近场强震下单斜式中心支撑钢框架层剪力分布

为了研究近场强震下单斜式中心支撑钢框架(DL-CBSF)的层剪力分布,设计了5个算例结构,采用弹塑性时程分析方法获得了结构在近场罕遇、设防地震下的层剪力分布,提出了DL-CBSF结构层剪力分布模式,并分析了近场地震速度脉冲效应、地震波加速度幅值、结构层数、结构跨度、跨数对层剪力分布的影响。

单斜式中心支撑钢框架滞回能层间分布

选取10条近场地震波和10条远场地震波,采用非线性时程分析方法研究了单斜式中心支撑钢框架在罕遇近场、远场地震作用下滞回能及层间分布;对近场、远场罕遇地震下的滞回能层间分布进行了对比分析;提出了简化的滞回能层间分布系数计算公式,为中心支撑钢框架基于能量的抗震设计方法研究提供了技术储备。

钢框架-偏心/中心组合支撑结构的特性研究

对工程实践中出现的钢框架-偏心支撑结构中局部布置中心支撑形成新的组合支撑结构体系进行了研究。结合算例的对比分析表明,在线弹性阶段,钢框架-偏心/中心组合支撑结构的宏观抗侧刚度与框架-偏心支撑结构、框架-中心支撑结构抗侧刚度无较大差别。静力推覆对比分析表明,钢框架-偏心/中心组合支撑结构较容易进入耗能梁和中心支撑混合耗能的不合理模式,钢框架-底部偏心+上部中心支撑结构在地震下的屈服次序是不合理的,不宜将中心支撑组合应用于钢框架-偏心支撑结构之中。对确因建筑等原因需将两种支撑混合应用时,应以偏心支撑耗能梁优先耗能、避免支撑混合耗能的原则,进行必要的弹塑性分析设计,确保混合体系合理的抗震性能。

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。

中心支撑半刚性连接钢框架抗震性能

为研究单边螺栓与T型钢连接的中心支撑钢框架的抗震性能,对1个1∶2缩尺的单跨单层的钢框架进行拟静力加载试验。采用ABAQUS有限元软件,建立子精细化非线性有限元模型,在验证子有限元模型的可靠性与精度基础上,通过改变支撑的孔径尺寸、壁厚以及形状等变量对框架整体抗震性能进行参数化分析。结果表明:有限元模拟结果与试验结果吻合度良好,可用于半刚性连接钢框架在循环荷载下的性能研究。随着支撑孔径和壁厚的增加,框架的滞回曲线更加饱满,刚度、耗能能力和延性皆有明显提升。方形截面支撑的抗震性能对比圆截面更加优异。梁柱节点的半钢性连接方式较刚性连接方式抗震性能更加优异。

单斜杆式偏心支撑钢框架耗能段长度研究

为研究耗能段长度变化对单斜杆式偏心支撑钢框架滞回性能的影响,应用有限元软件ABAQUS建立6个不同耗能段长度的单斜杆式偏心支撑钢框架模型并对其进行非线性数值分析,研究耗能段长度变化对单斜杆式偏心支撑钢框架承载力、刚度、耗能能力和延性的影响。研究表明:单斜杆式偏心支撑钢框架具有良好的滞回性能,耗能段长度变化对单斜杆式偏心支撑钢框架的承载力、刚度、耗能能力及延性均有较大影响;随着耗能段长度的增加,单斜杆式偏心支撑钢框的承载力及刚度呈降低趋势,耗能能力和延性系数先增大后降低。最后根据有限元分析结果给出了单斜杆式偏心支撑钢框架耗能段长度的合理取值范围。

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。

不同支撑形式下钢框架-支撑结构抗震性能分析

本文利用Midas gen分别建立了6层钢框架结构、中心支撑框架结构及偏心支撑框架结构模型,采用反应谱法及弹塑性时程分析法,通过在8度0.3g地震作用下,对不同结构形式的钢框架进行抗震性能参数分析对比。结果表明:带支撑的钢框架抗震性能要远优于纯框架结构;同时,偏心支撑结构耗能梁段的长度对框架结构地震作用下的影响较大,当耗能梁段的长度保持在一定范围内时,偏心支撑框架的抗震性能可达到最优。

三种中心支撑不同布置对平面钢框架抗侧性能影响分析

本文通过分析不同中心支撑布置对结构单元抗弯、抗剪刚度的影响,针对支撑布置水平夹角对结构单元抗剪刚度的影响,提出支撑与水平方向的夹角宜控制在30°~50°;针对三种不同中心支撑类型不同布置对结构抗侧性能的影响进行对比分析,结合SAP2000结构分析软件,计算了三种中心支撑不同布置位置下的结构最大侧移,研究了中心支撑布置对钢框架结构抗侧刚度的影响,为钢框架结构的设计提供参考。

