装配式预应力短索自复位钢框架数值模拟

在已经完成的预应力短索自复位钢框架节点试验和数值模拟的基础上,采用ABAQUS有限元分析软件将装配式预应力短索自复位钢框架和普通自复位钢框架、刚接钢框架进行静力往复加载和动力时程的数值模拟结果进行对比分析,结果表明:两种自复位钢框架较刚接框架而言可有效减少结构损伤,且残余力较小,具有良好的自动复位和恢复结构功能的能力;装配式预应力短索自复位钢框架可以避免高空张拉钢绞线,减小了张拉难度,保证了张拉质量,具有更广阔的应用前景。

半刚接柱脚自复位装配式钢框架拟动力试验研究

为解决刚接柱脚自复位装配式钢框架结构在中震或大震下底层柱可能发生较大的塑性变形的问题,设计一种半刚接柱脚自复位装配式钢框架结构。对其子结构进行拟动力试验,对比框架在Taft地震波、LOS000地震波和El-Centro地震波输入及不同等级地震下的节点开口、耗能能力、刚度退化、预应力损失和应变变化。试验结果表明,钢框架在大震作用下具有良好的自复位功能和耗能能力。钢绞线平均预应力损失最多仅为1.58%,说明施加预应力的方法是可靠的。钢框架柱脚能够始终保持弹性状态,因此震后仅需修复钢梁,大大降低了修复成本。

预应力耗能钢框架抗连续倒塌机制研究

针对预应力耗能(PTED)钢框架结构的连续倒塌问题,采用ABAQUS软件建立精细化有限元模型,对框架结构拆除承重构件后不平衡荷载重分配的行为展开研究。并将有限元结果与1/3缩尺PTED钢框架的准静态试验结果进行对比分析,验证了模型的准确性。在此基础上,进一步开展了PTED钢框架抗连续倒塌受力机制的研究,并分析了初始预应力、预应力钢绞线数量、钢构件材料强度和梁翼缘宽厚比四种因素对钢框架抗连续倒塌机制的影响。结果表明:PTED钢框架抗连续倒塌过程主要包括三个阶段:初始阶段、压拱机制有利阶段和压拱机制不利阶段;倒塌抗力由预应力钢绞线拉力和梁柱之间的竖向作用力共同提供;提高初始预应力、预应力钢绞线数量、钢材屈服强度和降低梁翼缘宽厚比,均会使峰值荷载增大;钢绞线数量的增多使框架在失效柱位移较小时可以提供较大的抗力;增强梁柱构件抵抗局部屈曲变形的能力会提升预应力钢框架抗连续倒塌能力。

可恢复功能的预应力装配式钢框架动力弹塑性分析

针对提出的可恢复功能的预应力装配式钢框架结构体系,采用ABAQUS软件对其整体结构进行了模态分析和动力弹塑性分析,并与刚接框架及可恢复功能的预应力钢框架在不同水准地震动下的楼层基底剪力、层间位移角、残余位移角、等效塑性应变以及结构耗能等性能进行对比分析。研究表明:可恢复功能的预应力装配式钢框架在8度多遇、设防地震作用下基本保持弹性,在8度罕遇地震时结构主要依靠阻尼耗能和摩擦阻尼器耗能,非弹性耗能相对较少,减少了主体结构的塑性发展和损伤程度,具有良好的抗震性能和恢复结构功能的能力。可恢复功能的预应力装配式钢框架在层间位移角控制和减少主体结构塑性性能方面优于可恢复功能的预应力钢框架。

可恢复功能的装配式预应力钢框架拟动力试验研究

针对高层建筑,提出了腹板摩擦耗能的可恢复功能装配式预应力钢框架结构体系和性能化设计目标。并设计了一个3×5跨4层原型结构,进行了0.75倍缩尺的子结构拟动力加载试验。试验结果表明:装配式预应力钢框架具有良好的开口闭合机制,震后能够自动复位和恢复结构功能。试验结束后,钢绞线索力损失在8%以内,说明钢绞线、锚具性能和钢预应力的施加方法是可靠的。结构实现了"多遇地震无开口、无损伤,设防地震开口耗能且主体结构无损伤、罕遇地震结构损伤很小能正常使用,超罕遇地震主体结构损伤较小且仍能正常使用"的性能化设计目标。

带滑动次梁的装配式自复位空间钢框架数值模拟与分析

为了适应装配式自复位空间钢框架的节点开口和框架整体膨胀效应,提出一种带滑动次梁构造的装配式自复位空间钢框架。采用ABAQUS软件对装配式自复位空间钢框架进行有限元数值模拟对比分析,并在数值模拟基础上完成了新型滑动次梁的可行性分析。结果表明:数值模拟结果在节点开口、滞回曲线、索力变化和应变等方面均与试验结果吻合良好,验证了采用有限元方法研究的可行性;新型滑动次梁的设计有效地放松了楼板对装配式自复位空间钢框架的约束作用,达到了新型滑动次梁与自复位节点同步开口的目标,顺利实现了开口-闭合机制。

