钢管混凝土框架-屈曲约束支撑结构概率地震易损性评估研究

为了研究钢管混凝土(CFST)框架-屈曲约束支撑(BRB)结构的抗震性能以及地震动持时对结构概率地震易损性的影响,基于能量平衡的塑性设计方法,设计了9层框架支撑结构.选取其中一榀单层单跨的框架支撑试件进行了低周循环加载试验和数值分析.采用OpenSees程序建立了9层典型三跨子结构的弹塑性分析模型;通过增量动力分析法得到了结构在不同工程需求参数和地震动强度参数下的易损性曲线,分析了地震动持时对结构抗震性能的影响.研究结果表明:试件的水平荷载-位移滞回曲线饱满,耗能稳定;结构90%的塑性变形耗能集中于屈曲约束支撑;整体损伤因子(ODI)可以较好地反映地震动持时对框架支撑结构累积损伤的影响;长持时地震动下结构的倒塌中位值比短持时的低24%.以ODI为工程需求参数时,考虑地震动谱加速度和重要持时的地震动强度综合指标INP-D表现出更优的实用性、有效性、充分性和调幅鲁棒性.对于I_(NP-D),罕遇地震水平下,长持时地震动下的ODI超越0.2和0.4限值的概率分别是短持时的1.74和5.0倍,因此建议钢管混凝土框架-屈曲约束支撑结构的抗震设计和分析应关注地震动持时对结构累积损伤的影响.

混凝土框架-屈曲约束支撑结构的应用研究

研究混凝土框架-屈曲约束支撑结构的抗震性能,综合对比混凝土框架-屈曲约束支撑结构和其他传统结构形式的优缺点,并进行经济性比较,对约束屈曲支撑结构设计方法进行探讨,解决设计过程中的实际问题。

预应力装配式混凝土框架-屈曲约束支撑体系参数分析

为了促进装配式混凝土框架在强震区的应用,针对一种新型预应力装配式混凝土框架-屈曲约束支撑体系(BRB-PPCF),进行了20条地震波作用下6、9和12层BRB-PPCF算例的动力时程分析。结果表明:在罕遇地震烈度和极罕遇地震烈度下,BRB-PPCFs的最大层间位移角(θ_(max))平均值均远小于2.0%,最大残余层间位移角(θ_(r))均小于0.5%。随BRB-PPCF中抗弯子框架(MSF)与抗侧子桁架(TSS)的层间初始刚度比αc的减少,BRB-PPCFs的θ_(max)和θ_(r)均逐渐减少,可有效提升其抗震能力和震后可恢复性能。在线性极限状态下MSF的层间剪力与在屈服时TSS的层间剪力的比值ψ增加,BRB-PPCFs的θ_(max)和θ_(r)均表现出先减少后增加,但影响相对较小。预应力筋的初张应力与其比例极限强度的比值σ_(pi)/σ_(pl)对BRB-PPCF的θ_(max)和θ_(r)的影响可以忽略。

屈曲约束支撑在收尘器混凝土框架减震设计的应用研究

以某抗震设防烈度为9度的水泥厂收尘器下部混凝土框架为研究对象,分别设计了采用耗能型BRB屈曲约束支撑的阻尼器消能减震结构方案和传统的非减震结构方案,并采用PERFORM-3D分析与性能评估软件对两种结构模型进行了地震响应力弹塑性时程计算,对比了两种设计方案的抗震性能。结果表明,屈曲约束支撑能够对结构起到良好的减震作用,在多遇及罕遇地震作用下,减震结构的整体地震力和层间位移角均明显低于非减震结构,抗震性能更高,安全储备更好。采用减震结构相比非减震结构,工程量更少,经济效益更优。

