铁路客站侧式站房超长结构屈曲约束支撑混凝土框架节点性能的有限元分析

通过有限元分析方法,研究侧式站房超长结构中屈曲约束支撑混凝土框架节点的性能。对超长结构的整体概念进行了概述,分析了结构特性与节点性能之间的关联。采用专业的分析软件,建立了详细的有限元模型,并对节点进行了系统的性能评估。研究重点包括荷载-位移响应、弯矩-曲率响应、剪切性能以及节点的承载力和刚度。通过探讨屈曲约束支撑在改善节点性能中的作用机制,比较了不同约束支撑方案,并提出了有效的性能改善方法和策略,从而为优化超长结构的设计提供了理论依据和实践指导。

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。

LY160钢屈曲约束支撑框架抗震性能研究

屈曲约束支撑(BRB)因其性能优越已在工程中广泛应用,目前工程中使用的BRB芯材多为Q235B钢,为研究软钢BRB框架的受力性能,设计了一榀LY160钢BRB框架进行低周反复试验。试验结果表明:LY160钢BRB框架滞回曲线饱满,耗能系数高达1.54,等效黏滞阻尼达到了0.255。为了进一步研究LY160钢BRB框架结构体系抗震性能,分别运用ABAQUS与PERFORM-3D对框架试验进行模拟,并将两个模拟结果与试验结果进行对比,分析了两个软件模拟计算的优缺点,验证了数值模拟的准确性。在此基础上,采用PERFORM-3D建立6层BRB框架结构(BRBS)模型并与无控框架结构(UCS)模型以及普通支撑框架结构(NBS)模型进行对比,BRBS的层间位移角、层剪力最高可分别降低34.47%、31.29%,远超NBS的19.39%和17.31%,且BRBS的塑性耗能几乎全为BRB提供,很好地保护了主体结构,具有较为稳定、良好的抗震性能。

全钢屈曲约束支撑钢结构梁柱安装连接力学性能

为避免地震作用下钢梁柱连接发生脆性断裂和塑性屈服,提出一种新型全钢屈曲约束支撑的钢结构梁柱连接方式。全钢屈曲约束支撑通过销钉与钢梁柱构件连接,形成新的连接体系。以T型梁柱连接钢结构为研究对象,考虑一侧安装全钢屈曲约束支撑(S型)和两侧安装(D型)两种结构型式。并进行耗能指数和等效粘性阻尼系数等参数研究,以评估钢结构梁柱安装连接的力学性能。实验结果表明,与S型连接相比,D型连接的滞回曲线更加饱满,这表明在梁翼缘两侧设置阻尼的结构可以使新的钢结构梁柱安装连接方法具有更强的消能能力。且在旋转角度为0.01rad之前,S型试样的等效粘滞阻尼系数大于D型试样。

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。

装配式RCS框架-屈曲约束支撑组合结构抗震性能研究

将屈曲约束支撑应用于装配式钢筋混凝土柱-钢梁组合框架结构(简称装配式RCS组合框架结构)中,若处理不当将会产生开合效应并导致相邻梁柱破坏。为有效减轻框架开合效应造成的破坏,提出基于梁端铰接的装配式RCS框架-屈曲约束支撑组合结构。在保证关键连接节点力学性能的前提下,设计某9层装配式RCS框架-屈曲约束支撑组合结构,采用基于OpenSees软件的动力弹塑性时程分析方法研究结构的抗震性能。结果表明,钢梁腹板开洞的装配式RCS节点、装配式混凝土柱-钢梁-屈曲约束支撑组合节点具有高承载、可装配和震后损伤小等特点,装配式RCS框架-屈曲约束支撑组合结构满足抗震规范要求,具有优良的抗震性能;梁-梁间的铰接连接不会影响屈曲约束支撑的耗能效果,且可以改变梁柱屈服机制,保证整体结构高效装配的同时减轻结构塑性损伤,有助于实现结构的功能可恢复。

