有一定的参考价值。

半刚性连接钢框架结构体系优化设计

传统的钢框架设计,其梁柱节点的连接形式一般是在设计前根据设计人员的经验预先设定的,框架构件的设计只是根据已知结构连接形式的前提下的内力分析进行的,这样的设计思路忽略了不同连接形式在框架结构中的影响作用,框架的性能分析缺乏全面性和整体性。为了使框架结构设计能得到更加有实际工程意义的优化设计结果,本文基于框架整体体系角度,提出主动半刚性连接设计方法的设计思路,将半刚性连接形式作为设计变量引进结构设计和优化设计中,并建立相应的优化数学模型,提出改良的遗传算法作为优化计算方法。最后,对双跨十层框架结构进行优化设计分析。研究结果表明,应用主动半刚性连接设计方法,能使框架设计基于结构体系的层面上实现优化,结构的构件更加充分地发挥作用,从而很好地降低结构总造价;并且,应用遗传算法能使优化快速收敛,优化分析效果良好。

反复荷载下端板连接半刚性钢框架滞回性能研究

为研究半刚性连接钢框架抗震性能,建立了具有刚性连接和半刚性连接的三层两跨钢框架有限元分析模型,利用大型有限元软件ANSYS,研究了刚性连接、平齐端板半刚性连接和外伸端板半刚性连接三种钢框架在低周反复荷载下的滞回曲线,分析对比了框架侧移、滞回性能、延性性能和耗能性能。研究表明,平齐端板半刚性连接和外伸端板半刚性连接钢框架抗震性能明显优于刚性连接钢框架。

半刚性和狗骨式连接的钢框架试验研究

进行了比例尺为1∶2的两榀半刚性连接和一榀狗骨式刚性连接平面钢框架结构的拟静力试验,考察了半刚性连接平面钢框架结构在循环荷载作用下的弹塑性性能,了解了结构在丧失极限承载力后的破坏形态和塑性铰出现的顺序,得到了各个试件M-θr滞回曲线及骨架曲线,从而间接得到了各类连接的抗震性能。分析了各类连接的滞回性能。

半刚性连接钢框架抗震性能的模型试验研究

通过两榀1/2比例的一跨两层半刚性连接钢框架模型的低周反复荷载试验,研究了框架模型的破坏机制、、出铰顺序、滞回特性、耗能能力等抗震性能。从而得出结论:具有腹板双角钢的顶底角钢连接的钢框架由于节点连接刚度较小,因此框架在侧向力作用下变形较大,但同时此连接也改善了梁柱的内力分布,提高了框架的耗能能力,增加了结构抗震性能。

半刚性连接钢框架稳定极限承载力试验研究

为研究半刚性连接钢框架的受力、变形性能及其破坏特点 ,对带双腹板角钢的顶底角钢连接钢框架进行了极限承载力静力试验。得到了半刚性连接钢框架的稳定极限承载力和对应的荷载—位移曲线。试验结果表明 ,半刚性连接钢框架要产生很大的变形后才达到极限承载力 ;对于有侧移半刚性钢框架结构 ,分析中必须考虑二阶效应。

半刚性连接钢框架稳定性的刚重比控制方法

通过对构件转角-位移方程的修正,推导了半刚接梁单元线刚度修正系数。用等效水平力方法,推导了结构临界重力荷载,提出了用对结构刚重比的控制来进行半刚接钢框架考虑重力二阶效应的稳定计算方法。算例结果表明:连接的半刚性对结构稳定的影响非常大,在该类型钢框架计算时,必须考虑连接刚度的影响。该方法使用方便,计算结果精度高,便于工程设计。同时还计算分析了连接的初始刚度对结构位移和刚重比的影响。

半刚性连接钢框架位移和内力的计算

本文提出了半刚性连接钢框架位移和内力计算的刚度矩阵法,另外还提出了在水平荷载和竖直荷载作用下内力的简化计算方法。水平荷载作用下内力的计算用替代刚架法,竖直荷载作用下内力的计算可用弯矩分配法或分层法。本文对常见的五种高强螺栓梁柱节点连接的连接刚度进行了综合计算分析,总结出了在正常使用荷载下横梁线刚度同节点刚度比值的取值范围。