模块化装配式斜支撑节点钢框架试验研究

为了获得模块化装配式斜支撑节点钢框架结构中框架体系的受力性能、破坏模式及破坏机理,对4个原尺寸的一层两跨单榀框架进行了水平和竖向静力加载试验,研究了装配式斜支撑节点钢框架的承载能力、变形特性、传力机理、破坏形态和机理.通过不同斜撑布置和构件截面尺寸框架的受力性能对比分析,获得了影响其极限承载能力的规律.进行了4个一层两跨单榀框架的实体非线性有限元静力分析,并与试验结果对比.研究结果表明:装配式斜支撑节点钢框架抗侧刚度大,延性性能较好,抵抗水平荷载能力强;结构塑性变形均发生在桁架梁和斜支撑上,符合"强柱弱梁"的抗震设计原则;斜撑对抵抗水平荷载和变形至关重要;与桁架梁交汇处是斜支撑受力薄弱的区域,斜支撑槽形截面开口处最先屈服,但屈服后塑性变形没有进一步发展,斜支撑槽形截面的腹板受力较小.

模块化装配式斜支撑节点钢框架结构整体稳定性能研究

为了获得模块化装配式斜支撑节点钢框架结构体系的受力性能和设计方法,采用有限元分析方法,考虑结构整体对核心模块新型斜支撑柱的约束作用,在结构整体中研究斜支撑柱的承载能力,通过极限承载力反推得到了斜支撑柱的计算长度系数,解决了该结构体系设计的关键问题.进行了30层结构的整体有限元分析,获得该结构体系在水平荷载超载、竖向荷载超载及二者同时超载下的极限承载力、破坏模式和机理,该体系的破坏模式符合强柱弱梁的抗震原则.研究结果表明:该结构体系侧向刚度较大,但延性较差,在水平和竖向荷载作用下极限承载力系数取2.0较合理,承载力具有足够的安全储备.

粘滞阻尼墙用于装配式斜支撑节点钢框架结构减震研究

为了研究粘滞阻尼墙对装配式斜支撑节点钢框架结构的减震性能,运用SAP2000对未设置粘滞阻尼墙和设置粘滞阻尼墙的结构进行有限元分析,评价其减震性能。对结构体系设置不同数量阻尼墙,对比分析阻尼墙数量对减震性能的影响。结果表明:粘滞阻尼墙具有较好的减震性能,粘滞阻尼墙布置数量越多减震性能越好,但布置粘滞阻尼墙达到一定数量后,对减震性能影响不大。

装配式斜支撑节点钢框架结构建筑浅析

本文从装配式斜支撑节点钢框架结构的组成、建筑特点、影响因素等方面做了较为系统的阐述，并对远大可建装配式斜支撑节点钢框架结构建筑的发展提出了几点解决的建议。

BRB用于装配式斜支撑节点钢框架结构减震研究

在地震作用下,BRB(屈曲约束支撑)通过自身的屈服以避免结构的屈曲破坏,为了研究BRB对装配式斜支撑节点钢框架结构的减震性能,运用SAP2000对设置普通支撑的结构和设置BRB的结构进行有限元分析,评价其减震性能。对结构体系设置不同数量BRB,对比分析BRB数量对减震性能的影响。结果表明:BRB性能在弹性阶段未能得到发挥,对结构的刚度影响不大;在罕遇地震作用下,BRB表现出较好的耗能性能,降低结构的侧移,从而提高结构的刚度和承载力。