可恢复功能的装配式预应力钢框架性能化设计研究

针对提出的可恢复功能的装配式预应力钢框架结构体系,依据已完成的梁柱节点、框架试验和整体结构的分析结果,结合我国现行建筑抗震设计规范,提出了腹板摩擦耗能的可恢复功能的装配式预应力钢框架"多遇地震无开口、无损伤,设防地震开口耗能且主体结构无损伤、罕遇地震主体结构损伤较小且仍能正常使用"的性能化设计目标,同时提出了性能化设计准则和设计流程,并通过设计算例验证了该方法的可行性,证明了提出的装配式预应力钢框架的结构响应估算方法具有一定的可靠性。

装配式高层预应力钢框架-支撑体系性能研究

为了加快我国工业化装配式钢结构发展的进程,提出了一种实现节点刚性连接的装配式高层预应力钢框架-支撑体系,通过有限元软件ABAQUS分析,研究拉索的截面面积、初始预应力度以及柱子的轴压比等参数对高层预应力钢框架支撑性能的影响,对比分析不同参数下结构的承载能力和刚度退化规律,得到该结构体系的受力模式和拉索初始预应力的取值准则.结果表明:预应力支撑可以有效地改善结构的受力性能,与钢框架结构相比,整体抗侧刚度提高了210%,极限承载能力提高了54%;拉索的初始预应力度越大,越可以延缓结构抗侧刚度的初次退化;预应力支撑钢结构体系设计时,拉索初始预拉力的取值准则为,在设计的外荷载作用下,预应力拉索的拉力大于0.

预应力自复位装配式混凝土框架节点抗震性能研究

提出一种新型装配式混凝土框架梁柱节点,其具有震后自主复位,低损伤等特点。为了解该新型节点的抗震性能,进行了新型装配式节点与现浇节点的拟静力对比试验研究,并与Open Sees有限元分析结果进行了对比。试验结果表明,新型装配式节点在梁端位移角达到1/18时,仍保持承载力不降低,结构构件基本完好,仅在梁端出现少量弯曲裂缝,且在荷载卸除后实现自主复位,裂缝基本闭合。有限元分析结果表明,该装配式节点的承载能力随初始预应力的增大而增大,同时也随耗能钢筋截面面积的增大而增大,耗能能力则主要来源于耗能钢筋。

带有摇摆架的预应力自复位装配式混凝土框架动力弹塑性分析

针对预应力自复位装配式混凝土(PSCPC)框架耗能较差、地震作用下易产生侧向变形集中的缺点,本文提出了一种带有摇摆架的预应力自复位装配式混凝土(PSCPC-RF)框架体系。为了研究摇摆架对PSCPC框架抗震性能的影响,利用OpenSEES分别建立了一榀3跨6层的RC、PSCPC和PSCPC-RF框架的有限元模型,进行多遇、设防和罕遇地震作用下的动力时程分析。分析结果表明:地震作用下,PSCPC框架与RC框架的变形模式相似,层间变形集中在底部楼层,但PSCPC框架的刚度退化速率缓慢,残余位移小,自复位能力强;增设摇摆架后,PSCPC框架的变形模式得到改善,底部楼层的层间变形显著减小,滞回耗能减小,预应力筋的受力也减小;摇摆架在充分发挥上述作用的同时,并未影响PSCPC框架本身良好的震后自复位能力,故增设摇摆架可提高自复位框架的抗震性能。

装配式自复位钢框架梁柱节点低周往复试验的数值模拟

采用ABAQUS有限元分析软件,对4个装配式自复位钢框架梁柱节点在低周往复荷载作用下的试验进行数值模拟分析,并将分析结果与试验结果及理论计算结果相对比。结果表明,数值模拟结果与试验结果吻合较好,丰富了研究成果,获得对节点受力性能更准确、更全面的认识。同时梁柱节点开口处弯矩-转角的理论模型得到了验证,为进一步对节点的性能化设计及整体结构进行分析和设计奠定了基础。

装配式自复位预应力混凝土框架结构节点的抗震性能研究与展望

为了响应国家对建筑装配式的号召,建筑装配率不断提升的同时,装配式建筑的抗震性能问题也接踵而至,常规的装配式预应力混凝土框架结构的抗震性能并不理想,故文章对装配式自复位预应力混凝土框架结构(PTED)节点的延性、自复位能力、耗能能力进行了研究,展现出其良好的抗震性能,并且二次投入使用的结构体系完整;文章还对PTED节点的一些工程应用进行阐述,对PTED节点进行了展望。

半刚接自复位装配式钢框架拟动力试验模拟分析

针对已经完成的柱脚采用半刚接自复位装配式钢框架1层子结构(原模型为4层)进行拟动力试验,采用ABAQUS有限元分析软件建立4层单跨有限元模型进行动力时程分析,分析钢框架的位移响应、开口变化、滞回曲线和各部位的应变发展状况,并与试验结果进行对比分析。分析结果表明:有限元和试验结果较为吻合,证明了半刚接自复位钢框架的优越性和有限元分析的可靠性,为今后进一步开展研究打下良好的基础。

