屈曲约束支撑在收尘器混凝土框架减震设计的应用研究

以某抗震设防烈度为9度的水泥厂收尘器下部混凝土框架为研究对象,分别设计了采用耗能型BRB屈曲约束支撑的阻尼器消能减震结构方案和传统的非减震结构方案,并采用PERFORM-3D分析与性能评估软件对两种结构模型进行了地震响应力弹塑性时程计算,对比了两种设计方案的抗震性能。结果表明,屈曲约束支撑能够对结构起到良好的减震作用,在多遇及罕遇地震作用下,减震结构的整体地震力和层间位移角均明显低于非减震结构,抗震性能更高,安全储备更好。采用减震结构相比非减震结构,工程量更少,经济效益更优。

首钢冬奥广场N3-2转运站抗震加固设计

首钢冬奥广场N3-2转运站拟改造为办公性质的民用建筑,并要求保留原有工业风貌。根据检测鉴定报告结果,既有构筑物综合安全性等级为C_(eu)级,在后续使用年限内综合抗震能力不满足要求,必须采取加固措施。本工程采用屈曲约束支撑既解决了改造后建筑高度超限的问题;同时提高结构的阻尼比,减小了地震作用,一定程度上降低了结构的加固量,提高工程经济效益。框架柱采用外包型钢法加固,既解决了柱轴压比超限的问题,也提高了柱承载力。通过以上措施,将工业构筑物改造为民用建筑,同时又实现了保留原有工业风貌,对加固改造工程有一定的借鉴意义。

消能减震技术在某门诊楼加固改造中的应用

目前既有建筑涉及功能改变的情况较多,既有建筑涉及功能改变后,会带来一系列的检测鉴定和加固设计的问题。本文以某既有钢筋混凝土框架商务办公酒店楼改造为医院门诊楼为具体实例,针对典型的丙类建筑改乙类建筑的情况,结合消能减震技术,论述了两种最适合工程应用的消能减震加固方案:增设屈曲约束支撑加固方案和增设钢筋混凝土剪力墙+黏滞阻尼器加固方案。结合实际工程,针对两种方案从抗震性能、加固工程量及经济性、施工可行性等方面进行了详细的对比论述。对行业内比较棘手的丙类建筑改造为乙类建筑时,如何解决抗震构造措施普遍不足的问题,本文通过消能减震加固技术对该问题进行了详细的论述,通过实际工程方案对比,给出了较理想的解决方案,可供类似工程参考借鉴。

钢混核心筒与巨型桁架组合结构中消能减震装置的深化设计与施工研究

苏州科技馆、工业展览馆采用类圆钢混核心筒束支撑上部巨型弯扭钢桁架组合结构,深化设计难度、抗震设计难度、施工难度及控制精度、后期维护保养难度均成倍上升。在此背景下,为降低结构在地震作用下的破坏能量和减少结构施工内应力,采用多门类减隔震构件来实现结构的消能,通过结构阻尼比的增大效应,有效降低结构计算地震作用力,改善结构层间计算位移角,对结构的消能减震作用明显。消能减震构件在该项目中的成功应用,使结构具有更高的安全性、经济性和合理性,为今后类似的工程项目提供了一定的参考。

碟簧-钢绞线组合自复位防屈曲支撑滞回性能分析

防屈曲支撑因其良好的耗能能力而被广泛应用于支撑框架结构中,但其震后往往存在较大的残余变形,从而影响结构的可修复性。为减少装有防屈曲支撑结构的残余变形,在防屈曲支撑的基础上并联以组合碟簧和钢绞线为复位元件的自复位系统来为支撑提供恢复力,提出一种较为经济的新型自复位防屈曲支撑。介绍了新型自复位防屈曲支撑的构造及恢复力模型,通过数值模拟研究复位比率及内芯尺寸对滞回性能的影响。结果表明:当复位比率<1时,随着复位比率增大66.67%,支撑的残余变形减小1 505.86%,但其等效粘滞阻尼比降低19.21%;当复位比率相同时,随着内芯尺寸增大90%,支撑的总滞回能量增大538.09%。

