基于分布参数模型的摇摆墙-框架结构协同性能分析

为了研究自复位摇摆墙-框架(rocking wall-moment frame,RWMF)结构的协同工作性能,利用所提出的分布参数模型对自复位RWMF结构的协同工作原理与基本影响规律进行研究,建立并求解了完整的静力和动力方程;得到RWMF结构的侧移、内力和各阶动态响应的闭合解,通过参数分析研究框架与摇摆墙(rocking wall,RW)之间的刚度特征值λ和RW底部旋转约束R_(f)对协同性能的影响,并采用层间位移集中系数(inter-story drift concentration factor,DCF)量化RW与框架之间的协同性能。结果表明:RW的设计应满足λ<10,否则,RW对协同性能的影响将微乎其微;当λ值适中时,RW底部约束可以增进协同作用,R_(f)>5后,其约束的继续增大不会再增进RW与框架间的协同效果;当λ和R_(f)取1≤λ≤5∩0.1<R_(f)≤10时,自复位RWMF结构可以在分布均匀性和减小主体框架损伤之间实现平衡,达到最优的协同性能。

底部带有屈曲约束支撑的摇摆墙框架结构抗震性能分析

为减小摇摆墙框架结构强震下位移响应及缓解屈曲约束支撑框架的损伤集中效应,基于损伤集中模式,提出了底部带有屈曲约束支撑的摇摆墙框架结构体系。以9层钢框架为基准模型,通过推覆分析和动力时程分析对比研究了该结构体系的抗震性能。分析结果表明:BRB屈服前,该结构体系类似框剪结构,BRB提供抗侧刚度并通过墙体进行传递;BRB屈服后,结构发生摇摆,墙体控制变形模式,BRB通过滞回耗能,可以充分发挥结构各部分的抗震能力。

摇摆填充墙-框架结构抗震性能研究

以现行框架设计方法为基础,提出了一种新型的摇摆填充墙-框架结构,通过构造措施可以彻底改变框架结构的层破坏机制。采用静力非线性分析,对摇摆填充墙-框架结构、普通填充墙-框架结构和纯框架结构的抗震性能进行对比分析,结果表明:摇摆填充墙-框架结构在墙体摇摆之前其性能与普通填充墙-框架基本相同,在墙体摇摆之后能够改变结构层间变形分布,使结构层间变形趋于均匀,结构破坏机制变为整体型破坏,有效提高了框架结构的延性性能。

摇摆墙体外加固中小学校框架结构抗震性能分析

采用外加摇摆墙的体外加固方法加固一个不满足抗震要求的四层中小学框架结构,通过对不同加固方案的加固结构进行弹性和弹塑性地震反应分析,研究地震作用下不同加固方案对结构的抗震性能影响,分析结果表明,外加摇摆墙可使原结构各楼层的位移角趋于均匀化,增设摇摆墙之后结构的塑性铰状态相对减缓。

摇摆墙在框架结构抗震加固中的应用

摇摆墙是近年来出现的新型抗震结构,通过释放约束、允许相对位移,来改变结构的受力特点,从而提高抗震性能。本文首先介绍了摇摆墙的抗震原理,然后指出抗震加固的设计要点,最后分析了抗震应用效果,以供参考。

内嵌式框架摇摆墙结构抗震性能研究

为研究内嵌式摇摆墙对钢筋混凝土(RC)框架结构抗震性能的影响,以1个4层RC框架结构为例,基于通用有限元分析平台分别建立RC框架结构和内嵌式RC框架摇摆墙结构模型,并采用时程分析和Pushover分析研究结构地震响应和性能水平。通过结构整体响应反应谱分析研究摇摆对结构整体刚度的影响;分析结构楼层响应反应谱,研究摇摆对结构楼层响应影响;Pushover研究摇摆强对结构变形的作用机制,以及对结构耗能机制和损伤分布的影响,从拟静力的角度揭示框架摇摆墙结构的地震损伤演化过程。研究表明:内嵌式摇摆墙可减小结构的振动响应,使结构破坏模式由层间破坏机制向整体破坏机制转变,可提高原RC框架结构的刚度和承载力,但并不能分担框架部分的基底剪力。

