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含屈曲约束支撑铰支墙抗震有限元分析 被引量:1
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作者 蒋庆 王啸威 +2 位作者 冯玉龙 种迅 王瀚钦 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2021年第7期933-941,997,共10页
文章为了实现墙底免损伤设计意图,进一步削弱墙底约束,形成一种底部含屈曲约束支撑(buckling-restrained braces,BRB)的铰支墙;以传统剪力墙约束边缘构件强度为基准,采用能力设计方法,确定BRB设计参数,建立传统剪力墙、含BRB剪力墙和含... 文章为了实现墙底免损伤设计意图,进一步削弱墙底约束,形成一种底部含屈曲约束支撑(buckling-restrained braces,BRB)的铰支墙;以传统剪力墙约束边缘构件强度为基准,采用能力设计方法,确定BRB设计参数,建立传统剪力墙、含BRB剪力墙和含BRB铰支墙3种对比构件;对3种构件分别建立ABAQUS数值模型,利用已有试验数据校准钢筋混凝土模型参数,对比分析了构件地震作用下的受力性能和损伤特征。结果表明,含BRB剪力墙底部损伤较为严重,文中提出和设计的含BRB铰支墙刚度和强度会降低,但其具有稳定的滞回性能、预期的集中损伤机制及较好的震后功能可恢复性。 展开更多
关键词 钢筋混凝土剪力 铰支墙 功能可恢复 屈曲约束撑(BRB) 抗震性能 数值模拟
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损伤可控的塑性铰支墙抗震性能试验研究 被引量:6
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作者 王啸霆 曲哲 王涛 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第S1期131-136,共6页
传统钢筋混凝土剪力墙底部在罕遇地震作用下可能出现不可修复的损伤,不利于建筑结构在震后的快速恢复。本文提出一种损伤可控的塑性铰支墙,将墙肢的抗弯与抗剪能力分离,降低弯剪耦合,使构件力学需求更加明确,利于性能化设计和实现预期... 传统钢筋混凝土剪力墙底部在罕遇地震作用下可能出现不可修复的损伤,不利于建筑结构在震后的快速恢复。本文提出一种损伤可控的塑性铰支墙,将墙肢的抗弯与抗剪能力分离,降低弯剪耦合,使构件力学需求更加明确,利于性能化设计和实现预期的损伤模式;同时将塑性损伤集中于专门的消能减震装置上,提高结构震后可恢复能力。对三片1/3缩尺的墙片试件进行了拟静力试验。通过与同尺寸钢筋混凝土墙片试验结果的对比,证明等强度设计的塑性铰支墙具有更好的滞回耗能能力,同时其损伤分布得到有效控制,墙体弹性部分和连接构造的工作性能良好。 展开更多
关键词 损伤控制 塑性铰支墙 框-剪结构 震后可恢复性
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铰支墙-框架新型结构体系的损伤控制研究
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作者 王啸霆 《国际地震动态》 2018年第10期47-48,共2页
震后可恢复性(Earthquake Resilience)已经成为了建筑结构体系的重要评价标准之一。作为高层建筑结构中最主要的抗侧力构件,钢筋混凝土剪力墙在近几次大地震中暴露出了震后可恢复性方面的缺陷。主要表现为连梁损伤严重、难以修复;剪力... 震后可恢复性(Earthquake Resilience)已经成为了建筑结构体系的重要评价标准之一。作为高层建筑结构中最主要的抗侧力构件,钢筋混凝土剪力墙在近几次大地震中暴露出了震后可恢复性方面的缺陷。主要表现为连梁损伤严重、难以修复;剪力墙底部钢筋屈曲、混凝土压溃、剪切破坏明显,同样难以修复。针对上述两点问题,本文分别研究了剪切型金属阻尼器连梁和塑性铰支墙两种构件,建立两类构件的设计方法和简化数值模型。在此基础上运用连续化方法对铰支墙-框架结构体系中塑性铰支墙和消能连梁的强度和刚度需求进行了讨论。本文的主要研究内容如下:(1)对国内多组普通RC连梁和剪力墙构件试验的结果进行了统计分析,其结果显示了两类RC构件的变形能力与设计参数之间的关联存在较明显的离散性。(2)提出了带缝钢板阻尼器及跨中布置该阻尼器的剪切型消能连梁。本文进行了大剪跨比(r=3.0)的普通RC连梁和剪切型消能连梁的对比试验研究,结果显示,普通RC连梁和消能连梁试件的实测峰值荷载和名义屈服剪力值相差在4%以内。消能连梁阻尼器可以更早地进入屈服耗能状态,避免连梁混凝土部分遭受严重损伤。消能连梁变形的80%以上集中在阻尼器内,充分发挥了位移相关型阻尼器的耗能能力。阻尼器连接构造存在滑移,一定程度上影响了阻尼器性能的发挥。最后,建立了消能连梁的简化数值模型并验证了其适用性。(3)针对剪力墙底部墙肢复杂的弯剪耦合作用机制,提出了抗弯/抗剪功能分离的塑性铰支墙并建立了相应的承载力和刚度设计公式。塑性铰支墙与普通RC剪力墙的对比试验证明,本文提出的设计方法可以更准确地获得塑性铰支墙不同性能目标下的力学性能;塑性铰支墙具有更强的变形和耗能能力;塑性铰支墙的总变形中,弯曲变形占有绝对比重,避免了铰支墙发生剪切型破坏,保证了"强剪弱弯"的性能,从而避免了底部墙肢的不可修复损伤。(4)对塑性铰支墙的主要设计参数进行了研究,给出了相关建议。建立塑性铰支墙的简化数值模型。其中,采用在纤维模型的截面附加剪切恢复力本构来模拟RC剪力墙的方法,以及采用零长单元模拟阻尼器连接段非线性行为的方法均根据试验结果进行了准确性验证。