高地震烈度区混凝土框架-屈曲约束支撑结构应用研究

结合某高地震烈度区工程,对混凝土框架-屈曲约束支撑结构的抗震设计方法以及相关问题进行了研究。分析了混凝土框架-屈曲约束支撑结构的最大适用高度、合理的附加刚度、适宜的层间位移角限值,并通过罕遇地震下的弹塑性时程分析考察结构的抗震性能。结果表明:混凝土框架-屈曲约束支撑结构的抗震性能优于纯混凝土结构,主体混凝土框架更容易成为"损伤可控结构",实现震后可恢复性;建议混凝土框架-屈曲约束支撑结构的最大适用高度按混凝土框架结构和框架-抗震墙结构二者最大适用高度的平均值采用;为控制主体混凝土框架的损伤,屈曲约束支撑按刚度分配的地震倾覆力矩宜大于结构总地震倾覆力矩的50%,在各层承担的楼层地震剪力不宜小于30%;建议屈曲约束支撑的附加刚度比控制在1左右,延性系数不小于3;混凝土框架-屈曲约束支撑结构相对于混凝土框架结构的层间位移角限值,在多遇地震下应根据支撑不屈服的要求做适当调整。

屈曲约束支撑-钢筋混凝土框架结构设计方法研究

目前屈曲约束支撑广泛用于新建和加固的钢筋混凝土框架结构中,构成屈曲约束支撑-钢筋混凝土框架结构。鉴于这种结构的设计方法未在规范中明确规定,在试验研究和设计实践的基础上,提出一些设计建议,包括设计时需根据屈曲约束支撑性能采取不同的设计方法、结构适用高度、屈曲约束支撑布置方法和要求、小震作用下屈曲约束支撑计算假定、结构楼层位移角限值、屈曲约束支撑根据不同性能需采取的不同检验要求、屈曲约束支撑与结构的连接设计和钢筋混凝土框架的抗震措施。

基于刚度比设计的屈曲约束支撑-混凝土框架抗震性能研究

为研究刚度比对屈曲约束支撑—混凝土框架结构体系的影响及其合理的取值范围,分别设计了初始层间位移角不同的三种混凝土框架结构,通过多遇与罕遇地震作用下的动力时程分析,研究了不同刚度比对框架结构层间位移角、层间剪力、支撑滞回耗能率、塑性损伤分布等抗震性能的影响。根据分析结果,给出了屈曲约束支撑与框架部分刚度比合理的取值范围。

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。

屈曲约束支撑框架-核心筒混合结构抗震性能

目的研究屈曲约束支撑在超高层混凝土结构中的适用性,分析有无屈曲约束支撑的超高层混凝土结构抗震性能.方法建立屈曲约束支撑框架-核心筒混合结构模型,并采用反应谱分析,静力和动力弹塑性分析对模型进行地震反应分析.结果结果表明:小震作用下,屈曲约束支撑处于弹性状态,可为结构提供弹性刚度,结构基底剪力,层间位移角均有所减小;大震作用下,大部分屈曲约束支撑屈服,可帮助结构耗散地震能量.结论屈曲约束支撑能够和框架-核心筒结构良好的协同工作;合理布置屈曲约束支撑,可提高结构抗扭刚度,增加了核心筒内有效使用面积,结构总质量明显下降,减小了结构地震反应.

屈曲约束支撑方钢管高强混凝土框架节点的有限元分析

目的研究带屈曲约束支撑的方钢管高强混凝土柱-H型钢梁削弱节点的受力性能,找出翼缘削弱方式和削弱程度等因素对其受力性能的影响.方法通过ABAQUS有限元分析软件,对18个传统型节点和削弱型节点模型进行单调荷载作用下的拟静力分析,对比分析在不同轴压比、混凝土强度、梁柱线刚度比和BRB屈服承载力的影响下,传统型节点和削弱型节点的破坏机理.结果梁端翼缘的削弱不会降低屈曲约束支撑的屈服承载力和极限承载力,不会降低节点的承载能力.建议节点的削弱参数按照a=(0.3~0.7)×b_f,b=(0.75~0.85)×h_b,c=(0.2~0.25)×b_f进行取值.结论削弱型节点的梁端塑性铰出现在削弱部位,梁端翼缘的削弱起到塑性铰外移的作用,减小了节点区域应力集中,有利于实现"强柱弱梁、强节点"的抗震设计目标.