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。

屈曲约束支撑在抗震设防裂度为9度地区的施工技术

我国已建或在建的房屋建筑工程,无论是民用建筑还是工业建筑,由于国内各地地震频发,导致对房屋结构的抗震能力需要着重考虑。笔者基于西昌市马道城中村棚户区改造项目中的商业综合楼的设计与建设,阐述了屈曲约束支撑在9度地震设防烈度地区的应用。

底部带有屈曲约束支撑的摇摆墙框架结构抗震性能分析

为减小摇摆墙框架结构强震下位移响应及缓解屈曲约束支撑框架的损伤集中效应,基于损伤集中模式,提出了底部带有屈曲约束支撑的摇摆墙框架结构体系。以9层钢框架为基准模型,通过推覆分析和动力时程分析对比研究了该结构体系的抗震性能。分析结果表明:BRB屈服前,该结构体系类似框剪结构,BRB提供抗侧刚度并通过墙体进行传递;BRB屈服后,结构发生摇摆,墙体控制变形模式,BRB通过滞回耗能,可以充分发挥结构各部分的抗震能力。

屈曲约束支撑式延性桁框结构探讨

在桁框结构的桁架跨中央设置屈曲约束支撑式消能段是一种新型的延性桁框结构。针对该结构体系,首先推导消能段的极限抗剪承载力,然后提出结构简化计算模型,并根据我国抗震设计准则给出确定屈曲约束支撑设计承载力的计算方法和构造要求。采用本方法确定的消能段可以精确控制延性桁框结构的屈服时刻和破坏模式,并实现水平地震作用下各楼层同步屈服,充分耗能。最后采用有限元方法进行单向和循环加载分析与验证,结果表明:合理的屈曲约束支撑承载力可以显著提高延性桁框结构的延性、耗能能力、承载能力和安全储备,抗震性能明显优于普通桁框结构;该计算方法具有较高的精度,可以在确保消能段耗能的前提下实现结构的优化设计。

屈曲约束支撑钢筋混凝土框架结构干式柔性梁柱节点的试验研究

建议了一种由受弯框架与采用梁柱柔性节点的屈曲约束支撑框架并联组成的装配式混凝土双重抗侧力体系,设计并完成了4个装配式梁柱节点试件和1个现浇节点试件的往复加载试验。研究了混凝土楼板、螺栓孔形式等因素对该柔性节点受力性能和破坏模态的影响,并与现浇试件进行了对比。试验结果表明:混凝土楼板对柔性节点刚度及承载力有很大的影响,在设计时不可忽略;螺栓孔形式在结构位移较小时对节点的受力性能没有影响,但当结构位移较大时会影响节点的破坏模式;与现浇节点相比,装配式柔性节点具有很大的变形能力。

屈曲约束支撑(UBB)体系在框架结构抗震加固工程中的应用

以北京城区地理位置最核心的CBD地区一栋老旧建筑为工程实例,介绍了屈曲约束支撑的技术特点和应用前景,论述了该项技术在抗震加固改造中的作用原理、基本构成和安装情况等。工程实践表明:屈曲约束支撑的安装工艺简单且可操作性强,节约了加固改造的工程量,可大大缩短工期,而且与后续工序的衔接也方便简捷,省时省力。

带屈曲约束支撑框剪结构的减震研究

以位于8度抗震设防地区的某框架剪力墙结构为研究对象,采用屈曲约束制成对其进行减震控制设计,基于ETABS有限元分析软件,在多遇和罕遇地震作用下对该框架剪力墙结构的楼层剪力、层间位移角、(框架内力等动力响应开展了无控和有控条件下的震动控制效果对比分析。结果表明:增设屈曲约束支撑后,该框架剪力墙结构的楼层剪力和层间位移角得到有效控制,并使之满足规范1/800和1/100的限值要求,多遇地震作用下层间位移角的减震效果达到27.18%,且设置屈曲约束支撑部位的框架内力亦有效降低;罕遇地震作用下屈曲约束支撑充分发挥了耗能能力,有效改善了结构的抗震性能,并达到预期抗震设计目标。