在此基础上研究了塑性铰支墙几何参数(墙肢宽高比r、铰支座高度比μ)、轴压比ν、阻尼器核心段初始刚度K_(ed)对墙肢力学性能的影响,参数分析的结果显示,阻尼器性能的发挥主要受几何参数的影响,建议将塑性铰支墙布置在结构底部加强层范围内,高宽比r≤1.0,同时,铰支座的布置高度不宜超过铰支墙高度的60%。在满足阻尼器极限变形要求的前提下,通过选择更大的高度比μ和初始轴向刚度K_(ed)更大的阻尼器,可以使塑性铰支墙获得更高的承载力和刚度。(5)采用连续化设计,对铰支墙结构和铰支墙-框架结构在3种常见类型的水平荷载作用下的效应进行分析。结果表明,连续化设计方法可以得到铰支墙结构的结构响应,内力和变形计算公式中均显出铰支墙所在层的性能对结构响应的影响比较明显。 展开更多
关键词 震后可恢复性 消能连梁 塑性铰支墙 数值仿真 损伤控制
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基于弯剪分离的塑性铰支墙抗震性能试验研究 被引量:2
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作者 崔瑶 田瑞鑫 +1 位作者 王涛 王啸霆 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期57-66,共10页
钢筋混凝土剪力墙是框架-剪力墙结构体系重要的抗震构件,可以为结构提供较大的抗侧刚度,但是在实际震害中发现墙体底部易发生不可修复的损伤。针对这一问题,提出一种基于弯剪分离的剪力墙,旨在分别设计其抗弯与抗剪构件的基础上有效控... 钢筋混凝土剪力墙是框架-剪力墙结构体系重要的抗震构件,可以为结构提供较大的抗侧刚度,但是在实际震害中发现墙体底部易发生不可修复的损伤。针对这一问题,提出一种基于弯剪分离的剪力墙,旨在分别设计其抗弯与抗剪构件的基础上有效控制墙体的损伤,并通过选择合适的消能器作为其抗弯构件以增强耗能能力,进一步提高抗震性能。设计并制作了3个1/3缩尺剪力墙,进行拟静力试验,其中1个为普通钢筋混凝土剪力墙,另外2个分别为采用金属型消能器和摩擦型消能器作为抗弯构件的塑性铰支墙。试验结果表明:以不同消能器作为抗弯构件的塑性铰支墙的受力性能主要由消能器控制,具有明确简单的力学模型;消能器屈服后集中产生塑性变形,拥有良好的损伤控制能力和滞回耗能能力,且震后易于对消能器进行快速修复和更换,实现"震后可恢复"的目的。 展开更多
关键词 塑性铰支墙 消能器 损伤可控 弯剪分离 拟静力试验 抗震性能
原文传递
连续设置屈曲约束支撑的铰支墙-框架结构时程分析
5
作者 冯玉龙 吴京 +1 位作者 孟少平 庞熙熙 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S2期100-105,共6页
由于剪力墙延性较小,在强震作用下易受到损伤且震后修复困难。将屈曲约束支撑(BRB)与铰支墙(HW)相结合,提出了具有很大延性和稳定滞回能力的底部设置BRB的铰支墙(HWBB),为避免中部楼层处墙体损伤,采用连续设置BRB的铰支墙(CHWBB)形式。... 由于剪力墙延性较小,在强震作用下易受到损伤且震后修复困难。将屈曲约束支撑(BRB)与铰支墙(HW)相结合,提出了具有很大延性和稳定滞回能力的底部设置BRB的铰支墙(HWBB),为避免中部楼层处墙体损伤,采用连续设置BRB的铰支墙(CHWBB)形式。多遇地震作用下BRB未屈服为结构提供弹性刚度,罕遇地震作用下BRB屈服为结构提供附加阻尼。采用Open Sees软件进行动力时程分析,对比了底部设置BRB的铰支墙-框架结构(HWBBF)、连续设置BRB的铰支墙-框架结构(CHWBBF)和剪力墙框架结构(SWF)的抗震性能。分析结果表明:HWBBF、CHWBBF和SWF具有相似的位移响应和变形模式,CHWBB可以大幅降低地震作用下墙体的弯矩和剪力需求,可使损伤集中在易于震后更换的BRB上。 展开更多
关键词 框架结构 屈曲约束 铰支墙 时程分析 抗震性能
原文传递
考虑面外变形的装配式塑性铰支剪力墙抗震性能试验研究 被引量:2
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作者 田瑞鑫 崔瑶 +1 位作者 王啸霆 王涛 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2021年第S01期119-124,共6页
塑性铰支墙可用于替代传统RC剪力墙的底部加强区域,形成稳定的墙底塑性耗能区。通过设置只承担水平剪力和竖向荷载的抗剪组件和只承担弯矩的抗弯组件实现剪力墙弯剪解耦设计的目的。该文在已提出基于"弯剪分离"思想的塑性铰... 塑性铰支墙可用于替代传统RC剪力墙的底部加强区域,形成稳定的墙底塑性耗能区。通过设置只承担水平剪力和竖向荷载的抗剪组件和只承担弯矩的抗弯组件实现剪力墙弯剪解耦设计的目的。该文在已提出基于"弯剪分离"思想的塑性铰支墙的基础上展开了考虑面外变形的装配式塑性铰支墙体的抗震性能试验研究。该文介绍了两片1/3缩尺的墙体试件的拟静力试验,两个试件分别采用装配式混凝土剪力墙和装配式钢板剪力墙。试验结果表明:该文提出的装配式塑性铰支墙的连接方式是合理有效的,且该墙体试件在存在面外变形的情况下仍具有良好的抗震性能。 展开更多
关键词 装配式 塑性铰支墙 损伤可控 摩擦消能器 面外变形 抗震性能
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Higher mode effects in hinged wall with BRBsin base-frame structures using distributed parameter models 被引量:1
