端板连接蜂窝梁平面钢框架抗连续性倒塌动力性能研究

为研究端板连接蜂窝梁平面钢框架抗连续性倒塌的动力性能,本文采用拆除构件法研究中柱失效下的端板连接蜂窝梁平面钢框架的抗连续性倒塌动力性能分析,并研究不同端板厚度、开孔率、首孔距离及孔形等参数对其抗连续性倒塌动力性能的影响。结果表明:中柱失效后,随失效柱的位移增加,蜂窝梁首孔处逐渐形成塑性铰,结构内传力路径重分布,使其重新维持稳定,并未发生连续倒塌。失效点极限竖向位移为419.1 mm,失效柱第三层极限水平位移为25.7 mm。端板厚度对其抗连续性倒塌性能影响较大,端板厚度为6 mm时,失效柱两侧蜂窝梁极限竖向转角达到7.34˚,结构发生连续性倒塌,建议端板厚度为10~14 mm之间。开孔率和首孔距离对连续倒塌性能影响较小,开孔率对其极限位移影响为正相关,推荐开孔率在50%~70%之间,首孔距离对其极限位移影响为正相关,推荐首孔距离在0.5~1.5 h之间。正六边形孔端板连接蜂窝梁平面钢框架相较圆孔形会更加稳定。基于位移法,提出适合端板连接蜂窝梁平面钢框架结构的动力放大系数为1.2。

蜂窝式钢框架结构合理扩高比限值分析

目的研究蜂窝式钢框架结构的受力特点、破坏模式以及抗震性能.方法对单层单跨蜂窝式钢框架结构进行水平低周反复加载试验,控制蜂窝梁扩高比K=1.5,对蜂窝式钢框架结构的受力特点、破坏模式以及抗震性能等因素进行分析.在此基础之上,利用有限元分析软件对足尺蜂窝式钢框架结构进行模拟分析,研究了三层单跨六边形孔和圆形孔蜂窝式钢框架结构的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、延性和耗能能力.结果蜂窝式钢框架结构基本都发生梁铰破坏机制,但是腹板削弱造成孔洞位置处的抗剪承载力降低,影响了塑性铰的转动能力,因此其耗能能力和延性低于实腹钢框架,但是延性仍处于较高的水平.通过分析不同扩高比下六边形孔和圆形孔蜂窝式钢框架结构延性系数,拟合出扩高比与延性系数的关系曲线.结论孔洞腹板的削弱程度决定其延性水平,通过拟合出的扩高比与延性系数的关系曲线,利用提出的抗震等级与延性的关系,提出两种孔型蜂窝式钢框架结构在不同抗震等级下的扩高比限值,为蜂窝式钢框架结构抗震设计提供参考.

开孔形式对蜂窝框架抗震性能的影响

目的通过低周反复荷载试验和有限元模拟对蜂窝式钢框架抗震性能进行研究.方法以蜂窝式钢框架结构抗震性能试验为基础,利用有限元软件建立合理的有限元模型,将计算结果与试验对比验证模型合理性,并利用有限元软件对蜂窝式钢框架抗震性能进行深入分析.结果有限元计算结果与试验吻合较好,模型合理.对腹板扩高比相同的蜂窝梁采用不同开孔形式框架结构,在低周反复荷载作用下的受力过程和破坏形式进行模拟,得到了不同开孔形式下蜂窝钢框架的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、延性等性能并进行对比与分析.结论对于一定扩高比蜂窝梁的框架结构,抗震性能按圆形孔、六边形、矩形孔顺序依次变差.采用合适的扩高比与孔型可提高钢框架抗震性能.

扩高比对蜂窝框架抗震性能的影响

研究不同扩高比对蜂窝钢框架抗震性能的影响。以蜂窝式钢框架结构抗震性能试验为基础,利用有限元软件建立合理的有限元模型。对开孔形式相同的蜂窝梁采用不同腹板扩高比框架结构,并模拟低周反复荷载作用下的受力过程和破坏形式。得到了不同扩高比下蜂窝钢框架的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、延性等性能,并进行对比与分析。结果表明:开孔形式相同时,与扩高前实腹框架相比,扩高比为1.3～1.5时蜂窝梁框架结构均有较好的抗震性能;扩高比为1.6、1.7时,抗震性能下降,在钢框架设计中建议使用扩高比不大于1.5的蜂窝框架梁。

蜂窝式钢框架结构梁端塑性铰位置影响因素分析

利用ANSYS软件,对常用的六边形孔和圆形孔蜂窝式钢框架结构的破坏模式、梁上塑性铰、滞回曲线、骨架曲线、延性和耗能能力进行分析。研究表明:在扩高比K和梁上第一个孔洞中心距柱翼缘距离B等参数的影响下,蜂窝式钢框架结构可以利用蜂窝梁梁端孔洞位置处的腹板削弱;在地震作用下,使塑性铰产生于梁上第一个孔洞位置,远离梁柱连接部位的焊缝区域,提高其抗震性能。通过分析参数K和B对其塑性铰出现位置的影响规律,提出六边形孔和圆形孔蜂窝式钢框架参数B取值的建议公式。在此参数范围内,蜂窝式钢框架结构的抗震性能和延性相比普通实腹钢框架并没有明显降低,具有良好的耗能能力。