基于屈服机制控制的中心支撑钢框架结构优化方法研究

通过对结构中不同构件承载力关系进行不等式迭代分析,建立了中心支撑钢框架结构屈服机制控制方法,结合改进的遗传算法,以结构总重为目标函数,提出了基于屈服机制控制的结构优化分析方法。通过现有试验、48个有限元模型及多个中心支撑钢框架结构实例,分别针对结构屈服机制控制方法及该文章优化方法的计算效率、准确性进行验证分析。结果表明:屈服机制控制方法能保证结构构件按照预设置顺序屈服,而在实际应用过程中,不宜选取灵敏度较高的范围边缘参数,但应在参数范围内选取外径较大的支撑截面参数避免受压支撑过早屈服;利用参数范围进行优化分析,可有效减小优化搜索初始解域,提高优化分析的计算效率。

自复位支撑-摇摆框架结构体系抗震性能分析

简单介绍了可恢复功能结构,自复位支撑-摇摆框架结构体系作为一种新型的可恢复功能结构,拥有良好的平衡各构件之间变形的能力和自复位能力,具有很好的工程应用前景。在有限元分析软件SAP2000中对普通钢框架结构和自复位支撑-摇摆框架结构建立分析模型,并进行模态分析和非线性时程分析,通过对比2种结构的层间位移和残余变形,得出自复位支撑-摇摆框架结构具有良好的抗震性能、层间变形协调能力和残余变形小等优点。

大型火电厂主厂房钢支撑-框架结构振动台试验模型

为了在振动台上实现大型复杂钢支撑-框架结构的模拟地震试验,以某现役大型火电厂主厂房结构为原型,根据结构静、动力性能等效原则,设计制作了大缩比振动台试验整体模型。采用钢板模拟钢-混凝土组合楼板,工形钢梁模拟钢桁架,小螺栓节点连接模拟高强螺栓连接等尽可能反映结构实际情况的制作方案和措施,探索了细部构造对整体模型影响的途径,为中国首次实现同类结构的抗震性能试验研究奠定了基础。

大型火电厂纵向消能支撑框架结构1/8比例模型拟静力试验研究

对一6层7跨的大型火电厂主厂房纵向消能支撑框架体系1/8比例模型进行了拟静力地震反应试验,较详细介绍了模型的设计过程,介绍了水平加载和竖向加载情况及测试内容和方法,研究和比较了地震作用下三种情况的破坏过程、塑性铰出现的顺序及滞回性能,计算了耗能系数.试验结果表明,消能支撑框架体系具有较好的抗震性能,耗能系数达到5.25,耗能效果优于普通框架.试验分析还表明,消能支撑框架模型结构的破坏主要集中在底层,即底层是模型结构的薄弱层.故建议在今后的研究和应用中,应对结构的刚度分布和消能支撑的性能分布进行优化,以使结构的塑性发展比较均衡,抗震性能更为优越.最后对这种模型结构的抗震性能进行了评价,并提出了设计建议.

不失稳支撑及不失稳支撑框架结构研究现状

不失稳支撑是一种高效的抗侧力构件,当钢支撑和外包约束构件间的间隙适当且外包构件刚度和强度足够时,钢支撑将以微幅多波失稳的形式承受压力,直到进入受压屈服状态.因此认为,承受压力的该种钢支撑可以避免大幅整体和局部失稳,近似处于轴心受压状态.已有的研究表明设计合理的不失稳支撑和不失稳支撑框架结构均具有稳定的恢复力特性、良好的延性和耗能能力.芯部钢支撑的力学性能、外包构件的刚度和强度、钢支撑和外包构件间的间隙、抗粘结材料的性能及具体的构造措施等因素均可影响不失稳支撑的受力性能.在总结国内外已有的不失稳支撑和应用不失稳支撑的框架-支撑结构研究成果的基础上,提出了为改进其性能和推广应用需进一步研究的问题.

弯曲型支撑框架结构的临界荷载与临界支撑刚度研究

框架剪力墙体系是一种普遍采用的支撑体系 ,在高层建筑中表现为弯曲型特性 .在刚性模型分析和大量有限元计算结果的基础上 ,建立了弯曲型支撑刚度与框架临界荷载的简单关系式 ,得到了无侧移框架临界支撑刚度的表达式 .方法简单易用 ,同时计算结果与有限元分析符合得很好 .计算表达式可以作为结构稳定性设计中区别有侧移框架和无侧移框架的标准 ,也可用于非完全支撑框架临界荷载的计算 ,对于高层、超高层建筑的支撑设计和结构稳定计算具有重要意义 .