考虑楼板效应的装配式自复位钢框架节点弯矩-转角理论研究

装配式自复位钢框架结构体系在地震中能够有效耗散地震能量、控制结构损伤,震后残余变形小易修复,但由于震时自复位钢框架节点开口的特性带来了装配式自复位钢框架自身膨胀效应,使得传统的楼板体系不适用于该类结构体系。基于课题组提出的带新型滑动次梁的楼板体系和考虑带新型滑动次梁楼板体系后自复位框架梁各轴向力的计算式和自复位钢框架节点弯矩-转角关系。通过一个算例量化分析了8度设防、8度罕遇和8度罕遇(0. 3g)三个地震动水准下楼板效应对自复位钢框架节点开口后弯矩-转角的影响程度。

自复位钢框架结构研究进展Ⅰ:基于预应力拉杆/拉索

传统的钢框架结构强震时梁柱节点或柱脚可能产生脆性破坏而导致不易修复或代价昂贵。可恢复功能钢框架结构基于结构的摇摆/自复位机理,能够有效减轻结构的地震反应和震后残余变形。本文详细介绍了基于预应力拉索/杆的三种不同自复位钢框架结构,主要包括预应力拉索结合金属阻尼器的自复位钢框架、预应力拉索结合摩擦阻尼器的自复位钢框架和基于高强预应力拉索的自复位耗能支撑。系统分析和归纳了国内外关于基于预应力拉索的可恢复功能钢框架的研究进展及其发展趋势,对自复位钢框架的研究开发应用具有重要意义。

钢绞线预应力的改变对自复位钢框架性能影响

通过ANSYS模拟和试验结果对比,说明了模拟方法的正确性。在此基础上,通过改变自复位钢框架钢绞线上施加预应力大小,建立了四个单层单跨自复位钢框架结构模型。对比分析了钢框架上角钢Mises应力云图、力-位移滞回曲线、结构骨架曲线以及刚度退化曲线。研究表明,随着钢绞线预应力的增加,钢框架刚度增大,屈服荷载与极限荷载增加,自复位钢框架耗能能力稍微降低,自复位能力明显增强。

装配式钢混组合框架结构设计要点与分析

学校是一种重要的公共建筑,具有标准化程度高,跨度大的特点。以深圳市某学校工程项目为例系统阐述了装配式钢混组合框架结构的主体和预制构件设计要点。结构采用预制混凝土柱、钢梁及预制混凝土叠合板,预制柱与钢梁通过预埋钢节点连接,钢梁与混凝土板通过栓钉形成组合梁,从而构成完整受力体系。此次探索与实践表明装配式钢混组合框架结构体系既能满足建筑使用功能的舒适性,保证结构的安全性,又能缩短工期,节省材料,达到绿色环保的要求;为今后类似装配式建筑设计与建造做出了积极探索,可以为以后同类项目提供宝贵的经验。

低周往复荷载作用下自复位钢框架抗震性能研究

建立了1榀2跨3层以角钢为耗能元件的自复位钢框架结构有限元分析模型,详细介绍了模型的模拟与分析方法。钢绞线的预应力采用等效降温法施加,通过钢绞线提供的回复力可使结构在震后具有自复位能力。在加载过程中,为确保结构的自复位能力,预应力钢绞线要保持弹性。对结构模型施加由位移控制的往复荷载,并通过改变结构的初始预应力值及钢绞线的数量分析参数的改变对结构自复位性能及耗能能力的影响。分析结果表明:与传统钢框架相比,自复位钢框架的震后残余位移明显减小;在4%的层间位移角下,自复位钢框架梁柱及钢绞线均保持弹性状态,结构通过角钢的塑性耗散能量,震后框架具有自复位能力。

罕遇地震下自复位钢框架抗震性能参数分析

分析研究对梁腹板带有摩擦阻尼器的自复位钢框架结构抗震性能起主要影响作用的钢绞线初始预应力值和摩擦阻尼器的摩擦力值这两项参数。首先,采用ABAQUS有限元软件的连接单元法建立结构分析模型。然后,对结构分析模型的计算参数进行取值。最后,分析了预应力钢绞线的初始预应力值和摩擦阻尼器的摩擦力值这两项参数对自复位钢框架结构抗震性能的影响。

自复位梁腹板耗能钢框架节点抗震性能分析

提出一种自复位钢框架梁柱节点,该自复位钢框架节点的特点是梁柱接触面能够在地震荷载发生时打开和关闭,梁柱通过槽钢与高强螺栓连接在一起,沿梁长方向设置预应力钢绞线以提供恢复能力。通过Ansys建立类型节点并施加低周往复荷载,模拟该类型节点在地震作用下的运动轨迹,通过对M-θr和骨架曲线的分析得出该框架梁柱节点的抗震能力良好。