T型RC框架-钢支撑结构体系的抗震性能

鉴于不规则结构地震响应的复杂性,文章将平面不规则RC框架结构和3种不同类型的钢支撑结合起来,建立大底盘T型RC框架结构模型,并增设X型支撑、倒V型支撑和单斜杆型支撑的结构模型,分别进行了振型分析、反应谱分析和时程分析,以研究不规则RC框架结构的地震响应和增设钢支撑对结构的抗震性能提升效果。研究结果表明,增加钢支撑能有效提升RC框架结构的抗震性能,并减少不规则结构的扭转效应,结构的自振周期、周期比、楼层位移及层间位移角均明显减小。与单斜杆型支撑相比,增设倒V型支撑和X型支撑对结构抗震性能的提升作用更明显,并且增设X型钢支撑结构的抗震性能最佳。

钢支撑-钢筋混凝土掉层框架结构抗震性能试验研究

为改善坡地钢筋混凝土(RC)掉层框架结构抗侧刚度分布的不均匀性,设计了一栋在上接地层设置钢支撑的RC掉层框架结构,按1/4比例提取其顺坡向中榀框架下部5层子结构为试验对象,开展钢支撑-RC掉层框架拟静力试验,观测试件的破坏过程,并对比RC掉层框架试验所得试件的破坏形态,分析试件滞回性能、延性和刚度退化等抗震性能指标。结果表明:试件的最终破坏是以第4层柱底混凝土压溃,梁端混凝土剥落、底部钢筋断裂,顶层柱顶混凝土剥落为标志。与RC掉层框架试验结果相比,钢支撑-RC掉层框架试件上接地柱的破坏明显减轻,柱端破坏分布也更为均匀,避免了掉层框架结构“半层破坏模式”的出现,改善了结构的耗能和抗地震倒塌能力。但试件上接地层相邻上一层的变形和破坏程度较大,应对该楼层的柱端进行适当的抗震加强;设置钢支撑后,试件的滞回曲线较为饱满,并具有良好的延性(正、负向加载的位移延性系数分别可达5.13、5.69),正负向加载的刚度退化曲线也趋于对称。

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。

钢框架-偏心/中心组合支撑结构的特性研究

对工程实践中出现的钢框架-偏心支撑结构中局部布置中心支撑形成新的组合支撑结构体系进行了研究。结合算例的对比分析表明,在线弹性阶段,钢框架-偏心/中心组合支撑结构的宏观抗侧刚度与框架-偏心支撑结构、框架-中心支撑结构抗侧刚度无较大差别。静力推覆对比分析表明,钢框架-偏心/中心组合支撑结构较容易进入耗能梁和中心支撑混合耗能的不合理模式,钢框架-底部偏心+上部中心支撑结构在地震下的屈服次序是不合理的,不宜将中心支撑组合应用于钢框架-偏心支撑结构之中。对确因建筑等原因需将两种支撑混合应用时,应以偏心支撑耗能梁优先耗能、避免支撑混合耗能的原则,进行必要的弹塑性分析设计,确保混合体系合理的抗震性能。

框架-支撑体系钢结构抗震耗能分布研究

为认识不同类型支撑钢框架结构的耗能分布,解决钢框架设置支撑体系的优化问题,以广东省肇庆市某多层框架-支撑体系商用办公楼为例,运用数值模拟的方法,建立3种不同类型钢框架-支撑体系,分析结构体系的耗能机制和耗能分布。结果表明,无支撑普通钢框架结构的能耗分布呈明显的不均匀性,其结构能耗主要由钢梁承担,而钢柱的能耗承担比例较小,钢柱的耗能比曲线随着层高比的增加呈现波动式增加方式,钢梁的耗能比曲线随着层高比的增加呈现多峰值特征;偏心支撑钢框架结构和中心支撑钢框架的钢架柱和钢架梁耗能比均随着层高比呈现非线性增加后非线性减小的趋势;在相同的层高比条件下,偏心支撑钢框架结构钢架梁的耗能比比钢架柱大,而中心支撑钢框架的钢柱耗能比比钢梁大。

高层钢结构框架-中心支撑体系设计要点

对于高层建筑钢结构框架-中心支撑体系,在设计时应使钢柱的刚度和承载能力符合要求;保证钢梁的抗剪性能满足要求;尽量避免轴压比超过规定的限制值。基于案例工程的结构特点,从结构构造、材料选择、节点连接和抗震计算分析等方面角度,提出保证结构安全性的保护措施建议:使用钢管混凝土柱;节点选择为贯穿型板式连接。