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。

拉链柱式中心支撑钢框架支撑设计方法研究

为探讨拉链柱式中心支撑钢框架结构中支撑设计时是否需要考虑受循环荷载时的强度降低系数ψ,本文参照悬挂拉链柱式中心支撑钢框架结构的设计方法,设计了对比算例,其中支撑分别按考虑与不考虑受循环荷载时的强度降低系数设计,并对算例的自振特性、用钢量、多遇及罕遇地震下的动力响应等指标进行了分析比较。结果表明:两类算例的动力响应类似,均可满足抗震规范GB 50011"小震不坏"、"大震不倒"的抗震设防目标。因支撑设计时不考虑受循环荷载强度降低系数的算例用钢量较少,综合抗震性能较优,建议支撑设计时不考虑受循环荷载时的强度降低系数。分析也指出,悬挂拉链柱式中心支撑钢框架结构中的拉链柱设计方法偏保守,更为合理的拉链柱设计方法有待提出。

基于不同构造形式半刚性节点的人字形中心支撑钢框架低周往复荷载试验研究

为研究装配式中心支撑半刚接钢框架结构的抗震性能,选取三种便于装配化施工的半刚性梁柱螺栓节点,即带腹板耳板的顶底角钢连接、外伸端板连接和T形钢连接,设计了3榀人字形中心支撑半刚接钢框架试件,进行低周往复荷载试验,对结构的滞回曲线、承载能力、耗能性能和刚度退化进行了研究,并对比分析不同半刚性节点钢框架的性能优劣。试验结果表明:试件滞回曲线饱满,抗侧承载力高,具有稳定可靠的耗能性能和塑性变形能力;结构在水平往复荷载作用下有明显的屈服和破坏过程,整体呈现延性破坏的特征;结构的塑性变形和损伤破坏主要集中在支撑体系,钢框架梁、柱残余变形小,半刚性节点没有产生塑性变形,结构具有两道抗震防线;半刚接钢框架和中心支撑体系协同工作性能良好;经综合对比分析结构采用外伸端板连接时具有较优良的抗震性能。

梁贯通式中心支撑钢框架地震剪力研究

为了保证梁贯通式中心支撑钢框架结构在大震下钢框架仍能正常工作,需要钢框架能够承担一定的水平地震力,而大震下底层框架柱所承担的地震剪力与小震下总剪力的比值取决于n和Δ_2/Δ_1,其中n为层柱刚度与层支撑刚度之比,Δ_2和Δ_1分别为大震和小震时的底层相对位移,因此本文对Δ_2/Δ_1的大小进行了研究,分别对单层、3层和6层的平面结构进行了动力弹塑性时程分析,最后给出建议的钢框架需要承担的地震剪力公式。

中心支撑钢框架连续倒塌动力效应分析

为研究中心支撑对于多层平面钢框架连续倒塌动力效应的影响,采用瞬时加载法,分别对5种常用的中心支撑钢框架在中柱和边柱失效的情况下进行弹塑性动力反应分析。分析结果表明:支撑对于结构的极限承载力并没有太大提高,但对结构刚度提升十分明显;无论在底层中柱失效还是边柱失效时,正斜支撑对于底层中柱失效框架的加强效果要好于边柱,反斜支撑对于中柱和边柱失效时的加强效果相近,但要差于其他形式的支撑;X型、V型和反V型支撑都可以明显减小失效处节点位移。

不同梁柱节点构造形式对中心支撑框架抗震性能影响

为研究不同梁柱节点构造形式对中心支撑框架抗震性能的影响,完成了4个1层1跨的中心支撑框架试件的拟静力试验,研究参数分别为:柱截面形式、梁柱连接方式、梁柱刚度比。试验结果表明:梁柱节点处构造措施的改变,使各试件的局部损伤也存在着差异;各试件的水平力-层间位移角滞回曲线均为S形,箱形柱截面的开裂与梁柱铰接连接会导致滞回曲线有一定程度的捏拢;当柱截面形式为箱形柱时,节点板附近的柱发生局部破坏,框架分担水平力降低;由于节点板的存在,梁柱间的铰接节点近似为半刚接,框架分担水平力降低,但并不影响支撑充分发挥其性能;当柱刚度较低时,框架分担水平力降低,且支撑未能充分发挥其材料性能,因而支撑框架的抗侧承载力降低。

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。

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。