半刚性钢框架优化设计研究综述

钢框架作为一种优良的结构形式,传统设计中一般把梁柱连接简化为两个理想的极端,即完全刚接或者理想铰接,然而连接实际上具有明显的半刚性变形特性。同时,结构优化是工程界永恒追求的目标,如何得到既安全可靠,又经济节约的优化方案,是结构设计中非常重要的研究课题。本文梳理了半刚性钢框架优化设计的研究进展,总结前人的可行之处,以期为后续的研究提供一定的参考。

广义完全Bessel序列和广义下半框架条件

研究广义完全Bessel序列和广义下半框架,包括离散和连续两种情形.首先讨论广义完全Bessel序列的分析算子性质;其次建立广义下半框架的充要条件;最后证明广义完全Bessel序列的对偶是广义下半框架.

半刚接钢框架-十字加劲钢板剪力墙结构滞回性能研究

对一榀单跨两层半刚接框架-十字加劲钢板剪力墙结构进行水平反复荷载作用下的抗震试验研究,系统分析结构破坏模式和耗能机理,研究节点刚度与加劲墙体的相互影响效果,得到了承载力,延性,刚度和耗能能力等指标。试验结果表明:该种结构具有良好的延性和耗能性能,安全储备高;节点刚度退化小,内填钢板的设置缓解了节点区自身的延性要求,半钢框架和墙板协同工作良好;加劲肋的设置改善了钢板的实际受力,提高墙体的承载力及刚度,减轻了滞回曲线的"捏缩"现象,减小钢板噪音及震颤。结构破坏模式为加劲肋屈曲,内填钢板以小区格局部屈曲为主,伴随相关屈曲;框架柱脚及梁柱半刚性连接部位形成塑性铰;试件面内呈弯曲破坏模式,研究为该种结构体系的工程应用和理论分析提供依据。

半刚接钢框架内填暗竖缝RC墙结构基于性态的地震易损性分析

半刚接钢框架内填暗竖缝RC墙结构(简称PSRCW)是一种具有优良抗震性能的新型组合结构,非常适合高烈度地震区使用。以拟建在四川地区一幢5层PSRCW结构为例,考虑型钢、钢筋、及混凝土材料力学性能不确定性因素的影响,利用拉丁超立方抽样方法建立了80个PSRCW结构样本。通过选取汶川地震中四川境内实测的80条地震记录来反映地震记录的不确定性,并同80个PSRCW结构样本进行随机组合。采用非线性时程分析方法获得了80对PSRCW结构-地震动样本集的最大层间位移角响应,结合已定义的结构性态水平,建立了以地面峰值加速度(PGA)、第1周期谱加速度(SA)、地面峰值速度(PGV)、及地震动输入能量(EI)表征的5层PSRCW算例在不同性态水平的地震易损性曲线,并进行了抗震性能评估,为今后此类结构的震害预测提供参考。

半刚接钢框架内填RC墙结构滞回性能试验——整体性能分析

半刚接钢框架内填钢筋混凝土剪力墙结构(简称PSRCW)在低周反复荷载作用下抗剪栓钉易发生疲劳断裂,从而使结构后期承载力衰减过快,延性较差。为了进一步改善结构的延性性能,采用槽钢、U形钢筋及抗剪栓钉三种不同形式的抗剪连接件,通过3榀1/3缩尺、两层、单跨PSRCW试件的低周反复荷载试验,重点研究抗剪连接件对结构性能的影响,分析结构的传力机理、破坏模式、滞回性能、刚度退化、变形及延性、耗能能力等。试验结果表明:加载过程中,抗剪连接件未发生疲劳断裂,试件的后期承载力退化缓慢,试件的变形能力、延性性能以及耗能能力均得到大幅提高,试件呈内填墙压碎的延性破坏模式。抗剪连接件的抗剪能力应与混凝土内填墙的抗剪能力相协调,内填墙混凝土强度等级不宜过高,避免抗剪连接件的破坏模式由剪断控制。PSRCW结构中抗剪连接件不发生疲劳断裂是结构发生延性破坏的重要前提。

半刚接钢框架内填高延性纤维混凝土剪力墙结构抗震性能试验研究

采用高延性纤维混凝土(DFRC)改善半刚性连接钢框架内填RC剪力墙结构(PSRCW)的抗震性能和变形能力,设计1榀半刚性连接钢框架内填DFRC剪力墙试件(SDFRCW),并进行拟静力试验,研究其破坏机理、滞回性能、刚度退化、延性及耗能能力,并与已有文献的试验结果进行比较可得:1DFRC良好的拉伸性能和应变硬化效应,可以有效控制内填墙体的斜裂缝稳定发展,实现延性剪切破坏模式;2SDFRCW试件的开裂位移、屈服位移和极限位移明显高于PSRCW试件,可见采用DFRC能显著提高SDFRCW结构的层间变形能力;3SDFRCW试件破坏时,内填DFRC剪力墙已出现较宽的主斜裂缝,但墙体始终保持良好的整体性,试件承载力和刚度退化缓慢,说明采用DFRC可显著提高墙体的耐损伤能力,减少结构的震后修复费用;4SDFRCW结构具有良好的层间变形能力,能有效控制结构在小震和中震作用下的变形,满足大震作用下的变形能力和耗能要求。