装配式混凝土柱-钢梁-屈曲约束支撑组合节点抗震性能研究

将屈曲约束支撑(BRB)引入装配式混凝土柱-钢梁(RCS)组合结构中,提出一种装配式混凝土柱-钢梁-屈曲约束支撑(P-RCS-BRB)组合结构连接节点,以适应当前抗震设计的更高要求。该节点不仅能实现全装配,还能有效降低支撑所带来的开合效应影响。采用经验证的有限元模拟分析方法,对此节点的抗震性能进行分析,结果表明:该节点具有高承载、可装配、震后无损伤等特点,满足强节点连接的设计要求和大震弹性的抗震目标,有助于实现结构的震后功能可恢复。

基于OpenSees的屈曲约束支撑混凝土框架静力弹塑性分析

目的为给出合理的抗震设计建议,研究不同参数的屈曲约束支撑混凝土框架结构的抗震性能.方法对一个四层三跨的混凝土框架结构进行静力弹塑性分析.建立模型过程中,同时考虑材料的非线性,构件的几何非线性.在此基础上,分析外围钢管的刚度、夹层混凝土的强度、内芯软钢的刚度对混凝土框架结构抗震性能的影响.结果屈曲约束支撑外围套管的厚度对其抗震性能有着较大的影响,建议采用厚度为5 mm的钢管.不同约束混凝土强度对屈曲约束支撑抗震的性能影响:层间位移角相差不到10%,属次要因素,混凝土采用C20即可.结论屈曲约束支撑混凝土框架结构具有良好的抗震性能,屈曲约束支撑外围刚度对框架结构的抗震性能影响最大,内部约束混凝土的强度对其影响不大.

屈曲约束支撑加固多层混凝土框架施工技术

屈曲约束支撑(buckling-restrained braces,BRB)的施工工序对控制施工误差、实现设计意图有重要作用,且影响施工的难易程度。该文通过对直连式、外贴框架式和内嵌框架式等3种利用BRB加固既有混凝土框架加固连接方式的施工工序研究,讨论了合理的施工工序,以及因设计不当、工序不当和工艺不当而引发的施工问题,研究了减小安装误差、保证质量的措施。以某既有多层混凝土框架的加固工程为例,对直连式施工工序和做法进行讨论。

屈曲约束支撑-不规则混凝土结构体系的弹塑性地震反应分析

屈曲约束支撑是一种消能减震构件,在受拉和受压两种状态下都能达到屈服。以某框架结构教学楼为研究对象,阐述屈曲约束支撑在不规则混凝土框架结构加固工程中的应用。采用ABAQUS有限元软件,对在单向、双向和三向7度罕遇地震作用下加固前后的教学楼进行弹塑性动力时程地震反应分析研究。通过对比结构加固前后的层间位移角和顶层残余位移以及BRB的滞回耗能,以评价不规则钢筋混凝土框架结构-BRB体系的抗震性能。数值结果表明,合理设置屈曲约束耗能支撑能够提升不规则结构的抗震性能。

基于OpenSees的屈曲约束支撑混凝土框架抗震性能分析

通过有限元软件OpenSees对采用了T型钢锚固型节点的一个两层三跨屈曲约束支撑混凝土框架进行了模拟,并与试验结果对比,来验证模拟结果的准确性。在此基础上,对试验框架的原屈曲约束支撑结构体系进行抗震性能分析。结果表明:有限元分析结果与试验结果吻合良好,OpenSees可以准确的模拟屈曲约束支撑混凝土框架的受力性能;屈曲约束支撑混凝土框架具有良好的耗能性与水平承载力;屈曲约束支撑框架体系具有较好的抗震性能;屈曲约束支撑能够增加结构体系的侧向刚度,有效控制结构变形。

屈曲约束支撑与混凝土框架梁连接节点的开发和有限元分析

屈曲约束支撑在建筑抗震中表现出优秀的耗能能力,在世界上得到广泛的开发和应用。国内大部分建筑为混凝土框架结构,屈曲约束支撑应用于混凝土框架结构时,由于连接节点较为复杂,需要对节点形式的可靠性进行研究和认证。考虑到H型钢自身刚度大、端部面积大等特性,设计出一种新型H型钢锚固连接节点,同时列举出另外两种衍生和改进的形式,分别为H型钢竖放、H型钢横放、H型钢横放锚板加长。利用ABAQUS有限元分析软件对其受力性能进行分析,在加载点进行单调位移加载,分别得到3种节点形式在受力情况下的位移-荷载曲线,证明3种新型节点的可靠性,以及彼此的性能差异。通过比较,发现3种节点形式的承载能力和受力性能依次提高,原因是H型钢在腹板方向刚度大,横放会增大加载面刚度;另外,加长锚板可以有效避免受压区混凝土过早出现应力集中。最后通过比较节点延性,总结出最实用的节点形式。