圆钢防屈曲约束耗能支撑设计及力学性能研究

该文提出了一种以低屈服点圆钢棒材作为芯材的新型防屈曲耗能支撑,此耗能芯材的截面为圆形。从材料和构造的角度对防屈曲耗能支撑加以改进,简化结构构造,减少加工损耗,在保持产品性能符合现行标准的前提下,减少材料损耗和加工环节,从而降低成本;且通过减少焊接,同时增加一系列构造的措施,以加强产品的低周疲劳性能,减少耗能。通过理论公式和试验探究圆钢防屈曲约束耗能支撑的工作机理、力学性能及耗能能力,发现相比于钢板防屈曲约束耗能支撑,此设计可提高疲劳性能,累计塑性延性系数可达到1500以上。

组合消能减震技术在工程项目中的应用与研究

随着消能减震技术发展日趋成熟,基于结构性能需求的各种消能器产品应运而生。目前建筑市场应用较广泛的消能器主要包括位移型和速度型两种。根据项目应用实际情况,大部分减震项目使用的消能器类型单一,未能结合不同结构体系的特点、需求及限制进行消能减震机理及效率研究,且经济性一般。在设计日趋精细化形势下,提出基于结构性能需求的组合消能减震技术,即针对不同结构体系、不同楼层等根据性能需求“量身定制”相应类型的消能器,以最大程度发挥不同类型消能器减震效率及共同作用的一种组合减震技术。两个不同工程实例的研究结果表明:相比传统单一消能器方案,组合消能减震技术可根据结构特点及性能需求,为不同阶段及设计水准下的结构提供附加刚度及附加阻尼,“量身定制”消能器减震机理明确且减震效率、经济性均较好。

外附减震子框架提升既有RC框架结构抗震性能

为了对比外附屈曲约束支撑子框架的不同形式对既有钢筋混凝土框架结构进行消能减震加固的区别。根据《建筑抗震设计规范》(GB 50010-2010)的反应谱,忽略屈曲约束支撑子框架质量,利用未设置屈曲约束支撑的单自由度体系和设置屈曲约束支撑的单自由度体系的层间抗侧刚度比,推导了两者周期、层剪力和层间位移的计算式。将屈曲约束支撑子框架作为既有钢筋混凝土框架结构增设的抗侧力子结构,给出了多遇地震作用下的刚度比-层间位移和层剪力曲线。随后,针对多自由度体系,忽略阻尼的影响,基于变形叠加原理论述了未设置与设置屈曲约束支撑子框架体系之间的周期、层位移和层剪力的关系式。基于推导的相关计算式并结合实际工程应用总结,提出了设置屈曲约束支撑子框架加固既有多层钢筋混凝土框架结构的实用设计流程。最后,结合工程案例对比了采用钢筋混凝土子框架与钢结构子框架的区别,算例表明,采用屈曲约束支撑钢结构子框架体系更具有优势。

BRB加固对高层砼框-剪结构减震影响

根据防屈曲耗能支撑的工作原理与力学性能,进行既有高层框-剪结构布置防屈曲耗能支撑研究.以BRB承担层剪力占比为设计依据,使用SAP2000结构非线性有限元软件研究了单斜式和倒V式两种不同布置形式下,各3种竖向不同楼层布置方案结构动力时程响应、BRB耗能占比、剪力墙应力分布等特点.分析表明:在结构下部布置防屈曲耗能支撑具有减震作用;罕遇地震作用下,结构下部布置防屈曲耗能支撑不仅能够承担较大耗能,也对结构峰值响应下的剪力墙应力的减幅最大,该布置方案可为高层框-剪结构布置防屈曲耗能支撑的工程实践提供参考.