半刚接钢框架内填暗竖缝混凝土剪力墙结构的简化滞回分析模型

为解决半刚接钢框架内填暗竖缝混凝土剪力墙结构(简称PSRCW)在工程应用中的数值分析问题,根据PSRCW结构试验所获得的破坏模式、钢筋混凝土(RC)墙的裂缝分布规律和结构传力机理,提出了可用于分析PSRCW结构抗震性能的组合斜压带滞回模型。暗竖缝RC墙组合斜压带滞回模型主要由两部分构成。(1)主对角斜压带部分,用于模拟暗竖缝对PSRCW结构水平承载力的贡献。(2)壁柱部分,用于模拟缝间墙的力学行为。基于暗竖缝RC墙的受力机理推导了主对角斜压带的有效宽度计算方法,并结合混凝土的应力-应变关系给出了主对角斜压带的滞回恢复力模型。采用组合斜压带模型模拟了已有的典型试验,并与试验结果进行了比较,两者吻合较好,进一步证实了本文所提出的组合斜压带滞回模型的合理性。

半刚接框架-斜加劲钢板剪力墙低周反复荷载试验研究

对一榀单跨两层半刚接框架-斜加劲钢板剪力墙结构进行了低周反复荷载试验,分析结构破坏模式和耗能机理,得到了承载力、延性、刚度、耗能能力等指标。结果表明:该种结构具有良好的延性和耗能性能,安全储备高;半刚框架和墙板协同工作良好;斜加劲肋的设置缓解了钢板沿拉力带方向的面外变形,提高了墙体的弹性屈曲荷载及初始刚度,减轻了滞回曲线的"捏缩"现象。研究为该种结构体系的工程应用和理论分析提供了依据。

半刚接钢框架内填RC墙结构抗震设计方法(Ⅰ)——理论

半刚接钢框架内填RC墙结构(简称PSRCW)是一种抗震性能优良的新型组合结构体系,为推广其工程应用,文中提出了PSRCW结构的两阶段抗震设计方法:1多遇地震水准下结构的弹性设计法——用于初步确定PSRCW结构主要受力构件的截面;2罕遇地震水准下结构的能力设计法——用于确保PSRCW结构进入弹塑性阶段出现理想的破坏模式。根据已有的试验结果,提出PSRCW结构的理想塑性屈服机构,建立罕遇地震水准下RC内填墙周边钢构件能力设计的简化计算公式,给出设计步骤。文中设计方法的合理性验证见另文。

半刚接钢框架的动力特性探讨

通过对单自由度体系和多自由度体系半刚接钢框架的动力特征分析,初步探讨了梁柱连接转动刚度对结构自振周期、频率、临界阻尼以及振型等参数的影响。半刚接钢框架的周期、频率介于刚接和铰接框架之间,且随着连接转动刚度的变化而变化,当节点转动刚度位于（10^2-10^5）kN.m/rad时对结构动力性能的影响最显著,但结构的振动形式保持不变。

半刚接钢框架内填RC墙结构侧移刚度分析

目的研究半刚接钢框架内填RC墙结构(PSRCW)抗侧移刚度的计算方法,为PSRCW结构的弹性变形计算提供参考.方法基于10榀1/3缩尺、两层、单跨PSRCW结构的低周往复加载试验及理论分析,研究了PSRCW结构整体抗侧移刚度及刚度退化规律.结果 PSRCW结构抗侧移刚度大,刚度退化均匀缓慢.内填墙厚度、抗剪连接件形式、混凝土强度对结构整体抗侧移刚度影响较大,节点形式、抗剪连接件数量对结构抗侧移刚度影响较小.结论通过对PSRCW结构的变形分析所建立的初始弹性抗侧移刚度的理论模型及公式,可以较好地计算PSRCW结构的抗侧移刚度,理论值与试验值吻合较好.

