基于防屈曲镍钛SMA棒的自复位隅撑钢框架:构件试验和结构行为

隅撑一般安装于框架梁柱的节点附近。和中心支撑相比,隅撑具有占用空间少、对建筑外观影响小、安装更为方便和震后更易更换等优点。超弹性镍钛形状记忆合金(SMA)在常温下能够具有“旗帜型”滞回曲线,兼具消能能力和自复位能力,近年来受到地震工程界的广泛关注。该文选取镍钛SMA棒为核心受力构件,利用防屈曲装置提出了基于防屈曲镍钛SMA棒的自复位隅撑(SCKB)。进一步的,以SCKB为关键抗震构件,提出了一种新型的抗震韧性钢结构,即自复位隅撑钢框架(SCKBF)。加工了缩尺比例的SCKB试件,并开展了往复加载试验。试验结果表明,SCKB受拉和受压时均拥有稳定的“旗帜型”滞回行为。为了评估SCKBF的抗震性能,根据底部剪力法设计了楼层数分别为3层和6层的结构,开展了罕遇地震下的弹塑性时程分析。计算结果表明:SCKBF能够满足规范对层间位移转角限值的要求;并且,结构的震后残余层间位移角几乎为零,体现了良好的震后功能可恢复性。该文为进一步的体系试验和抗震设计也起到了有益的铺垫。

斜隅支撑框架体系的弹塑性受力分析

斜隅支撑框架体系(KBF)是一种新型耗能支撑框架钢结构体系,它具有延性好、抗侧移刚度大、震后容易修复的特点。结构主要构件在隅撑的保护下即使受到罕遇地震荷载作用也不易受到损伤。为此采用有限元方法(FEM)对此类结构进行了系统的弹塑性受力分析,全面总结了其抗侧移受力性能与各结构参数间的关系,并总结得出适合设计实用的一般规律。

隅撑支撑钢框架的抗震性能

隅撑支撑框架是一种新型的耗能支撑钢框架结构形式,在小震作用下,具有较大的抗侧移刚度,在大震作用下,具有较好的耗能性能。隅撑是隅撑支撑框架中的耗能构件,其设计参数对隅撑支撑框架的抗震性能有重大影响。本文主要通过非线性有限元分析,探讨了隅撑的设计参数对隅撑支撑钢框架抗震性能的影响。

钢结构斜隅支撑体系弹塑性计算方法研究

钢结构斜隅支撑体系是一种新型结构体系。与一般的纯框架和中心支撑框架体系不同,该体系综合了延性好、抗侧移刚度大的特点。在遭遇罕遇地震荷载作用下,结构通过隅撑的弯曲屈服耗能,保证其他主要构件不受损伤,使得震后修复较为容易且费用较低。但此类结构复杂的非线性分析在一定程度上阻碍了其推广与应用。本文经过力学分析推导,结合有限元方法和塑性铰理论提出了一种简化计算分析模型。采用该模型,整个求解过程仅涉及少量的线性计算,不涉及迭代,可以有效地简化斜隅支撑结构在侧向荷载作用下的弹塑性受力分析。算例表明,该计算方法建模合理,运算速度快。同时,计算结果稳定、可靠,与有限元分析程序得出的结果具有较好的一致性。

三种支撑钢框架性能的比较分析

基于Pushover方法,分析了K形偏心支撑、Y形偏心支撑、Y形隅撑支撑等三种支撑钢框架耗能梁段长度和截面刚度对结构抗震性能的影响,从刚度、延性和耗能三方面比较了三种支撑钢框架的结构性能。结果表明,在合理设计的情况下,Y形隅撑支撑钢框架可同时达到最好的刚度和延性;K形偏心支撑钢框架耗能最好;Y形偏心支撑钢框架的刚度和耗能最差,延性介于前两者之间。

