柱脚耗能摇摆钢支撑结构滞回性能分析

柱脚耗能摇摆钢支撑结构是一种具有可恢复功能的结构形式,具有良好的耗能能力,柱脚破坏后易于替换修复。采用ABAQUS有限元分析软件建立柱脚耗能摇摆钢支撑结构模型,耗能柱脚采用两种不同的构造形式,分析了结构在低周往复荷载作用下的滞回性能。分析结果表明:柱脚耗能摇摆钢支撑结构滞回曲线饱满,耗能能力强,变形能力好。耗能柱脚依靠耗能剪切板孔间短柱进入塑性耗能,剪切板孔间短柱端部为薄弱部位,加载过程中最先发生断裂;耗能柱脚耗能板孔间短柱宽度越大,耗能柱脚剪切板宽度越小、结构的跨度越大,构件的耗能能力越好,分析了柱脚耗能摇摆钢支撑结构的典型屈服机制,基于小变形假定,推导了屈服承载力计算公式,与有限元分析结果比较吻合较好,能较好地为实际工程提供依据。

柱脚耗能的连柱钢支撑结构抗震性能分析

为了提高连柱钢支撑结构耗能能力,增加耗能连梁进入塑性的程度,提出在柱脚处设置耗能连梁,形成柱脚可耗能的连柱钢支撑结构形式。设计了柱脚耗能的连柱钢支撑结构试件,采用ABAQUS有限元分析软件,对试件进行低周往复加载,分析耗能连梁长度和支撑跨跨度等设计参数对结构滞回性能的影响。分析结构的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线以及耗能能力等方面的特征,结果表明:柱脚可耗能的连柱钢支撑结构滞回曲线比较饱满,耗能能力较强,破坏模式是较为理想的。随着耗能连梁长度增加,结构的承载力和刚度下降,结构的耗能能力呈现先增加后降低的趋势,建议耗能连梁长度取值范围(1. 0～1. 51) Mp/Vp,其中,Mp为耗能连梁的塑性抗弯承载力,Vp为耗能连梁的抗剪承载力。随着支撑跨跨度的增加,结构的承载力和刚度以及耗能能力方面都有所增加。

摩擦型耗能柱脚连柱钢支撑框架抗震性能有限元分析

连柱钢支撑框架结构是一种新型的功能可恢复结构,为了增大耗能连梁的剪切变形程度,提高耗能能力,将支撑柱脚设计为可抬起柱脚,并在柱脚处设置摩擦耗能阻尼器。采用ABAQUS软件建立了摩擦型耗能柱脚连柱钢支撑结构有限元分析模型,对试件结构进行了低周往复加载,通过改变支撑尺寸及耗能连梁高度来改变支撑和耗能连梁的刚度比,分析其破坏模式和滞回性能。结果表明:柱脚设置摩擦阻尼器的连柱钢支撑框架结构具有良好的屈服时序,耗能连梁塑性发展充分,结构具有较强的耗能能力。支撑截面大小对结构耗能能力影响较小,但支撑截面不宜过大,否则会导致柱脚先于支撑屈服,支撑截面亦不宜过小,否则会导致支撑过早发生弹塑性屈曲。耗能连梁为结构主要耗能构件,随着耗能连梁高度的增加,结构刚度和承载力增大,耗能能力显著提高,因此耗能连梁刚度不宜过小。建议支撑与耗能连梁的刚度比不小于160,在此范围内,可保证耗能连梁充分耗能破坏前,支撑不发生弹塑性屈曲。

设置开孔腹板耗能连梁的连柱钢支撑结构抗震性能分析

连柱钢支撑结构中采用了长圆孔腹板耗能连梁,可以较早进入塑性耗能,结构耗能充分.基于此,设计了3组设置开孔腹板耗能连梁的连柱钢支撑试件,分别改变了开孔腹板耗能连梁孔间短柱长宽比、开孔腹板耗能连梁长度、支撑所在跨跨度等三个参数,采用ABAQUS有限元软件分析这些设计参数对连柱钢支撑滞回性能的影响.有限元分析结果表明:开孔耗能连梁孔间柱长宽比增大,整体结构的极限荷载、刚度及累积耗能都减小,建议开孔耗能连梁孔间柱长宽比可取为1.1~2.1.开孔耗能连梁长度增加会导致结构的承载力和刚度下降,结构的耗能能力增加.支撑跨跨度增加会导致结构刚度增加,结构的承载力性能和耗能性能都提高.