梁柱线刚度比对框架内力和侧移影响的分析

文章针对两层两跨混凝土框架结构和具体的作用荷载,采用分层法和D值法进行了一阶线性分析。在忽略梁柱轴向和剪切变形情况下,系统地探讨了梁柱线刚度比对混凝土框架结构内力和侧移的影响规律,为混凝土框架结构工程设计中梁柱线刚度比的合理选择提供参考。

梁柱线刚度比对刚架弹性屈曲荷载的影响

通过分析不同支座约束形式的有侧移刚架和无侧移刚架弹性屈曲荷载的理论公式,得出刚架弹性屈曲荷载Pcr的值最终反映到梁柱线刚度比K1这一参数上。对刚架临界屈曲荷载理论公式进行简化后,以计算长度系数μ为纽带,找到刚架弹性屈曲荷载Pcr与梁柱线刚度比K1之间的关系。针对不同支座约束形式以及有无侧移情况的刚架分别绘制了其Pcr～K1关系曲线,并且列出了使刚架Pcr上升较快的K1的取值区间。最终得出随着K1的增大,刚架的Pcr有提高的趋势之结论,且在K1较小时,Pcr提高幅度较大,随着K1的增加,Pcr提高幅度逐渐减小,最终趋于平缓。在相同K1水平下,无侧移刚架的弹性屈曲荷载Pcr要远大于有侧移的情况。

梁柱线刚度比对预应力次弯矩的影响分析与研究

通过SAP2000有限元软件对5层24m大跨预应力结构进行内力分析并结合预应力度法进行主动控制与设计。针对预应力框架结构中次弯矩的不可忽视性,本文充分考虑了竖向等效荷载以及轴向变形产生的弯矩,从而全面分析预应力结构的受力特点,并且通过分析不同梁柱线刚度比对结构的影响,为预应力结构设计提供参考。

不等线刚度比、非对称荷载作用下框架结构的稳定

工程中大多框架结构都具有非等梁柱刚度比且处于非对称荷载的作用下。利用矩阵位移法推导了不等梁柱线刚度比、非对称荷载作用下框架结构适应性稳定方程、讨论了结构的临界荷载和长度因数的变化规律,并给出了将框架结构离散为杆系结构的条件。补充了文献[1]对非对称荷载和刚度考虑的不足。

装配式变电站钢框架梁截面选型与优化研究

钢框架结构已取代钢筋混凝土框架结构成为装配式变电站配电装置楼的主要结构型式。不同于钢筋混凝土结构,钢结构设计标准未对钢框架梁高跨比做出明确规定,其截面选型依赖于设计人员经验和多次试算,选型不当易造成用钢量浪费。文章通过对钢框架结构简化模型静力分析和理论推演,得到最优梁柱线刚度比和梁临界高跨比,并结合变电站实际案例分析,从而推导出适合变电站的钢框架梁推荐高跨比,为变电站钢框架梁截面选型和优化提供依据。

多层多跨钢筋混凝土平面框架拟静力倒塌试验研究

建筑结构的破坏具有离散性和系统性的特点,该特性决定结构抗地震倒塌的研究需多参数、多层次考虑问题。文章结合结构地震倒塌破坏模式的研究,完成了三榀钢筋混凝土平面框架的低周反复荷载试验,通过对模型框架破坏过程、破坏形态、滞回耗能及刚度退化的分析,探讨轴压比和梁柱线刚度比对RC框架结构抗震性能的影响,以期为后续结构地震倒塌破坏机理的研究提供参考。分析结果表明:降低结构的竖向荷载和梁柱线刚度比,有利于梁端塑性铰的充分发育,从而更易实现理想的"梁铰"破坏机制;试验框架的最终破坏是由底层柱下端塑性铰充分发育后、混凝土突然压溃所致,底层构件的耗能能力得到充分发挥,而中间层构件和顶层构件所耗散的能量较少;KJ-2的峰值荷载及极限荷载比KJ-1的峰值荷载及极限荷载分别大约9.9%和8.7%、等效黏滞阻尼系数比KJ-1大约16.5%,但位移延性系数比KJ-1小约57.1%,说明增大结构的竖向荷载可以提高其承载能力及耗能能力,但会降低延性及变形能力,同时,一定程度地增大竖向荷载,有利于强化结构的初始抗侧刚度,延缓刚度退化趋势,但在层间位移角较大情况下P-Δ效应的影响凸显;结构梁柱线刚度比的增大可以提高其耗能能力,但会降低结构的承载能力、延性及初始抗侧刚度;对于轴压比及梁柱线刚度比较小的"梁铰"结构,临近倒塌时的层间位移角可达1/25,此时结构仍具有一定的竖向承载能力。