隅撑支撑钢框架结构抗震性能分析

采用pushover方法对单角隅撑支撑钢框架在三种罕遇地震烈度下的抗震性能进行分析,得出该结构在不同罕遇地震作用下的破坏模式及抗震性能点,并对其抗震性能进行评定;该结构在地震作用下塑性铰依次出现在隅撑、斜支撑及框架梁上,从而可以消耗大量的地震能量,同时避免了框架柱遭受破坏,符合"强柱弱梁"的设计要求。

铰接隅撑钢框架抗震性能研究

传统抗弯钢框架的梁柱节点通常设计为刚性连接,这种刚性节点具有很大的抗弯刚度,然而节点延性不足,罕遇地震作用导致节点脆性断裂。研究学者提出了多种解决该问题的思路,例如半刚性连接节点、节点加强或削弱方法使塑性铰外移等。本文提出了一种简化的梁柱节点连接方式-铰接连接,改变梁柱节点的传力方式,在节点处设置隅撑提供框架的抗侧刚度,控制结构的失效模式。本文设计了三组抗弯钢框架和铰接隅撑钢框架,分别为3层、5层和8层结构,通过Pushover分析和非线性动力时程分析,对比二者之间的承载力、刚度、延性和层间侧移等抗震性能。研究结果表明:铰接隅撑钢框架具有和传统抗弯钢框架相似的抗侧刚度,且承载能力略高。罕遇地震作用下,铰接隅撑钢框架的层间侧移较小。传统抗弯钢框架失效模式为梁端出现塑性铰,而铰接隅撑钢框架的塑性区域转移至隅撑与梁连接部位。

隅撑支撑钢框架的试验研究和弹塑性受力分析

通过1∶2隅撑支撑钢框架模型的单调加载试验,研究了隅撑支撑钢框架的抗侧力性能和破坏机理。试验结果表明,在水平荷载作用下隅撑最先发生屈服,并具有很好的变形能力,结构具有很好的滞回耗能性能和延性。对隅撑支撑钢框架进行了弹塑性受力分析,并给出了其恢复力模型,从而为简化隅撑支撑钢框架的非线性分析提出了一种新的方法。

钢结构隅撑—支撑框架的耗能性能分析

介绍了一种新型的耗能支撑框架结构体系———隅撑—支撑框架结构,并对隅撑—支撑框架结构的耗能性能进行了介绍;最后,用有限元方法对隅撑—支撑框架的耗能性能进行了分析。分析结果表明,隅撑首先发生屈服,从而保护了结构的主构件,并提高了结构的耗能性能和变形能力。

梁柱式木框架-支撑体系低周反复试验研究

对4榀不同支撑形式、不同支撑连接节点螺栓数目的单层单跨梁柱式木框架足尺试件进行水平荷载低周反复试验研究,得到了木框架-支撑结构体系的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、有效刚度曲线和耗能等性能。试验结果表明:在木框架抗侧强度和支撑杆件强度保证的前提下,提高支撑连接节点螺栓数目,对提高木框架-支撑结构体系的承载力和抗侧刚度具有良好的效果。最后提出了"强框架弱支撑"的设计思想,建议以螺栓屈服作为第一道防线,节点的塑性发展作为体系耗能的基础,并给出了支撑连接节点的构造措施。

隅撑支撑钢框架结构拟静力试验分析

对隅撑支撑钢框架结构模型进行拟静力试验[1],通过对试验结果分析进而对隅撑支撑钢框架结构体系的抗震性能进行研究[2],运用Ansys软件以及PKPM软件的辅助来确定本次试验的加载方案,Pul-200型液压伺服作动器以及DH3820应变测试分析系统进行加载和数据的采集,通过数据来绘制滞回曲线、骨架曲线和刚度退化曲线等衡量耗能能力的图形,最后加以总结分析。