新型分层装配式节点钢框架地震易损性分析

为提高装配式钢框架的装配效率,结合节点抗震性能要求,提出一种新型全螺栓分层装配式节点。对新型和传统两类节点进行抗震性能试验研究,并把节点参数引入整体框架模型中,采用SAP2000建立两类框架模型并进行增量动力分析。考虑基于层间位移角的单参数损伤模型和基于变形与累积耗能的双参数损伤模型,定义结构性能水准限值并划分破坏等级,对结构进行地震易损性分析。结果表明:在单、双参数损伤指标下,新型节点框架的易损性曲线都包络于传统节点钢框架的易损性曲线内,且新型节点框架的抗倒塌储备系数更大,说明采用新型节点能降低结构在各破坏状态下的失效概率,提高框架的抗倒塌能力;在LS1、LS2极限状态下结构基于单参数损伤指标的峰值加速度中位值比基于双参数损伤指标下的峰值加速度中位值小,在LS3、LS4极限状态下则相反,说明累积耗能对结构抗震性能评估影响明显,结合双参数损伤指标能更好地预测结构的损伤程度;新型节点框架在单、双参数损伤模型下的倒塌储备系数均高于传统框架,说明新型框架的抗倒塌储备能力更高,有利于结构抗震。

基于数字孪生的装配式钢节点混凝土框架结构建造技术

与传统现浇框架结构相比,装配式钢节点混凝土框架结构建造速度更快,但框架钢连接节点处存在应力突变,因此,有必要采用基于数字孪生的手段监测该实际工程结构的施工过程,以获得钢节点对结构性能的影响。基于BIM、有限元和传感器等技术搭建了基于数字孪生的新型装配式钢节点混凝土框架结构的智能建造框架,从物理数据收集、虚拟模型建立、模型信息交互3个方面提出基于数字孪生的建筑结构智能建造实现方法。在新型装配式钢节点混凝土框架实际工程建造阶段,采用传感器技术实现工程中关键点数据的实时监测,并将其与BIM和有限元数据进行比较,进一步调整与修正物理模型中的框架结构受力情况,最终实现装配式钢节点混凝土框架数字孪生模型的建立和应用。研究表明,该数字孪生模型能有效对新型装配式钢节点混凝土框架结构进行实时监测,实现基于传感器网络和时空参数分析的危险点预测,有效减少资源消耗,为该结构的应用提供有效数据信息。

可恢复功能装配式钢框架梁柱节点力学性能研究

装配式钢结构具有施工快、工期短、污染小的优点。基于此,提出一种由方钢管柱、H型钢梁、保险丝、高强螺栓和现浇楼板组成的可恢复功能装配式钢框架梁柱节点,并变换保险丝处梁间缝隙宽度、保险丝长细比和保险丝屈服强度三个参数,共建立了13个有限元模型进行分析。研究结果表明:保险丝能够实现损伤控制,保护主体结构免受损伤;保险丝处梁间缝隙宽度大于5mm时,可以保证梁段不发生碰撞,损伤集中在保险丝处,工程应用中建议采用10mm的缝隙宽度;保险丝长细比为43时,能够保证可恢复功能装配式钢框架梁柱节点具有足够的承载能力;当主体结构选用Q345B钢材时,保险丝宜采用Q235B钢材,以实现保险丝的损伤控制。

基于铰接框架支撑体系的装配式钢结构建筑施工技术的设计与应用

常规的装配式钢结构建筑施工技术主要使用耳板吊装法拼装楼板三榀桁架,但其易受现场施工条件限制,导致建筑主体结构用钢量过高。为了降低施工成本,基于铰接框架支撑体系设计一种全新的装配式钢结构建筑施工技术,即组装钢结构建筑施工构件,并利用铰接框架支撑体系连接钢结构建筑墙体,最后安装建筑主体结构,从而完成装配式钢结构的建筑施工。分析结果表明,基于铰接框架支撑体系的装配式钢结构建筑施工技术的建筑主体结构用钢量较低,施工效果较好,符合钢结构建筑施工要求,具有一定的经济价值。

装配式斜支撑节点钢框架结构施工模拟竖向变形影响研究

以某30层装配式斜支撑节点钢框架高层结构为工程背景,对其进行施工模拟分析,得到了装配式斜支撑节点钢框架结构施工模拟竖向变形的规律。同时研究斜支撑对该30层装配式斜支撑节点钢框架结构施工模拟竖向变形的影响。研究表明:斜支撑对角柱和中柱的施工模拟竖向变形有较大影响,但是对边柱的影响却有限。

