带低屈服点钢耗能梁段高强钢框筒结构的结构影响系数和位移放大系数研究

在传统钢框筒结构的部分裙梁跨中处设置LYP225低屈服点钢耗能梁段,其余构件采用Q460高强度钢材,提出带低屈服点钢耗能梁段高强钢框筒结构(HSS-FTS-LSL)。在地震作用下耗能梁段发生剪切屈服耗散地震能量,梁、柱等构件由于采用高强钢从而保持弹性或部分进入塑性阶段。为了研究HSS-FTS-LSL的结构影响系数和位移放大系数,以楼层数、耗能梁段长度及布置方式为变量,按照我国规范设计了3组共8个HSS-FTS-LSL算例,并且考虑高阶振型的影响,采用分布侧向力调整法对各算例进行了Pushover分析,基于改进的能力谱法计算了8个算例的结构影响系数和位移放大系数,分析了结构层数、耗能梁段长度及布置方式对结构性能系数的影响并给出了建议取值。最后,根据提出的HSS-FTS-LSL抗震设计反应谱对其中一个结构算例进行重设计,并对重设计前后两个算例结构进行弹塑性分析,对比了二者的抗震性能以及用钢量,验证了本文提出的HSS-FTS-LSL结构影响系数建议值的合理性。

中日欧美抗震规范结构影响系数的构成及其对塑性变形需求的影响

本文对中、日、欧州及美国地震规范地震力计算的结构影响系数的构成进行了分析,认为,美国的结构影响系数中包括了材料的强屈比、超静定结构体系的超强系数以及延性系数;而欧洲的结构影响系数包含了延性系数,对于延性好的结构还允许包含结构体系的超强系数;日本仅包含延性系数;我国也是仅包含延性系数。由于日本采用允许应力设计,还有一个1.4的安全系数,因此比较起来,日本的地震力最大。从结构影响系数的构成看结构在地震作用下产生塑性变形的深度,按照美国规范设计的结构塑性变形要求最高,欧洲次之,我国再次之,按照日本规范设计的结构塑性变形要求最小。

用增量动力分析方法求解人字形中心支撑钢框架的结构影响系数和位移放大系数(Ⅰ)——方法

结构影响系数是基于强度的抗震设计中确定设计地震作用的关键,也是基于性态抗震设计理论的基础。位移放大系数则是根据结构的弹性位移估算弹塑性位移的关键参数。本文采用增量动力分析方法求解结构影响系数和位移放大系数,并结合具体算例详细说明了基于增量动力分析求解结构影响系数和位移放大系数的实施步骤。该方法能反映结构的动力特征,并能考虑高阶振型对结构抗震性能的影响。

关于钢结构抗震设计中结构影响系数的讨论

在钢结构抗震设计中,结构影响系数的取值是至关重要的。对历次抗震设计规范结构影响系数的取值进行了简单的回顾,对《建筑工程抗震性态设计通则》(试用)中钢结构结构影响系数的取值进行了分析并提出了一些建议。

双折线弹塑性滞回模型的结构影响系数

对双折线弹塑性滞回模型的单自由度体系在地震作用下的响应进行了分析,得到了不同场地、结构自振周期、延性、阻尼比、后期刚度系数等参数组合下的结构影响系数R。结果表明:R谱的决定性因素是结构的延性,延性越大R越大;阻尼比、后期刚度对R的影响是第二位的,而阻尼只在短周期范围内有比较明显的影响。对场地特征周期用六种不同的方法进行了分析,取五种分析结果一致的特征周期,对R谱的横轴标准化,得到的R谱保留了在Tg处的峰值特征。对各周期和延性下的R进行统计分析,发现其符合对数正态分布,并提出了延性影响系数Rμ的计算公式。

抗弯钢框架结构影响系数研究

结构影响系数主要包括延性折减系数和超强系数。给出了按我国抗震规范设计的几个典型抗弯钢框架结构,采用弹塑性时程分析方法确定了结构的整体能力曲线。考虑了结构层数、跨数等对结构延性和超强能力的影响,给出了在典型地震波作用下的各结构的结构影响系数值。建议在我国的结构抗震设计中,抗弯钢框架的结构影响系数最小值可取4。

人字形中心支撑钢框架的结构影响系数研究

阐述了结构影响系数的定义及计算方法,采用典型的地震动记录对按照我国规范要求设计的一人字形中心支撑钢框架结构进行增量动力分析并得到其结构影响系数。结果表明,结构影响系数受分析方法、极限状态及破坏准则、有限元模型等影响较大,需要在这些方面作大量的研究工作。