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作者 Yang Xiaoyan Wu Jing +2 位作者 Pang Xixi Wang Qiang Zhang Meng 《Journal of Southeast University(English Edition)》 EI CAS 2020年第1期56-66,共11页
To investigate the effect of higher modes on the displacement and inner forces in HWBB(hinged wall with buckling-restrained braces in base)-frame structure,distributed parameter models for both the HWBB-hinged frame s... To investigate the effect of higher modes on the displacement and inner forces in HWBB(hinged wall with buckling-restrained braces in base)-frame structure,distributed parameter models for both the HWBB-hinged frame structure and the HWBB-MRF(moment resisting frame)structure are built.The hinged wall is simplified as a flexural beam.BRBs(bucking-restrained braces)are simplified to a rotational spring.MRF is simplified to a shear beam.Vibration equations of distributed parameter models are derived.Natural periods,natural modes of vibration,inner forces and displacements of the distributed parameter models are derived based on the vibration equations using numerical methods.The effect of the relative stiffness ratio and the rotational stiffness ratio on the higher mode effects is investigated.For elastic structures,the global displacement and shear in MRF are predominantly controlled by the first mode,while the shear and bending moment in the wall are significantly affected by higher mode effects.The effect of the yielding of BRB on the inner forces distribution in the HWBB-hinged frame is investigated.The results indicate that the first mode will no longer contribute to the inner forces and the contribution from higher modes to inner forces increases after the BRBs yield.Displacement is not sensitive to higher mode effects and it is controlled by the first mode after the BRBs yield.Parameter analysis demonstrates that the displacement amplitudes are reduced with the increase in the flexural stiffness of the wall before the flexural stiffness reaches a certain value.The first three periods decrease with the increase in the rotational stiffness.With the increase in the rotational stiffness ratio,the contribution from the first mode decreases while contributions from both the second mode and third mode increase. 展开更多
关键词 hinged wall higher mode effects flexural beam rotational spring rotational stiffness ratio
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