装配式斜支撑节点钢框架抗连续倒塌能力评价

结构发生连续倒塌的机理比较复杂,国内外到目前为止没有统一的结构抗连续倒塌能力评价标准。通过3个4跨5层装配式斜支撑节点钢框架结构算例,验证了日本《高冗余度钢结构倒塌控制设计指南》中抗连续倒塌能力评价指标对装配式斜支撑节点钢框架结构的适用性。以国内湘阴远大城9层装配式斜支撑节点钢框架公寓B9为研究对象,采用拆除构件法分别拆除角柱、短边中柱、长边中柱和内中柱,采用经验证的能力评价指标进行抗连续倒塌能力评价。结果表明:9层装配式斜支撑节点钢框架结构在拆除角柱工况下,剩余结构抗连续倒塌能力最好;拆除内中柱下,剩余结构抗连续倒塌能力相对较差,桁架梁在结构抗连续倒塌分析中承载力储备要低于柱构件。

装配式钢框架柱法兰栓焊连接节点受力性能试验研究与有限元分析

为研究一种新型法兰栓焊连接柱节点在多高层钢结构中的工程应用,对3个法兰连接足尺模型试件进行了静力加载试验,并建立ABAQUS有限元模型对其进行对比论证以及理论分析。分析结果表明:新型法兰栓焊连接节点受力性能良好,对比传统法兰连接节点其刚度和承载力均有所提升;新型法兰栓焊连接节点的破坏模式有所改善。得出了不同焊缝尺寸下新型法兰栓焊连接节点的螺栓与焊缝承受弯矩的受力分配比,试验结果与有限元分析结果具有较好的一致性。

装配式斜支撑节点钢框架的静力弹塑性分析

为研究新型结构装配式斜支撑节点钢框架的抗震性能,采用Pushover分析方法对其进行罕遇地震作用下的弹塑性分析,并与无斜撑钢框架结构进行对比。计算结果表明：7度罕遇地震作用下,装配式斜支撑节点钢框架最大层间位移角为1/223,小于GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》限值1/50,满足＂大震不倒＂的抗震设防目标。斜支撑的布置减小了结构在罕遇地震作用下的变形,其中结构顶点位移减小33.4%~38.1%,结构最大层间位移角减小19.3%~40.1%,塑性铰大部分出现在桁架梁腹杆部位,框架柱处于弹性阶段。

装配式斜支撑节点钢框架结构桁架梁等代分析研究

针对装配式斜支撑节点钢框架结构桁架梁杆件数量多、难于结构计算的问题,提出一种简化计算方法,将钢桁架梁根据等刚度、等高度、等翼缘的原则等代为实腹型工字钢梁。分别考虑简支梁施加均布线荷载、简支梁施加跨中集中荷载、悬臂梁施加均布线荷载和悬臂梁施加自由端集中荷载四种边界条件,反算得到5组等代梁截面。采用SAP 2000建立起一栋20层的装配式斜支撑节点钢框架建筑的实际结构计算模型和等代模型进行结构分析,对模态周期、层位移、层间位移角、剪重比、刚重比等关键指标进行对比。结果表明:采用简支梁施加均布线荷载边界条件反算得到的等代模型计算结果与实际模型最为吻合,可用于装配式斜支撑节点钢框架结构及类似结构的整体分析和设计。

