梁式转换层结构层间侧移角比的取值分析

采用转换层上、下层间侧移角比来描述转换层上、下刚度的变化,对十七层大底盘大空间托墙形梁式转换层结构进行刚度计算分析,给出了侧移角比的取值合理范围。

建筑结构抗震变形验算中层间弹性位移角限值的研讨

本文通过对试验结果的统计分析、弹性有限元分析及与国际上主要抗震设计规范的设防目标及其限值的比较后认为我国现行抗震设计规范中用于“小震”下变形验算的弹性层间位移角限值偏大，难以满足第一水准的抗震设防要求。在综合考虑了试验数据、计算结果、实际工程计算侧移角的统计资料以及小震下建筑结构的容许破坏程度等因素后，提出了可供修订规范参考的结构弹性层间侧移角限值。

基于IDA的多层钢筋混凝土框架残余侧移分析

利用Open Sees非线性有限元软件对6层钢筋混凝土平面框架结构进行数值模拟。首先选取24条地震动记录,通过对比分析两个不同地震动强度指标对残余侧移响应离散性的影响,选取合理的地震动强度指标。然后采用Sa(T1,5%)调整24条地震动记录,使其成为具有多重强度水平的地震动记录。对该模型进行增量动力分析,得到各层的残余层间侧移角和最大层间侧移角并比较残余侧移和最大侧移的分布规律,分析了结构的残余侧移随最大侧移的变化过程以及两者的相关系数,发现两者的相关性较好,这表明可以根据震后残余层间侧移角估计最大层间侧移角。另外,也分别分析了基于弹塑性层间侧移角限值和倒塌临界状态的残余层间侧移角概率分布,结果表明结构的最大层间侧移角达到抗规限值0.02后,结构仍然有较大的塑性变形发展。

冷弯薄壁型钢三层房屋振动台试验研究

为考察低层冷弯薄壁型钢房屋的抗震性能,进行一个三层足尺模型的振动台试验,得到低层冷弯薄壁型钢房屋结构在水平地震作用下的动力特性、地震反应、破坏机理等,并对其抗震性能进行评估。结果表明:结构在振动过程中表现为局部破坏,墙体骨架基本完好;结构呈剪切型变形形式;9度抗震设防时,多遇地震下结构最大弹性层间位移角为1/934,罕遇地震下结构最大弹塑性层间位移角为1/52,满足抗震规范关于抗震变形验算的相关规定;该房屋体系抗侧力的关键在于墙板的蒙皮作用和抗拔件的抗倾覆作用,因此应保证接缝和边角处自攻螺钉的施工质量,抗拔件应采取有效的防松措施。对结构的抗震能力进行初步评估,表明该房屋在9度多遇地震下的墙体剪力均小于其抗剪承载能力,且具有较高的安全储备。

多高层树状柱钢框架结构体系的抗震性能分析

为了进一步研究拼接节点削弱型树状柱钢框架结构体系的抗震性能,对代替钢梁拼接节点的三折线有限元计算模型进行改进,利用改进后的三折线模型设计了4层、6层、8层和10层按照拼接节点处实际内力值设计的树状柱平面钢框架。对上述4种结构模型输入地震波进行弹塑性时程分析,并与不设钢梁拼接节点的传统钢框架作比较分析。模拟结果表明,改进后的三折线模型更加接近真实情况,在不同地震波的作用下,按照实际内力设计拼接节点的树状柱钢框架与不设钢梁拼接节点的框架结构相比,其结构周期变大,最大基底剪力值显著减小,侧移值和层间侧移角也基本上都是减少,只有兰州波作用下10层结构由于高阶振型和共振等原因,使得侧移值和层间侧移角增大。

高强钢组合K形偏心支撑钢框架抗震性能分析

为了合理评估高强钢组合K形偏心支撑框架(K-HSS-EBFs)的抗震性能,首先建立了振动台试验试件的有限元模型,验证了有限元分析方法的适用性。设计了一个10层K-HSS-EBF结构,选取10条地震记录对其进行增量动力分析(IDA)。探讨了在强震作用下结构的薄弱部位、耗能梁塑性区的形成和发展、基底剪力和最大层间位移的关系,得到了结构概率分位值为10%、50%和90%的IDA曲线以及位移延性系数,结合定义的性能参数评估了结构的抗震性能。研究表明:随着地震动峰值加速度的增加,各层耗能梁先后进入塑性,并逐渐发展,吸收地震能量;K-HSS-EBFs的易损曲线能很好地反映其抗震性能;按《建筑抗震设计规范》设计的高强钢组合K形偏心支撑框架偏保守,能承受远大于设防烈度的地震作用,造成结构设计的浪费。