屈曲约束支撑——混凝土框架结构设计研究

文章采用Etabs软件对一栋15层的屈曲约束支撑-混凝土框架结构进行抗震分析,计算了结构的多遇地震响应,采用静力弹塑性分析法分析了结构在旱遇地震作用下的弹塑性行为,结果表明,在混凝土框架结构中布置屈曲约束支撑可有效增加结构的刚度,减小结构的层间位移;当屈曲约束支撑-混凝土框架结构的层间位移角、底部框架承担的地震倾覆力矩和无支撑框架部分承担的剪力满足本文的设计要求时,框架柱的轴压比限值可以适当提高。

屈曲约束支撑减震结构的抗连续倒塌性能研究

以云南省某图书馆项目为例,采用拆除构件法对设置屈曲约束支撑阻尼器的减震结构和原结构的抗连续倒塌性能进行了研究。结果表明:框架柱失效对抗连续倒塌性能的影响程度为角柱﹥长边中柱﹥中柱﹥短边中柱,角柱失效时,整体结构的抗连续倒塌性能最差;阻尼器的存在改善了剩余结构的内力分布,增强了结构抗连续倒塌时的延性;阻尼器宜尽量布置于房屋角部、建筑长短边中部及楼梯框柱处,以获得较好的抗连续倒塌性能。

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。

节点刚接与螺栓连接的屈曲约束支撑框架结构抗震性能

为研究刚接和螺栓连接两种不同梁柱节点连接方式的屈曲约束支撑框架(buckling restrained braced frame,BRBF)结构的抗震性能。首先设计了水平分担率分别为20%、30%、40%的8层梁柱节点刚接的BRBF结构(TM模型)为基本的研究模型,然后通过对梁柱节点转换得到相对应的3个8层梁柱节点螺栓连接的BRBF结构(SM模型),运用CLAP软件对模型进行静动力弹塑性分析。结果表明:梁柱节点从刚性连接改为螺栓连接后,结构首层和顶层失效时的最大破坏层剪力降低了1/2,两种模型均表现出中下部楼层变形突出的特征;在地震波作用下,SM模型的层间位移均明显大于TM模型,但两组模型的层间位移均控制在1/50(失效点)以内,且几乎都大于弹性层间位移角1/250,都呈现先增大后减小的规律;TM模型与SM模型的BRB吸收塑性变形能量基本相差不大,且都出现往中下部楼层集中的现象;两组模型滞回曲线饱满,但SM模型的滞回曲线面积大于TM模型,因此地震需求耗能更多。

防屈曲支撑-混凝土框排架结构抗震试验及设计建议

为了研究防屈曲支撑-混凝土框排架结构的抗震性能,以某双跨框架和排架组成的钢筋混凝土火电厂主厂房为原型,设计制作了一榀四层防屈曲支撑-钢筋混凝土框排架结构试件,通过水平静力反复加载试验,研究其裂缝开展及损伤机制、滞回曲线、刚度退化规律、结构变形能力、防屈曲支撑耗能能力等.研究结果表明:结构水平力-顶点侧移滞回曲线饱满,防屈曲支撑与主体结构协同工作性能好,可实现这种结构体系的消能减震耗能机制,实测应变和应力应变曲线得到的防屈曲支撑轴力-轴向位移曲线显示其耗能效果显著,增加结构阻尼比.针对除氧间及煤仓间底部2层的抗剪构造设计、煤仓间刚性层(由钢梁、钢支撑及混凝土梁组成)的薄弱部位设计、BRB支撑形式及单榀结构试验模型设计试验等提出了建议.

带屈曲约束支撑的混凝土框架结构设计

屈曲约束支撑作为一种新型抗震耗能构件,应用日渐广泛。以实际工程为例,本文详细介绍了屈曲约束支撑在混凝土框架结构设计中的布置原则及计算方法,着重阐述屈曲约束支撑在混凝土框架结构设计中的诸多要点,对加设屈曲约束支撑前后结构抗震性能的变化进行对比分析。结果表明,在混凝土框架结构中设置一定数量的屈曲约束支撑,可有效改善建筑结构抗震性能。本文结果对屈曲约束支撑的推广应用具有积极的推动作用,可为相似工程的设计提供指导、借鉴。