梁柱节点刚度对Y形偏心支撑半刚接钢框架抗震性能的影响

为了研究不同梁柱节点刚度对Y形偏心支撑半刚接钢框架抗震性能的影响,利用ABAQUS有限元软件建立了不同梁柱节点连接刚度的六层两跨平面钢框架模型,并对其滞回性能进行了非线性数值分析,对比分析了各模型的承载力、侧向刚度、延性、耗能能力等特性。结果表明:随着节点刚度的增大,各模型的屈服荷载、极限荷载、抗侧刚度、延性系数逐渐增大。Y形偏心支撑半刚接钢框架节点刚度越接近理想刚接情况,其抗震性能越好。倒三角水平循环荷载作用下,各模型均为耗能连梁首先屈服,且按照由底层到顶层的顺序逐渐屈服,中间底层柱在受力过程中应力较大,设计时应重点考虑。

半刚性钢框架的内力分析

采用二阶非线性分析方法来分析和设计半刚性钢框架,包括连接的柔性以及构件的几何非线性的影响.提出了半刚性钢框架中梁柱单元刚度矩阵和半刚性梁的单元刚度矩阵;推导了半刚性梁在集中荷载、均布荷载、线性荷载作用下的固端弯矩的求解公式;连接的柔性对无支撑框架的侧移有很大的影响,设计时通过变化连接的刚度以平衡梁的跨中和端弯矩.

半刚性连接钢框架非线性有限元分析

定义了带弹性约束混合梁单元的位移形函数,基于有限变形理论推导了混合梁单元的一阶及二阶刚度矩阵以及混合梁单元的平衡方程。将混合梁单元并入常规的框架设计程序中,实现了对半刚性框架的非线性分析,最后编制程序对一榀单跨双层半刚性框架进行了非线性分析。

半刚接钢框架的动力分析

推导了半刚接钢框架动力有限元的质量矩阵和刚度矩阵.建立了具有不同节点初始刚度的半刚接多层钢框架及相应刚性框架的计算模型.采用ANSYS软件进行数值模拟分析,研究了节点刚度对结构自振频率的影响以及结构在谐振荷载作用下的响应,对地震波激励下的结构进行了时程分析.分析结果表明不半刚接框架节点的柔性对结构自振频率产生较大的影响,节点柔性越大,结构自振频率降低也越大,结构的抗震设计应考虑节点柔性的影响;半刚接钢框架顶点位移和柱底剪力时程曲线在地震波激励时间内表现出良好的稳定性,柔性连接可以代替刚性节点用于抗震区的钢框架设计中.

半刚性框架-防屈曲钢板墙结构的抗震性能试验研究

为研究半刚性框架-防屈曲钢板墙结构的抗震性能和传力机理,通过一榀1∶3比例单跨双层的半刚性框架-预制混凝土板防屈曲钢板墙的低周往复荷载试验研究,研究节点刚度与防屈曲墙体的相互影响效果,获得承载力、刚度、耗能和节点转动能力等指标。试验结果表明:该种结构具有优越的耗能能力,节点刚度退化小,墙板的设置显著降低节点区自身的延性和应力要求,半刚性框架和墙板协同工作良好;防屈曲构件的设置可改善钢板的实际受力,提高墙体的承载力及刚度,有效克服滞回曲线的"捏缩"现象,避免薄板墙的噪音及震颤,半刚性框架承担25%的水平剪力,试件面内呈弯剪破坏模式。研究为该种结构体系的工程应用和理论分析提供依据。

半刚接钢框架-内填剪力墙结构滞回性能的数值模拟

为了系统研究半刚接钢框架-RC剪力墙结构的滞回性能,编制了非线性有限元程序SRCWNP。对两层单跨半刚接钢框架(柱弱轴)-RC剪力墙结构试验试件的滞回性能进行有限元模拟。分析了RC墙裂缝开展;混凝土压溃过程;结构的内力分配;滞回曲线和破坏模式。模拟结果与试验结果基本吻合。

半刚性节点框架-钢板剪力墙结构抗震性能试验研究

为研究半刚性节点框架-钢板剪力墙结构的抗震性能,通过一榀1:3比例单跨3层半刚性节点框架-钢板剪力墙的拟静力试验,研究了半刚性框架与墙体的相互影响,探究了结构的破坏顺序和破坏模式,分析了结构的承载力,刚度,耗能能力等抗震性能指标.试验结果表明:该结构具有良好的耗能能力,半刚性节点框架和墙板协同工作良好,结构的破坏顺序为内嵌钢板屈曲、屈服—边缘构件屈服—内嵌钢板撕裂—边缘构件屈曲—节点转动—边缘构件弯扭失稳、节点塑性破坏.

半透明半明确协作框架下远程指针协同感知研究

远程指针协同感知是 CSCW系统的关键技术之一 .首先提出了半透明半明确协作框架下指针共享原理 ,包括鼠标移动消息事件的截取和鼠标消息事件的执行模式 .然后提出了指针一致性维护和指针映射方法 ,给出了指针映射前、后处理算法和基本映射思路 .最后研究了动态指针与语义重载的实现框架 ,构造了动态指针的模拟资源 ,设计了远程指针的感知域和重载语义 .原型系统的实践表明这些技术方法是正确可行的 ,有利于增强协作者的群体意识 ,促进协同工作的进行 .