摇摆桁架-钢框架结构的刚度比需求及地震响应分析

摇摆墙体系作为一种具有良好工程应用前景的新型结构形式被越来越多的工程人员所接受,但其自重大、易开裂、增大结构质量等问题一直困扰着广大科研人员。考虑到传统的摇摆墙体系的诸多不足,该文提出了摇摆桁架-钢框架体系,并对摇摆桁架的设计方法进行了探索与研究,给出了基于需求刚度比的设计建议。基于小、中、大震作用下的时程分析,对耗能构件的能量耗散以及累积位移延性进行了分析,研究了摇摆桁架-钢框架体系塑性铰形成过程以及结构的地震失效模式。结果表明,采用摇摆桁架-钢框架体系能显著改善、优化和控制钢框架结构的地震失效模式,提高结构的抗震性能。摇摆桁架体系作为-种新型摇摆结构,其功能可恢复性明显高于传统的抗震设计结构。

摇摆桁架-BRB-钢框架体系地震失效模式与抗震性能分析

建筑结构抗震设计所希望的结构地震失效模式是完全梁铰式失效,由于各种不确定性的存在,在实际地震中,结构是否能发生完全梁铰式失效是无法预知的。而防屈曲支撑构件(BRB)延性较大,在地震作用下可稳定地耗散地震输入结构的能量。鉴于此该文提出了一种摇摆桁架-BRB-钢框架体系,采用静力推覆分析方法,识别出了结构的主要地震失效模式,对其失效路径以进行了分析;对传统钢框架结构、摇摆桁架-钢框架体系、摇摆桁架-BRB-钢框架体系在小震、中震、大震作用下进行时程分析,并基于峰值层间位移角评价了三种结构的抗震性能。结果表明摇摆桁架-BRB-钢框架体系,在结构耗能减震、失效模式的优化控制,降低结构的残余变形等方面均起到了重要作用,新结构的侧向变形较传统钢框架结构更加均匀,结构整体参与耗能的能力更强。

底部带屈曲约束支撑的摇摆桁架抗震性能试验研究

针对底部带屈曲约束支撑(BRB)的摇摆桁架(HTBB)结构进行了拟动力试验和拟静力试验.采用El Centro波对试验结构进行了小震、中震和大震的拟动力加载,拟静力加载采用位移控制.拟动力试验结果表明,结构在小震、中震和大震阶段均有效地控制了结构的变形分布,层间变形均匀.BRB屈服后,结构损伤仅在BRB中发生,整体结构滞回曲线饱满、稳定,表现出优异的抗震性能.BRB的屈服先于摇摆桁架的损伤,从而保护了主体结构.模拟分析结果与试验结果相吻合.拟静力试验在1/40的顶点位移角下,滞回曲线饱满、稳定,表明结构在连续经历小震、中震、大震的地震激励后,仍具有优异的耗能能力和抗震性能.

双重耗能摇摆桁架-钢框架结构体系的抗震性能分析

为了提高结构的抗震性能,提出了一种双重耗能摇摆桁架-钢框架结构体系,即在摇摆桁架和钢框架连接处安装黏滞阻尼器,并在桁架底部设置自复位支撑(SCED)。建立了该系统的数值模型,并与摇摆桁架-钢框架对比分析,以研究其在地震下的抗震性能。结果表明:黏滞阻尼器在地震作用下充分发挥耗能能力,自复位支撑在地震作用下的残余应变基本为零,并能为结构提供足够的自复位能力,结构的抗震性能得到了很大提高。

摇摆桁架-BRB-钢框架体系耗能减震效果研究

在摇摆桁架-BRB-钢框架体系中设置BRB构件,以增强结构体系的耗能能力,控制并减轻结构的地震损伤。基于大震作用下的时程分析,对BRB构件的耗能量、能量时程曲线、累积位移系数以及结构层间位移集中系数进行了分析。结果表明:摇摆界面上的BRB构件滞回环饱满,在地震作用下能稳定地发挥耗能能力,各层BRB构件的屈服顺序以及耗能量的大小对该层的耗散地震能量的先后和大小影响较大,BRB构件累积位移系数随楼层数的增加而增大;摇摆桁架-BRB-钢框架体系侧向变形和结构损伤较原钢框架结构更加均匀,同时,BRB构件的耗能减震作用可提高结构体系抵抗地震损伤的可恢复性。

消能摇摆钢桁架-框架结构抗震性能

为研究消能摇摆钢桁架框架结构的抗震性能,使用OpenSees有限元软件对框架结构、支撑框架结构、摇摆钢桁架框架结构、消能摇摆钢桁架框架结构进行模态分析、静力弹塑性分析和动力弹塑性分析,讨论了4种结构的刚度特征、动力响应及损伤分布.此外,建立4种具有不同柱脚形式和阻尼器类型的对比结构,用以研究柱脚形式和阻尼器类型对于结构抗震性能的影响.研究表明,消能摇摆钢桁架框架结构具有良好的抗震性能;位移型阻尼器能够提高结构刚度和承载力、减震性能更优越,速度型阻尼器可以降低地震作用;底层框架柱脚采用铰接,可以降低地震作用,并减小底层框架柱的塑性损伤.