混凝土框架摇摆墙结构体系的抗震性能分析

为研究框架摇摆墙结构体系的抗震性能,以1个6层混凝土框架结构模型为例,利用通用有限元软件SAP2000建立了该结构的简化模型,并通过弹塑性动力时程分析,得到了附加摇摆墙前后结构的地震响应。分析结果表明:附加摇摆墙后,结构以摆动振型振动,各层的层间位移角趋于一致,结构层间变形的集中得到有效控制,从而使结构形成整体屈服破坏机制,防止局部层屈服破坏机制的产生,充分发挥整个结构的耗能能力;附加摇摆墙后,结构周期略有减小,不会显著增加结构基底剪力,即使仅附加高度为结构总高度一半的摇摆墙,也能有效控制结构底层的变形集中;该框架摇摆墙结构体系具有良好的抗震性能。

RC框架填充墙抗震性能提升方法综述

填充墙在地震作用下平面内外均发生严重的破坏,同时,填充墙与周边框架的相互作用使结构发生非延性破坏形态,不符合延性设计理念。文中分析了实际震害中填充墙的破坏形态,利用已有文献,归纳了改善填充墙抗震性能的方法,分析了各种方法的特点,着重对摇摆砌体填充墙进行阐述,并进行了展望。

框架结构加固设计方案对比分析

某混凝土框架结构体系主体总高14m,总长77.5m,横向两跨,纵向十跨,采用独立基础设计。利用软件建立结构加固模型,对原结构、钢支撑加固结构和摇摆墙加固结构进行弹性和弹塑性分析,结果显示钢支撑加固和摇摆墙加固均可提高结构抗震承载力,但钢支撑加固法仍可能形成层屈服破坏机制,而摇摆墙加固法更有优势。

摇摆墙-框架体系的抗震损伤机制控制研究

合理有效的损伤机制控制是提高建筑结构抗震性能的重要措施。本文在总结现有各种抗震结构体系损伤机制的基础上,研究了摇摆墙-框架结构体系的损伤机制控制原理与控制效果,给出了摇摆墙刚度的确定方法,比较了摇摆墙-框架结构体系与传统的延性框架结构体系、框架-剪力墙结构体系抗震性能的差别,指出了摇摆墙-框架结构体系的优越性。通过对一个典型的多层摇摆墙-框架结构的动力弹塑性分析,验证了所建议的摇摆墙刚度计算公式的适用性和摇摆墙-框架结构体系在结构损伤机制控制方面的有效性。

湖北省科技新馆结构设计

湖北省科技新馆为大跨度、大悬挑的复杂高层结构。利用4个电梯井筒布置了由矩形钢管混凝土柱+钢支撑(钢板墙)组成的4个筒体巨柱,巨柱支撑着由4榀斜拉长悬臂跨层钢桁架组成的巨梁,形成新型大跨巨型钢框架结构体系。4个筒体巨柱内采用BRB+摇摆耗能墙的新型联合减震方案以减小地震作用;4榀巨梁内设置斜拉索以减小大悬挑区域的竖向变形;中庭沉浸影院采用新型的“上挂下支”的双曲面网壳结构体系,采用了内衬圆钢管的相贯焊节点保证网壳节点的刚性连接。进行了BRB+摇摆耗能墙大震下的减震分析、桁架与柱连接复杂铸钢节点的有限元分析及节点试验、3层和4层大悬挑角部的舒适度分析及人致振动实测及长悬臂结构的低周往复荷载试验。结果表明:湖北省科技新馆结构体系布置合理,各部分满足设计要求。

加气混凝土墙板摇摆节点抗震性能试验研究

为改进传统勾头螺栓连接节点加气混凝土(ALC)墙体的抗震性能,设计两种新型"摇摆式"连接节点,通过12面ALC填充墙体的拟静力试验,分析不同节点形式的墙体破坏特征和ALC填充墙体对钢框架抗侧力性能的影响,并在理论分析的基础上,总结得出拼接板材抗侧刚度的简化计算公式。