隅撑支撑钢框架的恢复力性能研究

提出了隅撑支撑耗能体系的概念,给出了隅撑支撑钢框架的分析模型,并通过有限元分析验证了该模型的正确性,最后通过分析隅撑支撑钢框架的工作机理给出了其简化恢复力模型,从而可以使其弹塑性分析得到简化。

基于性能的支撑钢框架结构方案对比分析

采用Pushover能力谱法对8层钢框架建筑进行基于性能的结构方案设计,考虑偏心支撑钢框架、隅撑支撑钢框架、纯钢框架3种结构体系,对结构自振特性、层间位移角及楼层侧移变化规律、结构刚度及耗能特征以及投资一收益等进行详细对比分析。结果表明:隅撑支撑钢框架和偏心支撑钢框架具有良好的结构性能,同样性能目标下,两者的经济效益相差不大,均可比纯钢框架节省近40%的用钢量,隅撑支撑钢框架的损失期望比例最小。

门式刚架斜梁隅撑内力的有限元法弹性分析

针对门式刚架钢结构中常用的隅撑,根据隅撑刚度分析和弯扭稳定分析,考虑梁的初始侧移,研究了使梁的临界弯矩达到屈服弯矩时隅撑中的内力,这个内力即是对隅撑的强度要求,据此编制隅撑内力分析的有限元程序,通过算例结果表明具有较高的计算精度。

钢框架结构隅撑位置及尺寸优化设计

研究了隅撑位置和截面尺寸对钢框架结构耗能能力影响。以隅撑与梁柱连接位置和截面尺寸为设计变量,以隅撑塑性应变能为目标函数,建立隅撑优化设计的数学模型,采用分步优化方法分别对尺寸和位置进行优化设计,并对优化前后的荷载位移曲线和滞回曲线进行了对比分析。选取典型算例进行地震时程响应分析,优化后结构的基底剪力、响应位移、加速度和相对层间位移均有一定程度减少,提高了结构抗震性能。表明本文对钢框架隅撑的优化设计方法可行。

钢框架斜隅支撑体系抗震性能研究现状及展望

简述了钢框架斜隅支撑体系的特点,分析了节点连接方式与隅撑布置方式对斜隅支撑钢框架抗震性能的影响,并提出了钢框架斜隅支撑体系抗震性能的研究方向,以供参考。

新型抗震体系隅撑支撑框架结构研究

新型抗震隅撑支撑框架(knee-braced frame,KBF)是在梁柱连接的附近设一起耗能作用的隅撑,主支撑连接在此隅撑上构成的抗震结构体系。与偏心支撑体系EBF抗震结构体系对比,具有大震时框架结构不易损坏、维修方便的优点。采用有限元考察了不同的隅撑形式、不同高宽比下KBF结构的性能。在分析总结的基础上,系统地提出了KBF框架的抗震设计要求和有关的计算公式。

减小门式刚架中柱平面外计算长度的方法

门式刚架的中柱设计中,常因为平面外计算长度较大,所选实腹式截面无法满足平面外稳定验算,从而导致用钢量增加。文中针对设有吊车梁的门式刚架中柱,对3种设计方案进行比较,证明利用吊车梁设置隅撑,为中柱提供可靠侧向支承点,从而减小其平面外计算长度,该方法最经济实用。

斜隅支撑框架体系的参数分析

斜隅支撑框架体系(KBF)是一种新型耗能支撑框架钢结构体系,它具有延性好、抗侧移刚度大、震后容易修复的特点。影响斜隅支撑体系抗震性能的关键因素是隅撑的设置位置。经过深入讨论隅撑的位置参数,给出了隅撑最优设置位置的计算公式。

关于门式刚架斜梁平面外计算长度的探讨

门式刚架中梁的平面外计算长度,在现行规程中无明确规定。对梁平面外计算长度的几种取法进行简单回顾,认为屋面横向支撑的相应位置应设置系杆,不宜用檩条兼作系杆;斜梁的平面外计算长度宜取屋面横向支撑间的长度。