单层屈曲约束支撑框架的抗震参数

为了给屈曲约束支撑框架设计提供参考,对单层屈曲约束支撑框架的抗震参数进行了研究.通过结构侧移分析,推导出表征该结构体系受力和变形特性的3个关键参数：支撑-框架刚度比、支撑-框架屈服强度比和梁-柱线刚度比.以特定地震动下结构最大位移和残余位移作为评价指标,对结构进行了参数化分析.分析结果表明：当支撑-框架刚度比和梁-柱线刚度比较小时,增大刚度比可以明显减小结构位移;支撑-框架屈服强度比主要对结构的屈服位移和机制影响较大;支撑-框架刚度比、支撑-框架屈服强度比和梁-柱线刚度比的合理值分别为2,0.7和0.45～5.00.据此设计了2个单层算例,并进行了抗震性能分析.结果表明：在结构中,形成了支撑-梁-柱屈服机制;当支撑屈服后,框架承担的剪力比逐渐增大;支撑布置方式对结构顶点位移响应基本无影响,对相邻柱的轴力影响则较大.

屈曲约束支撑在收尘器混凝土框架减震设计的应用研究

以某抗震设防烈度为9度的水泥厂收尘器下部混凝土框架为研究对象,分别设计了采用耗能型BRB屈曲约束支撑的阻尼器消能减震结构方案和传统的非减震结构方案,并采用PERFORM-3D分析与性能评估软件对两种结构模型进行了地震响应力弹塑性时程计算,对比了两种设计方案的抗震性能。结果表明,屈曲约束支撑能够对结构起到良好的减震作用,在多遇及罕遇地震作用下,减震结构的整体地震力和层间位移角均明显低于非减震结构,抗震性能更高,安全储备更好。采用减震结构相比非减震结构,工程量更少,经济效益更优。

铰接高强钢框架⁃屈曲约束支撑结构体系抗震性能分析

层高高、跨度大、活荷载大特点的物流仓库、数据机房类建筑,采用普通刚接框架将导致梁、柱截面尺寸大,且大震下会出现梁端不屈服而柱脚屈服的现象,因此提出铰接高强钢框架⁃屈曲约束支撑结构体系,该体系主要通过梁柱铰接的高强钢框架承担竖向荷载,屈曲约束支撑及相连的刚接普通钢框架组成支撑框架主要承担结构的水平力。结合工程实例,建立有限元模型分析铰接高强钢框架⁃屈曲约束支撑结构体系的抗震性能。结果表明:在多遇地震下,地震作用由支撑框架承担;在罕遇地震下,结构刚度退化,结构内力响应下降,屈曲约束支撑产生较大的屈服变形,耗散地震能量,支撑框架中的框架梁、框架柱仍保持弹性状态,铰接高强钢框架的高强钢梁、钢柱保持弹性,结构层间位移角小于1/100;在极罕遇地震作用下,结构仍然不出现塑性铰。与普通刚接框架相比,铰接高强钢框架⁃屈曲约束支撑结构体系节省了9%的钢材用量,碳排放降低了9%;铰接高强钢框架⁃屈曲约束支撑结构体系抗震性能较好,在高烈度区的层高高、跨度大、活荷载大的建筑中使用具有良好的技术优势。

屈曲约束支撑在框架结构中的应用研究

文章以中国移动自贸港IDC项目中的数据中心为工程背景,研究了屈曲约束支撑在框架结构中应用的可行性。从多个角度对3种结构方案进行了比选,结果表明,方案3即带屈曲约束支撑的装配整体式框架结构体系在确保抗震性能的基础上,更能有效控制工程全周期成本。从预埋件与节点板的加工安装、屈曲约束支撑安装、临时固定、支撑最终固定、防火防腐涂装等角度研究了屈曲约束支撑与主体结构同步安装的关键技术。基于ABAQUS软件研究了混凝土框架-屈曲约束支撑结构在频遇与罕遇地震作用下的抗震性能,结果表明,设置屈曲约束支撑后结构在频遇地震作用下始终处于弹性状态;罕遇地震作用下主体结构在不同方向的减震率均大于60%,此时屈曲约束支撑结构进入塑性阶段,通过滞回耗能减少了主体结构的地震响应,较大的提升了结构抗震性能。