特殊铰接中心支撑框架结构振动台试验

为研究铰接中心支撑框架结构体系的抗震性能和支撑体系的破坏模式,获得梁、柱中附加弯矩的变化规律,以8度抗震设防的某3层中心支撑框架结构为原型,按1∶4的缩尺比例设计制作试验模型,并对其进行了24种地震动工况的模拟振动台试验.发现在3种地震波(Coalinga-03、Kobe、Kocaeli)的多遇烈度以及人工地震波的罕遇烈度下,结构模型的层间位移角都满足中国现行规范要求.结构能够实现大震不倒,甚至在多次罕遇地震作用后仍然具有一定的安全储备,表明该体系在高烈度区也具有良好的抗震性能.支撑节点板的存在,导致梁柱上存在附加弯矩,特别是支撑失稳后附加弯矩的影响尤为明显.经历了多次罕遇地震动的检验,支撑及其连接的设计完全实现了强节点、弱构件的抗震原则.

带支撑钢框架结构随机地震反应及可靠性分析

本文采用杆系－层间模型分析高层建筑带支撑框架钢结构的二阶非线性随机反应问题：用杆系模型分析形成了考虑二阶效应的结构弹塑性刚度矩阵，并用牛顿－拉夫逊迭代法分析了结构屈服后的刚度特性，然后将屈服后刚度系数ａ用其相应的位移延伸系数μ来表达，为动力非线性分析创造了条件；动力分析时采用层间模型，把整个结构简化为质点串，进而用等效线性化法分析获得结构层间位移和速度的统计量。最后，结合一个６０层的带支撑钢框架结构的算例，分析了二阶效应和场地类别对结构变形统计量及抗震可靠性的影响，得出具有实用意义的结论。

消能支撑框架结构的研究与应用

对几种型式的消能器进行了减震机理分析 ,对消能支撑框架模型进行了低周反复荷载试验和振动台试验 ,编制了非线性有限元分析程序和弹塑性时程分析程序 。

索支撑-钢框架结构滞回性能研究

将索引入多高层钢结构,形成了耗能索支撑-框架结构,该结构体系能有效提高框架结构的抗侧能力和侧移延性及耗能能力。通过有限元分析,研究了索支撑-框架在不同轴压比下的滞回性能。研究了索截面面积、轴压比对结构耗能能力的影响规律,以及耗能过程中索力的变化规律。研究表明,索支撑-框架结构具有较好的反复耗能和自复位能力,支撑框架在轴压比为0.5左右时,耗能能力最优。索支撑可明显提高结构的抗侧刚度、侧移延性、极限承载力和有效耗能能力。随着索截面面积的增大,结构自复位能力提高,但耗能能力并非一直提高,提出了合理的索截面面积,以确保结构在耗能能力和自复位能力间得到良好的性能点。

中心支撑-钢框架结构抗震性能和设计方法综述

为推动非双重体系中心支撑-钢框架结构的应用,总结了国内外关于中心支撑-钢框架结构抗震性能的研究成果,对比了国际主流规范在抗震设计方法上的差异。指出中国现行规范存在的不足,认为中心支撑-钢框架结构的抗震设计未充分考虑支撑及其连接的低周疲劳寿命,对高延性和低延性的结构不应采用相同的抗震设计方法,低延性中心支撑-钢框架结构在应用中不应忽视梁柱节点半刚接、柱子的竖向连续性以及柱脚螺栓群的半刚接等因素对其抗倒塌储备能力的贡献。据此指出,今后研究中应进一步探析支撑构件及其节点的低周疲劳寿命,建立基于低周疲劳寿命匹配关系的构件和连接节点的抗震设计准则。应分析高延性中心支撑-钢框架结构的抗震能力曲线及低周疲劳损伤情况,得到地震力折减水平及低周疲劳累积滞回耗能需求规律,将承载力和能量设计相结合,提出更为合理的抗震计算方法。应量化各类地震抗倒塌储备能力,形成低延性中心支撑-钢框架结构更为合理的抗震设计方法,扩展其使用范围。

防屈曲支撑钢框架结构中被撑柱抗震设计探讨

通过3个算例,对采用人字形和V字形的无粘结内藏钢板支撑剪力墙(即人字形和V字形防屈曲支撑)的防屈曲支撑钢框架结构的抗震性能进行分析。重点考察大震下,支撑的轴力分布和对被撑柱所受轴力的影响。分析表明,采用结构在一阶振型下的支撑轴力分布来设计被撑柱的做法,适用于多层的防屈曲支撑钢框架结构;而对于高层的防屈曲支撑钢框架结构,高振型影响较显著,上述设计方法对被撑柱的设计较保守,有必要考虑高振型参与下的支撑轴力分布来设计被撑柱。