高强钢组合K形偏心支撑钢框架抗震性能研究

为了合理评估高强钢组合K形偏心支撑框架(K-HSS-EBFs)的抗震性能,设计了一个20层K-HSS-EBF结构,选取10条地震记录对其进行增量动力分析(IDA)。探讨了在强震作用下结构的薄弱部位、耗能梁塑性区的形成和发展、耗能梁变形和最大层间位移的关系,得到了结构概率分位值为10%、50%和90%的IDA曲线以及位移延性系数,结合定义的性能参数评估了结构的抗震性能。研究表明:随着峰值地震加速度的增加,各层耗能梁先后进入塑性,并逐渐发展,吸收地震能量;K-HSS-EBFs的易损曲线能很好地反映其抗震性能;按我国规范设计的高强钢组合K形偏心支撑框架偏保守,能承受远大于设防烈度的地震作用,造成结构设计的浪费。

高强钢组合Y形偏心支撑钢框架抗震性能与震后修复分析

为研究高强钢组合Y形偏心支撑钢框架这种新型结构体系的抗震性能和震后可修复性,在试验的基础上对3种组合Y形偏心支撑钢框架进行有限元分析.采用ANSYS软件建模,3-D实体单元划分网格,考虑材料非线性和几何非线性,研究变量为耗能梁段长度.结果表明:耗能梁段长度对试件的初始刚度影响较大,对极限承载力影响较小;耗能梁段长度对破坏模式影响较大,在位移角相同的条件下,短耗能梁段的剪切变形发展更充分,长耗能梁段将导致钢框架节点弯矩大幅增长,使得框架梁先于梁段发生破坏,震后修复难度增加.为保证高强钢组合Y形偏心支撑钢框架的耗能梁段弹塑性变形发展充分,作为第一道抗震防线首先发生破坏,建议耗能梁段长度与层高的比值不宜大于0.25.

蝴蝶形钢板剪力墙-自复位钢框架结构体系性能研究

蝴蝶形钢板剪力墙-自复位钢框架结构作为一种新型结构体系,结合了蝴蝶形钢板延性耗能和自复位钢框架复位能力的优势。通过ANSYS有限元软件分别对蝴蝶形钢板、自复位钢框架以及二者组合而成的结构体系进行了模拟分析,得到系列试件的能力曲线和滞回曲线。根据能力曲线计算找出显著屈服点,评估不同参数下结构刚度变化与承载能力之间的联系;根据滞回曲线计算得到的能量耗散系数和残余层间侧移角评估整体结构的耗能能力和复位能力。分析结果表明:在钢板的单推过程中,蝴蝶形钢板剪力墙显示出了卓越的延性性能,有利于吸收和耗散地震能量;设计时要控制开缝参数b/t,确保蝴蝶形钢板的稳定性,使蝴蝶形钢板的强度得以充分发挥;增加蝴蝶形钢板厚度t以及减少开缝排数m会增强整个结构的耗能能力,使得滞回曲线更加饱满;整个结构体系的承载能力并不是内填钢板和外围框架承载能力的简单叠加,而是要乘以一个折减系数,折减系数初步分析为0.18。本文的模拟研究结果可作为后续试验研究的依据。

框架-剪力墙结构中剪力墙数量的优化分析

满足规范允许的层间侧移角的最少抗震剪力墙数量为最优剪力墙数量,相应的设计为最优设计。按现行规范要求,考虑影响剪力墙数量的各种因素,结合其它限制条件,建立框架-剪力墙结构中剪力墙数量优化的数学模型,可供工程设计参考。

摇摆钢支撑框架结构抗震性能分析

中心支撑钢框架抗侧效率高,但在设防地震作用下,中心支撑杆容易受压失稳,耗能性能劣化。为了提高中心支撑钢框架结构的耗能能力,提出了摇摆钢支撑框架结构体系。采用ABAQUS有限元分析软件对比分析了摇摆钢支撑结构与中心支撑结构的抗震性能,以及在支撑与框架不同刚度比、非耗能段采用不同钢材强度等级影响下的摇摆钢支撑结构滞回性能,确定了耗能段替换的层间侧移角范围。分析结果表明:摇摆钢支撑结构主要通过耗能段耗散能量,支撑未发生屈曲时,破坏模式比中心支撑结构理想,耗能机制合理;随着支撑与框架刚度比的增加,结构的整体位移曲线逐渐趋于线性,层间位移角趋于一致,支撑与框架的刚度比大于2时效果明显;提高摇摆钢支撑结构非耗能段钢材等级可以提高结构的极限承载力和剩余刚度,减轻结构的破坏程度,结构延性会有所降低;将结构正向骨架曲线简化为三折线模型能够准确确定耗能段替换的层间侧移角范围,结构刚度比和钢材强度等级增加能够提高耗能段替换的层间侧移角范围上限。

滞回模型修正和地震动特征对IDA的影响分析

为了研究滞回模型和典型地震动信号特征差异对IDA曲线的影响,基于Bouc-Wen模型的Barber捏缩及强度退化修正以及地震动PGA/PGV值,针对弹塑性结构模型进行了IDA分析。对单质点模型建立了IDA曲面,分析了IDA曲线形状随PGA/PGV值的变化规律;分析了多质点层模型不同楼层的最大层间侧移角比值IDA曲线受PGA/PGV值变化的影响。计算结果表明:在IDA曲线的抬升梯度和结构弹塑性损伤在结构体系内的分布特征都随PGA/PGV值以及滞回模型的变化而变化,且影响趋势显著。