单跨框架结构屈曲约束支撑加固设计及抗震性能研究

单跨框架结构由于结构冗余度小,罕遇地震作用下易发生严重破坏。本文针对一个既有单跨框架结构办公楼存在抗扭刚度不足,抗震构造措施不满足现行规范要求的问题,采用基于性能的消能减震加固思路,按照两组等代杆应力比范围对屈曲支撑的参数进行初步设计,对比加固前后模态分析结果以及反应谱工况下主体结构的楼层剪力,并通过罕遇地震下弹塑性时程分析得到的层间位移角、能量耗散、消能子结构的PM曲线、屈曲约束支撑的轴力时程曲线以及滞回曲线比较两组方案的减震效果,总结初步设计阶段较为合适的等代杆应力比范围。结果表明,初步设计阶段规范反应谱工况下应力比范围处于0.21~0.59的等代杆相较于应力比范围处于0.32~0.77的等代杆在提高结构抗扭刚度、减小层间位移角、楼层剪力以及消耗地震能量等方面效果更加显著。

钢管混凝土框架-屈曲约束支撑结构概率地震易损性评估研究

为了研究钢管混凝土(CFST)框架-屈曲约束支撑(BRB)结构的抗震性能以及地震动持时对结构概率地震易损性的影响,基于能量平衡的塑性设计方法,设计了9层框架支撑结构.选取其中一榀单层单跨的框架支撑试件进行了低周循环加载试验和数值分析.采用OpenSees程序建立了9层典型三跨子结构的弹塑性分析模型;通过增量动力分析法得到了结构在不同工程需求参数和地震动强度参数下的易损性曲线,分析了地震动持时对结构抗震性能的影响.研究结果表明:试件的水平荷载-位移滞回曲线饱满,耗能稳定;结构90%的塑性变形耗能集中于屈曲约束支撑;整体损伤因子(ODI)可以较好地反映地震动持时对框架支撑结构累积损伤的影响;长持时地震动下结构的倒塌中位值比短持时的低24%.以ODI为工程需求参数时,考虑地震动谱加速度和重要持时的地震动强度综合指标INP-D表现出更优的实用性、有效性、充分性和调幅鲁棒性.对于I_(NP-D),罕遇地震水平下,长持时地震动下的ODI超越0.2和0.4限值的概率分别是短持时的1.74和5.0倍,因此建议钢管混凝土框架-屈曲约束支撑结构的抗震设计和分析应关注地震动持时对结构累积损伤的影响.

短屈服段屈曲约束支撑钢框架抗震性能研究

屈曲约束支撑滞回性能优异,大量应用于中心支撑钢框架结构,可极大提高钢框架的抗震性能.但已有研究表明,当屈曲约束支撑钢框架遭遇罕遇地震时,结构产生较大的残余变形,导致震后更换支撑困难.为此提出了短屈服段屈曲约束支撑,并将其置于钢框架中进行动力时程分析.结果表明,短屈服段屈曲约束支撑钢框架的最大层间位移角较传统屈曲约束支撑钢框架最大降幅在10%左右,减小结构的残余层间位移角可达30%以上;在保证结构安全的同时,很大程度上提高了结构在震后的可修复性和遭遇二次地震时的可靠性,并且随着结构刚度的增加,额外的地震荷载几乎全由屈曲约束支撑承担,并不会给框架增加负担.

双屈服点屈曲约束支撑-钢框架结构抗震性能研究

针对传统钢框架-屈曲约束支撑结构的薄弱层控制难题,本研究提出了一种面向结构最大层间变形控制和薄弱层控制双重需求的并联式双屈服点屈曲约束支撑。相比于已有双屈服点屈曲约束支撑,具有刚度和耗能能力利用率高的优点。基于某钢框架-支撑原型结构,设计了2个传统屈曲约束支撑案例和3个新型双屈服点屈曲约束支撑案例,通过对比各案例的关键地震响应,明确了新型支撑的结构最大变形控制效果和薄弱层控制效果。结果表明:罕遇地震作用下,相比于屈曲约束支撑,新型支撑的最大层间位移角峰值可降低6.2%~21.6%;表征薄弱层损伤集中程度的层间位移角集中系数分别由1.54和1.51最低降至1.29,绝大部分楼层具有了相近的位移角,且小于屈曲约束支撑结构,表明新型支撑引导了薄弱层的迁移,显著减轻了结构变形损伤集中问题。本研究的相关成果可为钢框架-支撑结构的地震响应控制提供参考。