火力发电厂主厂房设计中钢结构支撑框架结构体系应用

结合邹县火力发电厂中主厂房结构设计,介绍了以钢结构为支撑框架结构体系的主厂房柱网平面布置,探讨了火力发电厂主厂房设计中钢结构支撑框架结构体系的具体应用以及火力发电厂主厂房钢结构支撑框架结构体系使用的维护措施,更好地满足了火力发电厂主厂房在抗震性能方面的要求。

钢支撑-混凝土框架结构在大型火电厂应用探讨

针对火力发电厂主厂房三列柱布置,结合工程实例,讨论主厂房可采用的结构型式,同时遵照国家标准GB50011—2010《建筑抗震设计规范》,对钢支撑-混凝土框架结构在主厂房结构的应用做以探讨,得出了主厂房采用钢支撑-混凝土框架结构与钢结构比较具有一定的经济优势,在技术上可行的结论。

错列支撑框架结构弹性抗震性能分析

在分析钢筋混凝土斜撑框架结构和错列框架剪力墙结构的抗震性能的基础上,提出错列支撑框架结构。为研究错列支撑框架结构抗震性能,分别对5种不同类型的结构采用ANSYS软件进行结构动力特性、地震反应谱位移响应、地震时程位移响应求解。通过比较分析,得出错列支撑框架结构具有良好的抗震性能及广阔的应用前景。还比较了按反应谱分析的结果和按振幅折减典型El Centro波进行时程分析的结果,得出进行地震时程分析时选用地震波的原则。

屈曲约束支撑钢筋混凝土框架结构的抗震性能分析

以实际工程为例,分析了带屈曲约束支撑的现浇钢筋混凝土框架结构的抗震性能。利用SAP2000对屈曲约束支撑框架结构进行小震弹性及大震弹塑性分析,其中大震弹塑性分析分别采用了时程分析方法和Pushover分析方法。通过大震弹塑性分析结果的整理,了解结构构件在大震下的结构表现,从而掌握整个结构的抗震性能。

钢支撑-混凝土框架结构设计案例及常见问题分析

钢筋混凝土框架结构由于其灵活的建筑空间布置和用材的经济性,有着比较广泛的应用。但是,在地震高烈度区,层数较高的钢筋混凝土框架结构,结构变形和位移等计算指标较难满足规范要求,使用受到一定限制。而钢支撑-混凝土框架结构,较好地改善了框架结构的受力和变形,在抗震设计中形成了双重防线,是一种抗震性能较好的结构形式。钢支撑-混凝土框架结构作为一种较新的结构形式,还缺少充分的研究和经验。本文首先总结阐述了钢支撑-框架结构的设计要求,然后结合实际案例,从基本要求、结构布置、计算、节点设计四个方面分析了钢支撑-框架结构的设计中应注意的典型问题,并总结了运用规范和解决问题的方法,对类似工程的设计有一定的参考价值。

低延性支撑钢框架结构抗倒塌性能简化评估方法

为量化不同设计参数条件下低延性中心支撑框架结构的抗倒塌能力,基于增量动力分析方法,计算了单自由度中心支撑钢框架结构在不同地震强度作用下的反应,分析了储备承载力、储备刚度、结构周期、强度折减系数等设计参数对低延性结构抗倒塌性能的影响。根据计算结果,建立了不同参数条件下低延性中心支撑钢框架结构的倒塌富裕度计算公式,提出了基于该公式的结构抗倒塌性能简化评估方法,通过算例验证了该方法的适用性与准确性,为此类结构抗倒塌设计提供参考。

中心支撑框架结构及钢支撑滞回曲线模拟

本文分析了钢中心支撑框架结构抗震性能,并且总结了钢支撑的滞回性能及用于钢支撑滞回曲线模拟的塑性铰、现象学和有限元三类模型的优缺点。

错列防屈曲支撑框架结构弹塑性时程分析

鉴于防屈曲支撑性能和错列钢支撑框架结构的优点,本文提出了错列防屈曲支撑框架结构,利用SAP2000软件分别对无支撑、普通钢支撑、错列钢支撑、普通防屈曲支撑及错列防屈曲支撑5种不同类型的框架结构进行地震弹塑性时程分析,通过对比分析验证了错列防屈曲支撑框架结构体系的良好的抗震性能和优越的经济效益。