攻丝钢板高强度螺栓连接的装配式钢框架斜支撑节点受力性能分析

以攻丝钢板高强度螺栓连接的装配式钢框架斜支撑节点静力试验为基础,采用有限元分析方法,对试验过程进行非线性数值模拟与分析。研究了此节点的受力变形机理,探讨了钢材牌号、攻丝钢板厚度、斜支撑钢板厚度、螺栓孔边距、螺栓孔端距、螺栓孔中距等因素对节点受力性能的影响。分析结果表明:随着钢材牌号的增大,节点的抗滑移能力及极限承载力有明显提升,钢材牌号宜选用Q345钢及以上;当攻丝钢板厚度超过20 mm时,其极限承载力不再明显提高,因此攻丝钢板厚度建议取0.7d0~1.0d0。研究分析的结果可为工程设计提供参考依据。

钢框架-偏心支撑结构消能梁暗置侧向支撑设计

在钢框架-偏心支撑结构中,针对钢结构住宅等建筑中不能接受常规消能梁侧向支撑的情况,设计了一种在消能梁段端部的楼板内设置型钢连接件及暗梁组成的暗置侧向支撑。有限元模拟分析表明,在规范规定的消能梁段下翼缘侧向水平荷载的作用下,该消能梁暗置侧向支撑能显著减小消能梁的扭转变形和侧向弯曲变形;在考虑消能梁上局部楼板失效的情况下,暗置侧向支撑也能提供消能梁合适的扭转约束刚度。通过某工程的原位静荷载试验,验证了该暗置支撑对消能梁发挥的预期侧向支撑作用。

基于性能的新型装配式钢节点混凝土框架结构抗震设计

目的基于一种新型预制装配式钢筋混凝土梁柱节点试验,将现浇钢筋混凝土框架结构(RCF)与新型装配式钢节点混凝土框架结构(PCF)进行抗震性能对比分析,验证PCF结构的安全可靠,从而进行推广应用。方法运用有限元分析软件Perform-3D进行纤维截面建模,自定义组合截面;对RCF结构以及PCF结构进行基于性能的抗震性能分析。结果该新型装配式钢节点混凝土框架结构的极限承载力和最大位移均大于普通现浇钢筋混凝土框架结构,延性较好,能够承担较大剪力,且整体耗能能力更强,抗倒塌性能良好。结论此类新型装配式钢节点满足规范要求,而且能够提高结构的抗震性能。

高层钢框架—中心支撑结构设计研究

对高层钢框架-中心支撑结构设计过程中的跃层柱计算、拉链杆设计、钢框架节点计算、钢筋混凝土梁与钢柱连接节点设计等问题进行分析探讨,提出解决方案。同时,结合实际工程案例,证明解决方案的合理性,所得结果可供工程设计参考。

可修复的装配式钢框架梁柱节点非线性静力分析

提出了一种可修复的装配式钢框架梁柱节点,通过改变翼缘连接盖板的厚度、中间排螺栓间距等参数,将塑性铰转移到连接区,从而利用翼缘连接盖板的变形来消耗地震能量,确保梁柱等主要构件保持在弹性范围内不发生破坏,震后只需更换翼缘连接盖板即可实现节点的快速修复。利用ABAQUS有限元分析软件对5个节点进行了数值模拟研究,获得了节点的承载能力、破坏模式、构件应力等,着重分析了中间排螺栓间距、翼缘连接盖板厚度等参数对节点关键力学性能的影响规律。结果表明:通过合理设计翼缘连接盖板厚度、中间排螺栓间距等相关参数既可保证节点承载能力,又能确保梁柱等主要构件不发生破坏,以实现节点的震后快速修复。

节点性能对分层装配支撑钢框架抗震性能的影响研究

该文以分层装配梁贯通式支撑钢框架为对象,通过引入节点弯矩-转角本构模型的数值模拟方法,研究节点刚度和承载力设置对结构体系抗震性能的影响。分析结果表明,节点刚度对结构自振频率影响不大,但影响结构在静力推覆下的失效演进模式和地震作用下的滞回特性,节点刚度小于4倍相邻柱线刚度时,结构不能满足罕遇地震下的层间位移角限值要求;节点承载力对静力推覆下结构的极限承载力影响很小,对罕遇地震作用下的结构滞回特性和层间位移分布几乎没有影响。