双阶屈服屈曲约束支撑框架结构抗震性能研究

双阶屈服屈曲约束支撑(DYB)是近年来基于传统屈曲约束支撑(BRB)提出的新型减震概念与装置,根据构造特点可将其分为串联型DYB和并联型DYB两种。分析了两种DYB的简化力学模型,并对其在有限元软件SAP2000中进行模拟,证明了有限元分析方法的准确性。以阻尼+耗能为抗震性能目标进行设计,通过非线性时程分析,对比纯框架结构、BRB框架结构与DYB框架结构在不同地震等级下的抗震性能及构件受力,系统研究了平面框架中DYB框架结构在全过程地震水准下的耗能机理及受力性态,并在三维框架中对并联型DYB的抗震性能进行验证。结果表明:在以阻尼+耗能为抗震性能目标的设计中,不应采用串联型DYB,建议采用并联型DYB进行设计。并联型DYB在多遇地震下即开始耗能,相比传统BRB,其对框架结构在不同地震等级尤其是多遇地震下的抗震性能改善作用最为突出,但在设计时仍需注意并联型DYB带来的“构件内力放大效应”所造成的不利影响。

某教学楼单跨框架结构的屈曲约束支撑加固抗震分析

某四层教学楼的钢筋混凝土框架为单跨框架结构,在不同方案比较后决定对其采用屈曲约束支撑加固。使用分析软件采用反应谱法、静力弹塑性和动力弹塑性法对加固前后的结构进行了抗震性能的计算分析。反应谱法分析可知采用支撑加固后的结构抗侧刚度增大,周期减小,层间位移减小;静力弹塑性法分析显示加固后结构中屈曲约束支撑先于梁柱构件失效,结构冗余度增加;动力弹塑性法分析显示加固后结构在罕遇地震作用下,支撑进入塑性工作状态,显示出良好的滞回性能,消耗了地震能量,结构基底剪力显著减小。

多层屈曲约束支撑钢框架抗震性能研究

为明确强震下多层屈曲约束支撑钢框架结构的层反应值与屈曲约束支撑的水平力分担率β的对应关系,以屈曲约束支撑的水平力分担率β为主要研究参数建立6个模型,进行了二阶非线性时程分析.分析表明,各模型的各层层间剪切位移及各层最大层间位移比值跟地震强度无关,β为20％ ～ 30％模型的各层比值相近,而β为40％ ～ 90％模型的各层比值有上部层小、低部层大的趋势,且β值越大这种现象越明显,其比值大小与β值成反比关系.各模型的各层支撑分担的剪力和各层最大层剪力比值大小与β值成正比关系.

单层落地椭球壳约束屈曲支撑的减震性能

利用有限元分析软件ANSYS进行参数化编程建模,对带有屈曲约束支撑的单层落地椭球网壳的减震性能进行分析.假设屈曲约束支撑杆件为理想弹塑性,在三维El-Centro波和Taft波作用下对结构进行动力响应分析.计算结果表明,屈曲约束支撑构件对网壳结构关键点的位移和杆件内力响应明显减小.对不同的屈曲约束支撑布置方案进行对比分析,得出屈曲约束支撑布置的主要原则.

屈曲约束支撑加固多层混凝土框架施工技术

屈曲约束支撑(buckling-restrained braces,BRB)的施工工序对控制施工误差、实现设计意图有重要作用,且影响施工的难易程度。该文通过对直连式、外贴框架式和内嵌框架式等3种利用BRB加固既有混凝土框架加固连接方式的施工工序研究,讨论了合理的施工工序,以及因设计不当、工序不当和工艺不当而引发的施工问题,研究了减小安装误差、保证质量的措施。以某既有多层混凝土框架的加固工程为例,对直连式施工工序和做法进行讨论。

带屈曲约束支撑的轻钢加层框架减震分析

结合工程实例,对底部钢筋混凝土框架上部钢结构框架的加层结构进行减震分析.首先利用ANSYS软件输入地震波对整体结构进行弹性时程分析,对不满足规范层间位移角限值的楼层设置屈曲约束支撑,最后在罕遇地震作用下进行验算.结果表明,添加屈曲约束支撑后,加层结构的层间位移角均能满足规范的要求,体现了屈曲约束支撑良好的耗能减震性能.