基于遗传算法的钢框架-BRB结构优化

将钢框架—BRB结构优化设计分为小震优化阶段和大震调整阶段。小震优化阶段以造价最低为优化目标,引入拓扑变量来表示BRB的布设位置,将BRB的位置、等效截面面积和框架的截面作为设计变量,在同时满足梁柱构件的强度和稳定性约束、BRB不屈服约束及层间位移约束的前提下,通过遗传算法对钢框架—BRB结构进行整体优化;大震调整阶段对不符合大震层间位移约束的结构采用准则法调整构件截面。进行了较为全面的钢框架—BRB结构优化设计,在满足规范要求的前提下大幅降低结构造价,提高了结构的经济性。

钢框架-灌浆轻钢剪力墙结构抗震性能试验研究

对钢框架-灌浆轻钢剪力墙结构足尺试件进行了水平低周往复加载试验,研究了灌浆轻钢剪力墙与钢框架的耦合效应,分析了结构的破坏模式、受力特征和耗能机理,得到了结构的承载能力、抗侧刚度、延性及耗能能力等。通过与纯钢框架及冷弯薄壁型钢灌浆墙体结构的试验结果对比,发现灌浆轻钢剪力墙通过自攻螺钉采用内嵌的方式与钢框架连接,二者具有良好的协同工作性能,框剪结构的抗剪承载力和抗侧刚度分别是钢框与墙体对应值之和的1.50倍和1.64倍,结构延性系数达5.42,抗震性能优良,研究结果可为该类结构的设计研究提供科学基础。

装配式轻钢框架-复合轻墙结构抗震性能试验研究

文中主要针对低周反复荷载作用下装配式轻钢框架-复合轻墙结构的力学特性进行了分析,并与常规轻型钢框架进力学特性进行了对比,深入探析粉煤灰层厚度对装配式轻钢框架-复合轻墙结构的抗震性能的影响。结果表明,与轻型钢框架相比,装配式轻钢框架-复合轻墙结构的破坏荷载提升85.5%,破坏刚度提升18.5%,累计耗散能提升83.2%;填充粉煤灰后,装配式轻钢框架-复合轻墙结构的破坏荷载18.5%,破坏刚度变化不大,累计耗散能提升28.6%。总体上,填充粉煤灰可增强装配式轻钢框架-复合轻墙结构的抗震性能。

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。

双屈服点屈曲约束支撑-钢框架结构抗震性能研究

针对传统钢框架-屈曲约束支撑结构的薄弱层控制难题,本研究提出了一种面向结构最大层间变形控制和薄弱层控制双重需求的并联式双屈服点屈曲约束支撑。相比于已有双屈服点屈曲约束支撑,具有刚度和耗能能力利用率高的优点。基于某钢框架-支撑原型结构,设计了2个传统屈曲约束支撑案例和3个新型双屈服点屈曲约束支撑案例,通过对比各案例的关键地震响应,明确了新型支撑的结构最大变形控制效果和薄弱层控制效果。结果表明:罕遇地震作用下,相比于屈曲约束支撑,新型支撑的最大层间位移角峰值可降低6.2%~21.6%;表征薄弱层损伤集中程度的层间位移角集中系数分别由1.54和1.51最低降至1.29,绝大部分楼层具有了相近的位移角,且小于屈曲约束支撑结构,表明新型支撑引导了薄弱层的迁移,显著减轻了结构变形损伤集中问题。本研究的相关成果可为钢框架-支撑结构的地震响应控制提供参考。

某钢结构建筑项目中铰接框架支撑体系的应用

在传统的装配式钢结构建筑施工中,通常采用耳板吊装法对楼板的三榀桁架进行拼装,这种方法往往会遇到现场条件的制约,进而影响建筑主体结构的用钢量,往往导致用钢量偏高。为解决这一问题,提出了一种创新的施工技术——基于铰接框架支撑体系的装配式钢结构建筑施工技术。该施工技术首先组装钢结构建筑施工构件,其次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。

钢框架-混凝土筒体结构加固改造方案优选方法探究

文章致力于优化钢框架-混凝土筒体结构的加固改造方案,以增强其安全性能,提升加固工程的质量。文章首先通过结构功能函数评估加固的必要性,然后选取永定楼消防与结构安全修缮工程作为案例,进行了全面的结构现状调查。基于调查结果,构建了加固效费比模型,并发展了一套评价指标体系。利用TOPSIS方法对不同加固方案进行了综合评价,最终确定了最优的加固改造方案。该方案不仅在经济性、施工周期和后期维护费用方面具有明显优势,而且通过有限元分析验证了其在提升结构安全性和整体质量方面的显著效果。研究结果证实,本研究构建的评价和优选方法能够快速有效地选择出最优加固方案,降低施工成本,缩短工期,并确保加固工程的有效性和安全性。展望未来,应将继续探索更多新型加固技术和更先进的优化方法,以满足日益增长的工程需求,进一步提升加固改造工程的科学性和实用性。