单层钢框架结构影响系数分析

结构影响系数体现了不同结构类型的地震作用折减,一般认为结构影响系数与结构的延性水平、结构的超强相关。根据我国《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001),设计了两个单层框架结构。选用8条地震波记录,采用ANSYS软件进行动力时程分析,得出结构的延性水平、超强水平以及结构影响系数,并提出单层钢框架结构的结构影响系数的建议值。

基于增量动力分析和人工神经网络计算结构影响系数和位移放大系数

为考察不同的数据处理方式对计算结果的影响,利用ANSYS的瞬态动力分析功能对六层三跨的人字形、V形和SX形中心支撑钢框架进行增量动力分析(IDA).分别采用多项式最小二乘法和人工神经网络原理拟合增量动力分析的数据,得到结构的IDA能力曲线并计算结构影响系数和位移放大系数.结果表明:数据处理方式对结果有一定影响,利用人工神经网络原理进行结构IDA能力曲线的拟合,能够得到更真实的能力曲线.

抗震设计中的结构影响系数及其研究进展

强震作用下结构要进入弹塑性，其底部剪力明显低于弹性反应。现代抗震设计引入结构影响系数对设防烈度下的弹性反应谱进行折减得出结构的设计地震作用后按弹性分析结构的内力。本文首先介绍了结构影响系数的定义及其主要影响因素，然后给出了国外在分析方法、延性性能、超强性能、地震地面运动及其它因素对其影响的研究现状，接着给出了国内在这方面所做的工作，最后指出国内在这方面研究的差距并提出了建议。

基于IDA方法的高强钢组合Y型偏心支撑框架的结构影响系数研究

高强钢组合偏心支撑钢框架作为一种新型的抗震结构体系,我国抗震规范中未明确引入相应的结构影响系数.依据我国抗震规范设计了4个多高层高强钢组合Y型偏心支撑钢框架,采用增量动力分析(Incremental Dynamic Analysis)方法确定各算例的性能曲线,基于改进的能力谱方法确定了各算例的结构影响系数R和位移放大系数Cd.研究表明,高强钢组合Y型偏心支撑钢框架在设防烈度和罕遇烈度下变形均满足规范要求;结构影响系数可取R=4.889。

用增量动力分析方法确定人字形中心支撑钢框架的结构影响系数和位移放大系数(Ⅱ)——算例

基于增量动力分析方法计算了6个人字形中心支撑钢框架的结构影响系数R和位移放大系数Cd。结果表明:对于不超过12层的人字形中心支撑钢框架,层数和跨数对各系数的影响都很小;结构超强系数RΩ所占的比重要明显大于结构延性折减系数Rμ。建议取Rμ=1.19,RΩ=3.98,R=4.71,Cd=5.55。

与抗震设计有关的结构和构件的分类及结构影响系数

根据近年对延性、阻尼、后期刚度、耗能能力、滞回曲线形状、2阶效应等因素对单自由度体系在地震作用下弹塑性响应影响的分析,提出一个比较完整的面向地震力计算和抗震设计的抗侧力体系、构件、连接节点和截面的分类体系,并与结构影响系数相联系。为与现行的小震地震力概念协调,又能够考虑钢结构延性好,对地震作用的削减更大的特点,引入地震延性调整系数,与结构和构件的分类配套应用。

高强钢组合K形偏心支撑结构的结构影响系数和位移放大系数研究

高强钢组合K形偏心支撑结构是指耗能梁段采用普通钢材(如Q345钢),而框架梁、柱采用高强度钢材(如Q460钢)的结构。耗能梁段在大震作用下剪切屈服耗散能量,而梁柱构件基本处于弹性受力状态,保证地震作用下的塑性变形仅集中于耗能梁段。结构影响系数R是基于性能的抗震设计方法中至关重要的部分,R取值合理是结构抗震性能设计的关键。我国2016版《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)中隐藏了结构影响系数的概念,且对所有的结构体系取统一值,显然不尽合理。通过基于性能的抗震设计方法分别设计了结构层数(5层、10层、15层、20层)与耗能梁段长度(900 mm、1000 mm、1100 mm、1200 mm)各不相同的高强钢组合K形偏心支撑结构,分别采用静力非线性推覆分析法(Pushover分析法)和增量动力分析方法(IDA方法)模拟出不同结构模型的底部剪力-顶点位移曲线,将性能曲线转化为可与设防地震需求谱和罕遇地震需求谱相交的能力谱曲线,进而计算出结构影响系数R和位移放大系数Cd,分析结构层数与耗能梁段长度对性能系数的影响。最后,对比所有模型结构使用两种计算方法所得的性能系数值,提出各性能系数的建议取值,为高强钢组合K形偏心支撑结构的抗震设计提供建议。