屈曲约束支撑在高层钢框架结构中的减震控制研究

为了研究屈曲约束支撑在高层钢框架结构中的减震效果,利用有限元分析软件SAP2000分别对纯框架、普通支撑框架和屈曲约束支撑框架3种模型进行了罕遇地震作用下的非线性时程分析。通过对时程分析结果进行对比,得出了在高层钢框架结构中设置屈曲约束支撑可以大幅度提高结构的抗震性能。

某高层钢框架结构组合减震设计

某转化医学中心位于高烈度设防地区、地震重点监视防御区,从减震效果和经济性等方面对不同减震方案进行比选后,选用BRB+VFD组合减震方案,同时提出了阻尼器布置原则。采用有限元法进行弹性和弹塑性时程分析,结果表明BRB+VFD组合减震方案可为主体结构提供一定的附加刚度和附加阻尼比,降低地震作用下基底剪力,延缓主体结构破坏,满足主体结构第二道防线设计要求;VFD在多遇地震、设防地震、罕遇地震作用下均发挥耗能作用;BRB在多遇地震作用下仅提供刚度,在设防地震和罕遇地震作用下进入屈服耗能,提高了结构抗震性能;随着地震烈度的增加,结构附加阻尼比随之增大,有效保证了结构抗震性能。

中日美多层屈曲约束支撑钢框架动力抗震性能比较研究

根据中日美抗震设计规范建立典型多层屈曲约束支撑框架研究模型,通过结构形式、屈曲约束支撑的水平力分担率β和屈曲约束支撑框架首层剪重比CB为模型主要研究参数;并且通过弹塑性时程分析层反应值与屈曲约束支撑需求性能,进而比较中国、日本及美国钢框架的抗震设计方法;研究结果如下:(1)各模型各层层间位移角反应值R,多遇地震时R<0.75%、设防烈度地震时R<1.0%以及罕遇地震时R<1.5%,屈曲约束支撑钢框架结构具有很强的减震性能。(2)最大层剪力反应值分布形式,多遇地震时跟中日美规范静力推倒分析设计层剪力分布形式比较无明显差异。设防烈度地震、罕遇地震时,β=30%的CJ模型,日本规范Ai分布形式各层剪力计算值,能够较准确的评价强震作用下层剪力分布形式;中国和美国规范计算的各层剪力值分布形式接近强震作用下层剪力分布形式。Β=80%的US模型,最大层剪力地震反应值分布形式跟中日美规范计算的各层剪力值分布形式比较,4层以下无明显差异;4层以上地震反应值远大于静力计算层剪力值。

中日美多层屈曲约束支撑钢框架抗震性能比较分析

为研究屈曲约束钢框架与屈曲约束铰接钢框架两类不同结构形式钢框架的破坏机制和经济指标,通过对中、日、美框架结构设计规范的研究,以屈曲约束支撑水平力分担率β和结构首层剪重比C_b为主要研究参量,建立中国和美国结构形式多层屈曲约束支撑钢框架研究模型(CJ、US);通过弹塑性静力推覆分析,研究模型的层间位移与层剪力关系、塑性铰的形成规律、模型主体的用钢量与主要研究参量之间关系。研究发现:各中美结构形式模型的破坏机制均为整体结构破坏;CJ模型损伤向结构各层分布,而US模型有底部损伤集中趋势;框架用钢量与框架强度有关,但是与框架结构形式无关。

基于BRB屈曲约束支撑的5层框架结构减震设计

BRB屈曲约束支撑可以有效解决普通钢支撑的失稳破坏问题,保持钢支撑拉压性能基本一致,提高钢材利用率。BRB屈曲约束支撑延性好、耗能能力强、施工进度快、质量可靠,能够提高结构刚度和承载力,对建筑采光及内部空间的影响较小。BRB屈曲约束支撑在消能减震结构中得到广泛应用,可以控制结构在不同地震烈度下的预期变形,达到抗震设防目标。文章将BRB屈曲约束支撑作为耗能构件应用到实际工程当中,对结构进行减震设计,为结构主体的安全提供有力保证。

屈曲约束支撑在既有单跨框架加固中的应用研究

针对既有某单跨框架结构的层间位移角不满足规范要求的问题,通过布置屈曲约束支撑,对结构进行消能减震加固设计。研究结果表明,布置屈曲约束支撑可以提高既有建筑的抗震性能,确保整体结构满足现行规范的要求。研究为单跨框架结构加固提供了理论依据。