基于周期降低率的屈曲约束支撑设计方法研究

屈曲约束支撑是一种应用广泛且发展前景广阔的消能减震构件,但在结构设计中通常难以对屈曲约束支撑阻尼器在实际地震中附加有效阻尼比取值。文章针对这一问题提出了基于周期降低率的减震方案设计方法,基于此方法设计了某屈曲约束支撑钢筋混凝土框架结构,并采用有限元软件SAP2000对此结构进行多遇地震弹性和罕遇地震弹塑性时程分析。结果表明:使用屈曲约束支撑结构表现出良好的耗能能力,其抗震性能能够满足要求,并且在罕遇地震下层间位移角小于规范限值,具有一定安全储备;基于周期降低率的减震方案设计方法能够明显降低试算工作量,从而提高设计效率。所提出的设计方法和分析手段可为屈曲约束支撑消能减震设计及研究提供参考。

框剪结构黏滞阻尼器优化布置实用方法

高烈度地区结构设计常遇到通常会遇到竖向构件抗剪不满足、超筋、层间位移角大于规范限值等问题。近年,增设消能阻尼器的减震技术常被用来解决该问题,如通过将阻尼器在各层各向上均匀布置。阻尼器的空间分布对减震效率的影响暂未受到足够的关注,即使少数研究者已采用遗传算法等智能算法进行尝试,并得到了针对某种参数最优的布置方案。但可供优化的目标众多,且多目标优化的实现暂不成熟;另,算法的落地还需要将结构进行简化,这将建筑脱离出其应具备的功能属性。这些因素都对搜索阻尼器的空间最优布置提出了挑战。合理的阻尼器空间布置能充分发挥阻尼器的作用,最大化减震效率亟待探索。基于此,本文提出框剪结构黏滞阻尼器可按各层各向水平地震作用下的层间位移角量值进行数量分配,宜远离或贴近结构平面形心并于柱跨内1/2处布置,该法实践性强且极大程度发挥减震效率。

双阶屈服屈曲约束支撑的实现方法及数值分析

屈曲约束支撑(buckling restrained brace,BRB)作为一种具备承载能力和耗能能力的阻尼器,在工程中得到了广泛应用。然而传统的屈曲约束支撑为避免发生低周疲劳破坏,在多遇地震工况下被设计为弹性支撑,无法耗散地震输入的能量。总结了分阶段屈服屈曲约束支撑的研究现状,并在此基础上通过改变一阶屈服耗能阻尼器的类型,提出了一阶阻尼器为摩擦型阻尼器的双阶屈服屈曲约束支撑(double-stage yield buckling restrained brace,DYBRB),分析了其构造形式、工作原理及力学模型,并利用有限元软件ABAQUS对其进行了模拟分析,通过改变一、二阶刚度比和摩擦阻尼器摩擦力与芯板屈服力比,对比不同支撑的等效黏滞阻尼系数。结果表明:该DYBRB的构造合理,滞回曲线饱满,具有明显的分阶段屈服能力,且在小位移下可以实现耗能,提高了支撑全过程耗能能力。一、二阶刚度比取4左右,摩擦阻尼器摩擦力比例取0.75~1时,DYBRB全过程的耗能能力较好。

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。

某烧结厂房改扩建设计与分析

某烧结厂房原为炼钢厂烧结主厂房,始建于1958年,经过多次改造,本次改造后的功能为商业和办公。旧厂房原结构为框架结构,结构检测鉴定结论显示综合安全性等级为C_(eu)级。本次改造在采用多种常规加固方法的同时,结合建筑使用功能和结构需求,在适当位置布设屈曲约束支撑(BRB),使结构成为双重抗侧力体系。BRB在多遇地震时为主体结构提供抗侧刚度,在设防地震及罕遇地震时BRB进入塑性,起到消能减震作用,使得整体结构抗震性能得以提高。此加固方案减少了传统加固措施的工程量,降低了施工难度,同时最大限度地满足了建筑保留原有工业遗存风貌的需求。

屈曲约束支撑的研究

屈曲约束支撑是目前抗震加固的重要措施之一,其具有稳定的抗侧力刚度和抗震性能,越来越受到建筑行业的重视。对于屈曲约束支撑的研究很多,范围很广、领域很全面,从屈曲约束支撑的结构形式,设计方法到装配方式等多方面均有研究。屈曲约束支撑作为框架结构的第一道抗震防线,在耗能减震方面发挥着不可替代的作用。基于此对屈曲约束支撑结构形式、框架结构以及设计方法三方面进行研究,分析支撑结构的工作原理和功能应用。