交错桁架体系结构影响系数研究

我国《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)并未给出交错桁架结构的结构影响系数的具体数值。为明确其结构影响系数的取值,依据相应的规范设计了3个层数为4层、8层和12层的交错桁架结构模型,通过MIDAS Gen软件中的推覆(Pushover)分析得出结构的能力谱曲线,再通过能力谱法得出弹塑性需求谱曲线。将结构的能力谱曲线和弹塑性需求谱曲线族绘制于同一坐标系中,通过试算确定结构的目标位移及求解结构影响系数和位移放大系数的相关点的坐标。根据性能点处的指标评估结构的抗震性能,并求出结构影响系数的值。研究表明:对于选取适当构件截面的交错桁架结构在设防烈度地震和罕遇地震作用下的变形均满足抗规要求;建议交错桁架结构的结构影响系数和位移放大系数宜分别取值为3.0和5.0;通过塑性铰分析,交错桁架空腹处的梁对结构的性能有重要的影响。

基于能量倒塌判定标准的抗弯钢框架结构影响系数

已有的变形倒塌判定标准不能反映地震持时对结构累积损伤的影响,基于累积滞回耗能的能量倒塌判定标准可反映结构累积损伤的影响,更符合实际震害结果。为进一步合理量化抗弯钢框架的结构影响系数,按我国现行抗震规范设计了3个抗弯钢框架算例,主要考察了结构层数的影响。采用无量纲的能量倒塌判定标准(等效能量耗散系数),对3个抗弯钢框架算例进行了IDA分析。基于易损性分析方法确定了抗弯钢框架的结构影响系数,并给出了建议值。

支撑长细比对人字形中心支撑钢框架结构影响系数的影响

为考察支撑长细比对中心支撑钢框架结构影响系数的影响,设计支撑长细比不同的4个人字形中心支撑钢框架并通过增量动力分析计算其结构影响系数。结果表明,对于按照我国规范设计的普通中心支撑钢框架,随着支撑长细比的增加,结构影响系数R逐渐减小;而对于欧美规范中的特殊中心支撑钢框架则并非如此。

BRBFs的结构影响系数研究方法初探

应用ANSYS软件对一屈曲约束支撑钢框架算例进行数值模拟,基于增量动力分析法,初步探讨了屈曲约束支撑钢框架的结构影响系数。结果表明,结构超强系数对结构影响系数的影响远大于结构延性折减系数,在结构影响系数的构成中结构超强系数占主导地位。

带可更换剪切型耗能梁段高强钢组合框筒的结构影响系数研究

针对传统钢框筒结构耗能能力差和震后修复困难的问题,提出了一种新型钢框筒结构体系-带可更换剪切型耗能梁段的高强钢组合框筒结构(HSS-SFT)。为研究HSS-SFT的结构影响系数,设计了8个具有理想屈服模式的HSS-SFT结构。考虑高阶振型的影响,采用分步侧向力调整法得到结构的性能曲线,基于改进的能力谱法分析了楼层总数和耗能梁段长度对结构影响系数R和位移放大系数Cd的影响。研究结果表明:HSS-SFT在弹塑性阶段,由于内力重分布,结构呈现出较高的超强能力和延性能力;随着结构层数的增加,R呈减小趋势,Cd无显著变化规律,随着耗能梁段长度的增加,R和Cd略微增大;建议HSS-SFT设计地震作用下的R为3.65,结构超强系数R为2.92,罕遇地震作用下的Cd为7.45,设计基底剪力可比现行抗震规范规定的小震基底剪力降低30%;HSS-SFT可以保证结构在罕遇地震作用下呈现理想的破坏模式,有效地改善传统钢框筒结构耗能能力差和震后修复困难的问题。

速度脉冲地震和结构偏心耦合效应对结构影响系数的修正

研究结构偏心和速度脉冲强震双重耦合不利对钢筋混凝土框架体系结构影响系数的修正措施。通过理论推导建立该耦合不利效应对结构影响系数的修正方法,给出修正系数计算流程。以最不利的强度偏心框架为对象,分别选取10条速度脉冲型和非速度脉冲型地震加速度记录,开展非线性动力时程分析,量化速度脉冲地震效应、偏心率、结构延性和楼层数对修正系数的影响规律。基于数值分析结果,建立修正系数的拟合关系式。结果表明,速度脉冲地震工况下的修正系数明显大于非速度脉冲工况。修正系数随偏心率增大,先线性增大后非线性急剧增大。偏心较小时,延性对修正系数的影响较小;偏心较大时,修正系数随延性的增大而减小。楼层数对修正系数无明显影响。拟合的修正系数关系式可为抗震设计中综合考虑速度脉冲地震和结构偏心的不利影响提供参考。