内嵌式框架-摇摆墙结构振动台试验研究分析

本文通过对一个内嵌式框架-摇摆墙模型进行模拟地震振动台试验,对结构的动力特性、阻尼比、位移反应和加速度反应进行测试,研究模型结构的破坏机制和抗震性能。研究表明:模型结构具有良好的整体破坏机制,与纯框架结构相比,内嵌式框架-摇摆墙结构的刚度明显加大,所承受的地震作用变大,结构延性和耗能能力显著提高。模型试验的结果对框架-摇摆墙结构的研究具有重要的参考意义。

框架-摇摆墙结构体系中连接节点试验研究

框架-摇摆墙结构是一种新型的抗震结构体系,摇摆墙与框架相连的节点构造是实现该结构体系的关键技术之一。为了推广框架-摇摆墙结构的工程应用,针对框架-摇摆墙结构的特殊性能要求设计了连接节点,并进行了试验研究。试验采用带隔震支座的钢框架模拟具有大变形能力的框架,设计制作了2片钢筋混凝土摇摆墙,利用该连接节点将框架和摇摆墙连接起来,形成框架-摇摆墙结构。通过不同加载模式的拟静力试验,验证了连接节点实现摇摆墙转动能力的可行性,并采用变形集中系数DCF评价了采用该连接节点摇摆墙对框架-摇摆墙结构的控制效果。试验结果表明:该连接节点可使摇摆墙在面内和面外均具备0.04 rad的转动能力;摇摆墙可使结构层间位移角趋于一致,对避免结构层间变形集中有良好的控制作用。

山地掉层框架-摇摆墙结构抗震性能研究

竖向刚度不均匀是山地掉层框架结构的突出特点,其在地震作用下的动力反应特性与普通框架结构存在较大的差异,山地掉层框架结构在地震中易在上接地层出现层屈服破坏机制。为改善该类结构的抗震性能,在山地掉层框架结构外部附加底部铰接、具有一定转动能力的摇摆墙,形成山地掉层框架-摇摆墙结构体系。对3个总层数为七层的掉不同层不同跨的山地掉层框架摇摆墙结构进行动力弹塑性分析结果表明,附加摇摆墙的山地掉层框架结构的基本周期较原结构的相差不大。摇摆墙设置在不同位置的山地掉层框架摇摆墙结构动力反应特性不同。摇摆墙的加入能够均匀结构各层层间变形,有效改善山地掉层框架结构的抗震性能,可避免原薄弱层上接地层的破坏集中现象,实现了整体耗能机制。

摇摆墙连接方式对结构抗震性能的影响

在模型试验的基础上,运用SAP 2000软件对纯框架结构模型、内嵌式摇摆墙框架模型和外挂式摇摆墙框架模型进行静力非线性分析。结果表明:内嵌式摇摆墙与外挂式摇摆墙加固框架的抗震性能在结构的刚度、抗震承载能力、损伤特征、层间变形及变形集中程度等方面均有不同。摇摆墙与框架的连接方式不同对结构的抗震性能有明显的影响。

摇摆墙布置对框架抗震性能的影响

框架-摇摆墙结构是降低结构地震破坏的一种组合结构。目前,对摇摆墙的方向和设置位置对抗震性能改善效果还缺少系统性的研究和认识。采用Pushover方法,通过双向推覆研究摇摆墙的布置位置及形式对结构整体的抗震性能产生的影响。结果表明:摇摆墙布置位置对抗震性能影响较小,摇摆墙方向对结构的抗震性能影响较大。在平行摇摆墙方向推覆作用下,摇摆墙通过使结构层间位移变均匀,来提高结构整体的抗震性能。在垂直摇摆墙方向推覆作用下,纵向摇摆墙对结构抗震性能没有影响,但是横向摇摆墙改变了结构塑性铰分布与发展,提高了结构的抗侧承载能力。