屈曲约束支撑钢筋混凝土框架结构的消能减震分析

针对纯钢筋混凝土框架结构在地震高烈度区使用受限的情况,提出在框架中加入BRB形成一种具有耗能减震作用的结构.并选取一个9层钢筋混凝土框架结构,采用反应谱和时程分析两种方法对该框架结构在设置屈曲约束支撑前后的抗震性能进行了对比计算分析.结果表明,在框架结构中合理设置屈曲约束支撑,可以达到小震下增加框架结构的侧向刚度,明显降低结构侧向变形,大震下支撑屈服耗能,保证结构的安全可以取得良好的减、隔震效果.

不同布置方案屈曲约束支撑-钢框架体系静力弹塑性分析

基于刚度比的屈曲约束支撑框架体系设计方法,设计了两种不同支撑布置方案框架体系与空框架对比,应用有限元软件SAP 2000对各体系进行静力弹塑性(Pushover)分析,研究其在8度罕遇地震下的塑性铰分布、层间位移角、连接滞回耗能以及框架柱轴力等。研究结果表明:各体系的最大层间位移角小于弹塑性位移角限值1/50。屈曲约束支撑能抑制体系的塑性铰发展,且布置数量越多效果越明显,但并未改变体系的薄弱层分布;同时,连接滞回耗能占比不低于20%,体现出屈曲约束支撑良好的耗能能力。在此基础上,提出一种改进的错列布置方式的屈曲约束支撑框架体系,能改善底层柱轴力集中现象,支撑用量减少了16.7%,且其抗震能力无明显改变。

铰接高强钢框架⁃屈曲约束支撑结构体系抗震性能分析

层高高、跨度大、活荷载大特点的物流仓库、数据机房类建筑,采用普通刚接框架将导致梁、柱截面尺寸大,且大震下会出现梁端不屈服而柱脚屈服的现象,因此提出铰接高强钢框架⁃屈曲约束支撑结构体系,该体系主要通过梁柱铰接的高强钢框架承担竖向荷载,屈曲约束支撑及相连的刚接普通钢框架组成支撑框架主要承担结构的水平力。结合工程实例,建立有限元模型分析铰接高强钢框架⁃屈曲约束支撑结构体系的抗震性能。结果表明:在多遇地震下,地震作用由支撑框架承担;在罕遇地震下,结构刚度退化,结构内力响应下降,屈曲约束支撑产生较大的屈服变形,耗散地震能量,支撑框架中的框架梁、框架柱仍保持弹性状态,铰接高强钢框架的高强钢梁、钢柱保持弹性,结构层间位移角小于1/100;在极罕遇地震作用下,结构仍然不出现塑性铰。与普通刚接框架相比,铰接高强钢框架⁃屈曲约束支撑结构体系节省了9%的钢材用量,碳排放降低了9%;铰接高强钢框架⁃屈曲约束支撑结构体系抗震性能较好,在高烈度区的层高高、跨度大、活荷载大的建筑中使用具有良好的技术优势。

耦合框架平面外变形钢板装配式屈曲约束支撑钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

为了研究双向地震作用下屈曲约束支撑(Buckling-restrained brace,BRB)钢筋混凝土框架平面内抗震性能以及BRB与钢筋混凝土框架在平面外方向的相互作用,考虑框架平面外变形、节点板平面外刚度和屈曲约束支撑外伸段平面外刚度的影响,对4个钢板装配式屈曲约束支撑钢筋混凝土框架及1个钢筋混凝土空框架进行了平面内拟静力试验研究。研究结果表明:(1)耦合框架平面外变形的BRB钢筋混凝土框架和无框架平面外变形的BRB钢筋混凝土框架平面内层间剪力与层间位移滞回曲线饱满稳定,具有良好的抗震性能;(2)框架平面外变形在一定程度上减小了钢板装配式BRB钢筋混凝土框架平面内初始水平刚度和承载力,增大了钢板装配式BRB和节点板平面外变形量;(3)节点板面外刚度的提高增加了框架节点平面外作用力;(4)钢板装配式BRB面外刚度的增加能减小自身平面外变形,减小其对钢筋混凝土框架平面外作用力。