基于Hamilton原理分析柱脚铰接弹性刚架的静力屈曲

基于Hamilton原理导出刚架屈曲的控制方程,求解控制方程,得出了有侧移和无侧移刚架屈曲的计算长度系数μ的解析表达式,给出了刚架屈曲时梁柱的模态方程,画出了不同梁柱线刚度比G下的屈曲模态图.用MATLAB编程计算得到刚架屈曲时的计算长度系数μ的范围,进一步得到了弹性刚架的静力屈曲荷载.结果表明:刚架的计算长度系数随着梁柱线刚度比的增大而减小;有侧移刚架的计算长度系数高于无侧移的,其最小倍数约为2.7,有侧移刚架计算长度系数的范围为2～+∞,无侧移为0.7～1;柱的屈曲模态随着梁柱线刚度比的增大而逐渐明显,梁的屈曲模态与梁柱线刚度比无关.用ANSYS对其进行计算机模拟,其模拟结果和理论值基本吻合,其误差不超过0.4%.

K形偏心支撑钢框架耗能单元抗震性能数值分析

为研究K形偏心支撑钢框架耗能单元的抗震性能,利用有限元软件ABAQUS建立模型并进行非线性数值分析,研究了梁柱线刚度比、耗能段长度和轴压比变化对其抗震性能的影响。研究表明:K形偏心支撑钢框架耗能单元具有良好的滞回能力,梁柱线刚度比越大,其承载力越高、刚度越大,但耗能能力和延性越差;耗能段长度越大,其承载力越低、刚度越小;轴压比越大,其承载力越低、耗能能力越差,轴压比大于0.6时,轴压比增大其刚度和延性呈减弱趋势。

RC框架结构梁端楼板设缝后的设计方法及构造措施研究

框架结构梁端楼板设缝可以减少现浇板对梁端刚度和承载力的影响,因此该方法有利于实现"强柱弱梁"机制。本文在研究梁端楼板设缝后梁柱的合理线刚度比基础上,通过构造设计,并建立有限元模型进行模拟分析,据此提出RC框架结构梁端楼板设缝的合理建议。

传统界面处理的子结构拟动力试验误差分析

通常认为对于梁柱线刚度比非常大的结构,采用传统的界面处理方法(不考虑界面信息传递或仅考虑界面倾覆力矩)误差会非常小。本文对梁柱线刚度比为33.2的钢框架结构(剪切结构),进行基于Open SEES的传统界面处理子结构拟动力试验的模拟,以时程分析的结果作为精确值来对比分析,发现即使梁柱线刚度比很大剪切模型的时候仍然存在较大的误差。我们必须要考虑界面信息的传递,来减小误差提高试验的精度。

考虑楼板组合作用的钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能

为研究在楼板组合作用下钢管混凝土节点的抗震性能,按照1∶2比例制作了两个不同梁柱线刚度比的带楼板钢管混凝土柱钢梁节点试件。试验利用MTS(mechanical testing&simulation)液压加载系统对节点梁端施加循环往复荷载进行拟静力试验,并利用ABAQUS软件建立有限元模型进行数值模拟分析。通过试验与有限元模拟,得到了节点的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、强度退化和刚度退化等性能参数。结果表明:两个节点试件在楼板组合作用下,滞回曲线饱满,节点表现出良好的抗震性能;在轴压比不变的情况下,随着梁柱线刚度比的增加,节点的延性、强度和刚度均有所提高;有限元模拟结果与试验结果吻合较好,验证了有限元模型的准确性,为参数分析提供了依据。

圆钢管再生混凝土框架滞回性能有限元分析

为研究不同设计参数下圆钢管再生混凝土框架的滞回性能,在课题组前期研究基础上,建立了圆钢管再生混凝土框架抗震性能有限元模型,对8个试件进行了有限元分析,通过改变轴压比、梁柱线刚度比、梁柱屈服弯矩比等参数来研究圆钢管再生混凝土框架滞回性能指标。结果表明:不同变化参数下试件的滞回曲线均呈现梭形且较饱满。轴压比从0.2增至0.4时,位移延性系数前期增加后期减小,但均大于3.20;试件耗能系数能达到0.30以上。梁柱线刚度比从0.4增至0.79时,试件初始刚度增加了4.16%;位移延性系数变化幅度远远小于5%且均大于3.45。梁柱屈服弯矩比从0.15增至0.4时,位移延性系数降低16.52%;试件耗能系数能达到0.38以上且破坏点的耗能系数约为屈服点的2倍。随着加载位移的增加,不同变化参数下试件刚度逐渐退化,且退化速率逐渐趋于平缓。

基于CMR方法的钢框架二次设计研究

采用美国ATC委员会提出的CMR分析方法对大量钢框架模型的抗倒塌储备能力进行分析,通过比较发现梁柱线刚度比和压弯构件的设计应力比是影响钢框架抗倒塌储备系数CMR最主要的两个因素。并对这些模型进行pushover分析,发现合理的梁柱线刚度比能很好地改善结构的超强和延性,而柱强度应力比只对超强影响显著;总结了钢框架二次设计的过程,并通过实例来验证了此方法的可行性。