昆明华润T1塔楼动力弹塑性分析和消能减震分析

昆明华润T1塔楼,建筑高度297m,地处高烈度区,采用了屈曲约束支撑作为消能减震措施,需进行罕遇地震下结构的动力弹塑性分析和消能减震分析。通过PERFORM3D软件计算了结构在七条地震波下主要指标,分析了主体结构和BRB在地震作用下的塑性发展历程,分析了剪力墙(混凝土、钢材)、框架梁、框架柱、连梁的塑性变形情况;T1塔楼共采用108根BRB,主要布置在加强层伸臂或环带桁架处,对比了减震结构与非减震结构在罕遇地震下的层间位移角、BRB耗能情况以及结构塑性损伤情况。结果表明,结构在罕遇地震下各项指标满足要求,结构损伤情况可以达到预期目标。

消能减震技术在工程中的应用与研究

通过对某混凝土框架结构进行消能减震设计,采用屈曲约束支撑为消能减震部件,建立有限元计算模型,进行动力弹塑性分析,研究其在罕遇地震作用下的基底剪力、层间位移角和顶部位移。计算结果表明:结构添加屈曲约束支撑后,具有较好的耗能性能,结构抗震性能得到显著提升。

兰州理工大学西校区大学生活动中心结构设计与分析

兰州理工大学西校区大学生活动中心由剧场、报告厅和活动中心三部分组成,建筑外观以兰州“天斧沙宫”景观为原型,建筑造型较为复杂。考虑到建筑功能及结构布置的特殊性,该建筑结构体系选用屈曲约束支撑-混凝土框架结构,采用YJK与SAP2000软件对屈曲约束支撑-混凝土框架结构、钢支撑-混凝土框架结构及混凝土框架结构进行对比分析。结果表明:钢支撑-混凝土框架结构、屈曲约束支撑-混凝土框架结构可有效控制结构的扭转不规则,为结构提供侧向刚度;在多遇地震下,屈曲约束支撑-混凝土框架结构耗能效果并无显著体现;在罕遇地震下,屈曲约束支撑-混凝土框架结构的滞回耗能效果明显优于钢支撑-混凝土框架结构和混凝土框架结构。同时针对结构薄弱部位采取了有效的抗震加强措施。

基于耗能构件的大悬挑钢结构消能减震性能分析

以某大悬挑钢结构为实例进行分析,将屈曲约束支撑、黏滞阻尼器等两种减震装置引入结构减震之中,运用SAP2000有限元分析软件建立减震模型。通过弹塑性时程分析方法对大悬挑钢结构进行消能减震分析,对多遇及罕遇地震作用下两种减震装置在不同布置形式、不同布置位置时的减震效果进行对比分析和探讨。结果表明:通过布置屈曲约束支撑或黏滞阻尼器,可以有效减小大悬挑钢结构在地震作用下的最大层间位移角,其中屈曲约束支撑在罕遇地震下减震效果更好。黏滞阻尼器在多遇地震下减震效果更好;在多遇和罕遇地震作用下,两种减震装置均在V型布置时减震效果最优,单斜撑次之。减震装置布置在结构下部耗能能力最强。综合分析表明,黏滞阻尼器在V型布置时在多遇地震作用下即可实现耗能,为结构提供较大附加阻尼,减震效果最好。

防屈曲支撑作为可替换耗能元件抗震性能试验研究

防屈曲支撑作为一种可替换耗能元件是框架结构在地震作用时的主要抗侧力和耗能单元,可以保护结构在地震作用下免受较大的损伤。为研究地震作用下可替换防屈曲支撑加固结构的抗震性能,对一个两榀两层三跨的防屈曲支撑RC框架模型进行了低周往复试验。试验和分析结果表明:由于防屈曲支撑的存在,框架结构在大震后仍具有很好的承载能力。将防屈曲支撑替换,对框架结构和受到损伤的防屈曲支撑分别进行拟静力试验,对比分析防屈曲支撑更换前后结构的抗震性能和震后防屈曲支撑的损伤。研究表明:两次低周往复试验中,防屈曲支撑都先于混凝土框架发生屈服并耗散大部分地震能量,提高了RC框架结构的抗震性能;将损伤后的防屈曲支撑更换,可使结构重新获得良好的抗震性能,迅速恢复结构的使用功能。