钢-砼混合框架结构在大水位差码头上的应用

结合工程实例,针对工程位置的水文条件和使用要求,对不同的码头结构方案进行了比较,阐明了钢-砼混合框架结构码头在大水位差码头应用上的优势。

采用牺牲耗能支撑的钢框架-支撑结构抗震性能分析

钢支撑是钢框架-支撑结构中重要的抗侧力构件,研发新型支撑对改进结构的抗震性能具有重要意义。本文以15层钢支撑框架结构为研究对象,采用屈曲约束支撑(BRB)和牺牲-耗能支撑(SED)对比分析结构的抗震性能。弹塑性分析结果表明,BRB始终保持着较高的屈服后强度,结构中与支撑相连的梁、柱在后期承受了附加的轴力,增加了主要结构构件耗能的比例。牺牲-耗能(SED)支撑在达到峰值荷载后,其牺牲元件退出工作,承载力得到有控制的降低,减少了相连框架柱后期所受轴力,使得主结构中的塑性铰得到了一定程度的减少,进而主动吸引更多地震能量消耗在支撑中,达到了在强震作用下更好保护主体结构的目的。

功能可恢复RCS混合框架结构研究进展

钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)混合框架结构以其结合了混凝土优异的抗压性能及钢材优异的抗弯性能而受到广泛关注,而可恢复功能结构以其震后快速恢复使用功能的能力,也成为地震工程界研究的新热点。功能可恢复RCS混合框架结构可以在弯矩较大的梁端和柱脚部位设置可更换构件,实现结构的功能可恢复能力。文中简述了近年来功能可恢复RCS混合框架结构研究进展,重点关注各类型功能可恢复钢梁、功能可恢复摇摆柱脚的构造研究,介绍了功能可恢复RCS混合框架结构性能分析研究进展。最后,对功能可恢复RCS混合框架结构仍需深入研究的问题进行了展望。

多层不规则钢框架-中心支撑结构设计

主要介绍了一栋多层不规则钢结构办公裙房的结构设计和抗震性能分析。办公裙房地上共四层,总高度22.4m,东侧三层~屋面层局部存在16.8m的大悬挑,采用钢框架-中心支撑的结构形式。对办公裙房的结构超限情况判别,发现涉及扭转不规则、楼板不连续、竖向抗侧力构件不连续、侧向刚度不规则和局部穿层柱等多项不规则项。选用多种软件建立结构三维模型进行小震计算分析,并对结构在设防地震及罕遇地震作用下的抗震性能进行了补充分析。对关键结构构件设定合理的抗震性能目标,对受力薄弱环节进行了补充验算并采取合适的加强措施。结果表明:办公裙房结构的各项计算指标均满足要求,不规则项得到有效控制,抗震性能良好,结构安全可靠。

钢-混凝土混合结构在支撑大型设备框架中的应用

大型设备的支撑框架,因设备的使用功能特性,其结构承受的荷载分布不均,竖向荷载较不规则。以实际项目为例,探讨钢-混凝土混合结构在工程中的设计方法及其应用。针对钢、混凝土材料的特点,对框架结构体系的选择进行分析,采用材料转换的方法,解决大型设备支撑框架设计的难点;采用钢-混凝土混合结构,充分发挥混凝土材料的抗压性能,以及钢结构强度高、施工速度快等特点,进行结构设计。

主余震下自复位支撑RC框架结构性能研究

基于地震动峰值和频谱,提出了一种适用于地震工程领域、流程简单的主余震序列构造方法,构造出7条主余震序列地震动。对一12层的预压碟簧自复位耗能(PS-SCED)支撑RC框架结构在主余震下的抗震性能进行分析,并与防屈曲支撑(BRB)结构进行对比。结果表明:两种支撑都具有稳定的滞回性能,且滞回环饱满;PS-SCED支撑还具备良好的自复位特性,PS-SCED支撑结构最大残余位移角比BRB结构减小74.7%;在主余震序列作用下,PS-SCED支撑结构的顶层残余位移角和结构耗能比仅主震作用下的值增大,最大增幅为35.3%和19.6%。余震会使结构的耗能和损伤增加,PS-SCED支撑能够显著提高RC框架结构的抗震性能。

基于预选屈服机制的钢框架中心支撑结构抗震性能化设计

以1栋9层钢框架中心支撑结构为背景,采用YJK软件建立有限元模型并进行了弹塑性分析,对塑性铰分布、可能出现的塑性耗能区和拟设定的塑性耗能区进行对比研究。结果表明:塑性铰的开展机制和预设吻合较好。设计时构件的实际性能系数满足最小性能系数,能够满足塑性耗能区应具有的延性。钢框架中心支撑结构体系整体在高烈度区滞回曲线不饱满,底层支撑破坏后,刚度退化较大,导致底层柱的损伤累计效应较大,破坏较严重。