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。

双阶屈服钢连梁联肢墙的参数设计和布置研究

提出了一种应用于联肢剪力墙体系的新型钢连梁,称之为双阶屈服消能钢连梁。该新型钢连梁包含两部分;发生剪切屈服的核心板梁和发生弯曲屈服的外套箱形梁。在小震作用下,剪切屈服板梁进入塑性,发挥消能减震作用,弯曲屈服梁保持弹性从而保证结构的整体刚度。在中震及大震作用下,剪切屈服梁和弯曲屈服梁同时进入塑性,发挥更大的消能作用,使主体结构免遭过大的地震损伤。双阶屈服钢连梁联肢墙体系作为一种高性能减震结构体系,与传统的混凝土连梁联肢墙体系相比,其刚度和承载力贡献都有较大的提高,并且双阶连梁的附加阻尼比贡献率在小震、中震和大震下可以分别达到28%、44%和72%。联肢墙的耦联比体现了连梁对墙肢约束作用,不同耦联比的联肢墙结构的连梁剪力沿层高分布形式不同。针对3种不同耦联比的联肢墙分析了双阶屈服钢连梁的参数设计方法和建议的布置形式,并在这些建议布置模式下,对比了普通钢连梁结构和双阶连梁结构在小震下的附加阻尼比,大震下各连梁的延性系数等指标,体现了双阶屈服钢连梁对结构的消能贡献和损伤控制。

双阶屈服钢连梁联肢剪力墙体系的小震消能减震设计方法

提出了一种应用于联肢剪力墙体系的新型钢连梁,称之为双阶屈服消能钢连梁,并且在此基础上提出了基于小震消能的双阶屈服钢连梁联肢剪力墙体系的抗震设计方法。该新型钢连梁由两部分并联而成,分别是发生剪切屈服的核心板梁和发生弯曲屈服的外套箱形梁。在小震作用下,剪切屈服板梁进入塑性,发挥消能减震作用,弯曲屈服梁保持弹性从而保证结构的整体刚度。在中震及大震作用下,剪切屈服梁和弯曲屈服梁同时进入塑性,发挥更大的消能作用,使主体结构免遭过大的地震损伤。在合理考虑第1阶屈服力和第2刚度与第1刚度比的基础上,提出了针对双阶屈服钢连梁联肢剪力墙体系的小震消能减震设计方法.根据该方法设计了一个20层的双阶屈服消能钢连梁联肢墙结构,最后通过弹塑性时程分析验证了该方法的合理性。

“类十字”双阶屈服屈曲约束支撑理论研究及数值分析

屈曲约束支撑是一种承载和耗能相结合的双功能抗震构件,被广泛应用于工程结构中。然而,传统屈曲约束支撑在多遇地震作用下处于弹性状态,不耗散地震能量,且不能够适应不同等级水平的地震作用。基于此,提出一种新型"类十字"双阶屈服屈曲约束支撑(DYBRB),其在小震下进入屈服耗散地震能量并为结构提供刚度,大震下耗能能力进一步提高。通过构造设计及工作原理,详细说明了DYBRB两阶段耗能的机理;通过理论分析建立了DYBRB的力学模型,给出了DYBRB支撑刚度、承载力、屈服位移的计算公式及其简化设计方法;并采用ABAQUS软件建立了DYBRB数值模型,模拟分析其抗震性能。研究结果表明:DYBRB具有更小的屈服位移和明显的分阶段耗能特征,滞回曲线饱满,能够在不同等级地震作用下为结构提供相应水平的耗能。

剪力墙连梁阻尼器双阶屈服消能设计

针对可更换连梁在小震作用下的屈服与耗能问题,采用反应谱法和动力时程法,提出了一种带双阶屈服阻尼器的可更换连梁。对带原混凝土连梁和可更换连梁的联肢剪力墙结构,经模态分析,偏差在合理范围内,证明了刚度计算公式合理。基于双阶屈服可更换连梁设计目标,选择参数λi和γi控制双阶阻尼器第1、2阶屈服力,αi控制双阶阻尼器第2阶刚度。结果表明,阻尼器参数的合理取值范围分别为0.4≤λi≤0.6,0.2≤αi≤0.6,0.4≤γi≤0.6。该研究可保证结构安全。

双阶屈服屈曲约束支撑混凝土框架结构抗震性能研究

结合实际工程项目,提出将新型双阶屈服屈曲约束支撑应用于传统混凝土框架结构。设计一榀缩尺单层单跨双阶屈服屈曲约束支撑混凝土框架结构试件,采用低周往复试验,对双阶屈服屈曲约束支撑在混凝土框架结构中的抗震性能以及二者的协同工作性能进行试验验证。在此基础上,进一步研究双阶屈服屈曲约束支撑在钢筋混凝土框架结构体系中的抗震性能,对双阶屈服屈曲约束支撑框架结构体系进行弹塑性时程分析,并与单阶屈服屈曲约束支撑框架结构体系对比。结果表明,双阶屈服屈曲约束支撑在小震作用下实现第一阶屈服并保持刚度,为结构提供附加阻尼,参与耗能;在中震与大震作用下发生第二阶屈服,持续耗能。与单阶屈服屈曲约束支撑相比,双阶屈服屈曲约束支撑具有更优的抗震性能。

双阶屈服型摇摆钢框架抗震性能研究

为提高含屈曲约束柱的摇摆钢框架(RSFB)结构在屈曲约束柱(BRC)屈服后的刚度和承载力,提出在RSFB结构底层BRC两侧各布置一根钢杆,形成双阶屈服型含屈曲约束柱的摇摆钢框架(TYRSFB)。钢杆底部通过铰支座与基础连接,上部通过限位装置与摇摆钢框架上短梁连接,并在限位装置与短梁之间设置一定间隙,以实现钢杆在结构中只受拉而不受压和整体结构的双阶屈服。对TYRSFB和RSFB结构进行拟静力试验和数值模拟,结果表明:虽然拟静力试验中结构性能因平面外约束失效未能充分发挥,但试验结构仍具有控制变形能力,摇摆钢框架基本保持弹性;所提出钢杆连接构造可以实现钢杆在结构中只受拉而不受压并实现TYRSFB结构的双阶屈服,钢杆进入工作前,TYRSFB结构性能与RSFB结构基本一致,钢杆进入工作后,结构的刚度和承载力明显高于RSFB结构;钢杆的加入不会影响BRC的性能发挥。

新型双阶屈曲约束支撑性能有限元分析研究

针对目前常见的屈曲约束支撑多为单阶屈服,且屈服点单一的问题,提出了一种新型双阶屈曲约束支撑,其核心单元由1块低屈服点芯板和2块高屈服点芯板并联而成,具有屈服点低、在不同地震荷载作用下屈曲约束支撑都能屈服耗能等优点。采用abaqus通用有限元分析软件进行模拟仿真分析设计了新型双阶屈曲约束支撑,采用abaqus接触中的生死单元模拟核心单元多阶失效的工况,分析了其耗能性能、骨架曲线、刚度等重要力学参数,并将分析结果与普通单阶屈曲约束支撑进行对比。结果表明:有限元模拟滞回曲线与试验数据贴合较好,有限元模型设计和参数设定是合理的,该屈曲约束支撑的屈服位移较小,在小位移荷载作用下具有更优越的耗能性能,能在小震荷载作用时为结构耗散更多的地震能量,同时具有更大的屈服后刚度,能为支撑提供更大的反力。