考虑周围子结构对中间柱型黏滞阻尼器减震效率影响研究

为研究周围子结构对中间柱型黏滞阻尼器效率的影响规律,将阻尼器位移分解为5个组成部分,即结构层剪切变形、柱轴向变形、梁柱节点转动、悬臂墙自身变形及阻尼力反作用下局部梁段变形引起的位移。根据阻尼器的位移分解,从理论上分析了柱跨内位置λ和周围子结构梁柱线刚度比ρ对黏滞阻尼器减震效率的影响,并以附加阻尼比ζ作为减震效率的评价指标,通过大量数值模拟探究出λ、ρ及阻尼系数c对ζ的影响规律,提出中间柱型黏滞阻尼减震结构效率优化步骤。结果表明:柱宜尽量靠近跨中,跨中时效率是跨边的2倍左右;周围子结构梁柱线刚度比和阻尼系数在适度范围内增加,亦可使阻尼器耗能效率提高。

门式刚架三阶柱计算长度系数的计算方法

基于梁柱线刚度比和半刚性节点对三阶柱计算长度的影响,通过对一榀三阶柱门式刚架的屈曲分析,得出了三阶柱计算长度系数。目前,多数厂房计算模型被简化为梁柱刚接有侧移模型,忽略梁对柱的约束及半刚性节点对柱计算长度的影响。这种简化与梁柱实际受力情况出入较大,故采用理论公式与有限元计算相结合的方法,考虑梁柱线刚度比和半刚性节点对柱子计算长度系数的作用,与以往简化模型得出的计算结果比较可知,这两种因素对三阶柱计算长度系数的影响不可忽略。

混合高强钢框架极限承载性能有限元分析

混合高强钢框架是一种钢梁采用低强钢材(Q235,Q345),钢柱采用高强钢材(Q460,Q690)的新型抗弯钢框架结构体系。为研究不同钢材强度等级对混合高强钢框架承载性能的影响规律,采用有限元软件Abaqus对钢框架进行非线性分析。在试验验证的基础上,建立五榀单跨两层混合高强钢框架模型以及两榀普通低强钢框架有限元模型,对其承载性能与用钢量进行研究,比较各种抗弯钢框架结构的承载能力、变形能力、延性以及用钢量。研究结果表明:若合理选用梁柱的钢材强度等级,特别是钢梁选用较低的钢材(Q235)而钢柱选用高强钢材,混合高强钢框架可以获得比普通钢框架更好的承载能力、刚度与延性性能,并且可以节省18.3%的钢材,具有较好的经济效益。

预应力侧向约束影响因素的有限元分析

预应力技术广泛应用于大跨度超静定结构中,侧向约束会限制预应力的传递,存在安全隐患。本文通过SAP2000有限元软件,从梁柱线刚度比、框架结构跨数以及施加的预加力大小三个侧向影响因素进行数值模拟,得到减少侧向约束损失的方法,此结论可为实际工程提供参考。

STS软件设计钢框架需关注的问题

文章介绍了运用STS软件设计钢框架,框架跃层柱等特殊情形的柱计算长度取值的正确方法,讨论了梁柱设计连接和抗火设计中应该关注的问题。

隔震层上支墩与上层柱外侧偏心对齐影响分析

根据最新建设工程抗震管理条例,位于高烈度区的学校类建筑均需进行减隔震设计。隔震设计中,为了方便隔震垫的安装,隔震层上下支墩截面每边要比隔震垫边缘大100mm,因此隔震层上下支墩截面通常大于上层柱截面。为了避免竖向荷载偏心作用下的附加弯矩对隔震支座产生不利影响,设计时通常采用隔震层上支墩与上层柱保持中心对齐的做法。但是边柱、角柱中心对齐之后将会使得上支墩突出建筑外轮廓,对建筑立面及雨落管的布置均会产生不利的影响。本文结合具体工程案例,分析上支墩与上层柱外侧偏心对齐对隔震支座受力的影响。分析结果表明,上支墩与上层柱偏心导致的附加弯矩对上支墩及隔震支座的影响较小,附加弯矩主要由与之相连的隔震层梁及上层柱承担,并根据隔震层梁及上层柱线刚度比进行分配。通过分析可知,对于常规柱跨及常规荷载作用下,为了保证建筑效果,多层建筑边柱、角柱位置可以将上支墩与上层柱外侧偏心对齐。

楼板参与作用对RC框架结构抗倒塌能力影响

通过Pushover方法,评估了楼板参与作用对RC框架结构整体承载力和变形能力的影响。结果表明,由于楼板增加了梁柱线刚度比及梁的受压区面积,这一抗弯刚度贡献提高了结构的超强系数和延性系数。"超配"的板筋虽有利于提高结构的超强系数,但降低了结构的变形能力。因此,在进行框架梁设计时,应恰当地考虑楼板的刚度贡献及减小有效翼缘宽度内板筋的作用,以使结构获得更好的抗倒塌能力。