装配式高强钢组合延性桁框结构滞回性能研究

为研究装配式高强钢组合延性桁框结构(HSS-PSTMF)的抗震性能并扩展其工程应用,通过ABAQUS有限元软件建立了不同耗能段长度和节间数量的HSS-PSTMF模型;对装配式高强钢组合延性桁框结构的滞回性能进行了数值分析,研究了耗能段长度、节间数量及长深比对结构承载力、刚度、延性和耗能能力的影响规律。结果表明:延性桁框结构(STMF)体系中主要通过耗能段耗散地震能量;改变耗能段长度对结构的承载力、延性、刚度、耗能能力影响较大;当耗能段长度一定时,改变耗能段节间数量对结构的承载力、延性、耗能能力影响较小;耗能段长度介于0.2L~0.4L(L为跨度)之间且耗能段任何节间的长深比在0.67~1.5时结构抗震性能较好;耗能段长度介于0.4L~0.5L时,在满足结构安全性要求的前提下,可以将结构的长深比提高到3。

空腹式延性桁框结构探讨

在桁框结构的桁架跨中设置空腹式消能段是一种延性桁框结构。针对该结构体系,首先推导了消能段的极限抗剪承载力,然后提出了桁框结构的简化计算模型,并根据我国抗震设计准则给出了确定消能段长度的计算方法和构造要求。采用此方法确定的消能段可以精确控制延性桁框结构的屈服时刻和破坏模式,并实现水平地震作用下各楼层同步屈服,充分耗能。最后采用有限元方法进行了单向和循环加载分析与验证,结果表明:合理的消能段长度可以显著提高延性桁框结构的延性、耗能能力、承载能力和安全储备,使其抗震性能明显优于普通桁框结构。提供的计算方法具有较高的精度,可以在确保消能段耗能的前提下实现结构的优化设计。

屈曲约束支撑式延性桁框结构探讨

在桁框结构的桁架跨中央设置屈曲约束支撑式消能段是一种新型的延性桁框结构。针对该结构体系,首先推导消能段的极限抗剪承载力,然后提出结构简化计算模型,并根据我国抗震设计准则给出确定屈曲约束支撑设计承载力的计算方法和构造要求。采用本方法确定的消能段可以精确控制延性桁框结构的屈服时刻和破坏模式,并实现水平地震作用下各楼层同步屈服,充分耗能。最后采用有限元方法进行单向和循环加载分析与验证,结果表明:合理的屈曲约束支撑承载力可以显著提高延性桁框结构的延性、耗能能力、承载能力和安全储备,抗震性能明显优于普通桁框结构;该计算方法具有较高的精度,可以在确保消能段耗能的前提下实现结构的优化设计。

美国ANSI/AISC SSPEC-2002《钢结构建筑抗震设计规定》介绍(3)

根据美国钢结构协会 2 0 0 2年 1月 31日批准发布的《钢结构建筑抗震设计规定》 ,介绍了该规定“钢结构建筑”部分的第 10、第 11、第 12章节 ,包括中等抗弯框架 (IMF)、普通抗弯框架 (OMF)、特殊桁架式抗弯框架 (STMF)

大跨度特殊延性桁架式框架抗震性能分析

特殊延性桁架式框架(STMF)是美国规范采纳的一种高延性钢结构体系。首先分析其在国内鲜有应用的限制因素,推导出考虑轴力及次弯矩影响的消能段极限抗剪承载力,然后根据预设性能目标、极限状态下非消能段满足弹性验算的要求推导消能段长度L;选取的有效范围,最后根据我国抗震设计准则,对大跨度STMF案例进行弹性设计及静力推覆分析,探讨STMF体系应用于国内工程的设计方法,论证现有研究成果在超大跨度(L>20m)工程中的适用性。研究结果表明:根据推导结果可以快速确定合理的消能段长度,实现极限状态下塑性变形集中在消能段,而非消能段桁架和框架柱仍处于弹性状态的设计理念;美国规范规定消能段范围不得有显著竖向荷载布置、跨度L≤20m、上下弦应取相同截面,充分考虑消能段弦杆承受的轴力及次弯矩影响时,STMF结构可以适当突破上述限制,且其抗震性能依旧良好。

世博博物馆主体结构设计

世博博物馆建筑理念由"历史河谷"和"欢庆之云"两部分组成。根据不同功能分区分为3个不同结构体系:办公楼采用混凝土框架结构;主体结构采用钢框架-支撑结构;欢庆之云采用空间曲面网格结构。该项目建筑立面形态复杂,平、立面极不规则,结构存在大层高、错层、重载、大跨、悬挑、立面收进等多种复杂因素,该项目创新提出桁架抗弯框架的概念,消能减震措施采用屈曲约束支撑、软钢阻尼器、桁架下弦耗能构件。结构设计进行了多遇地震作用下的弹性分析、罕遇地震作用下的弹塑性分析等,分析结果表明,各个单体结构均具有良好的抗震性能,达到了设定的性能目标要求。

特殊桁框(STMF)结构特点及工程应用

特殊桁框(STMF)是美国标准《钢结构建筑抗震设计规范》(ANSI/AISC 341-16)中提出的一种抗震框架结构体系,其采用铰接柱脚,并在桁架梁跨中设置特殊耗能段,通过特殊耗能段的屈服耗散地震能量,具有良好的抗震性能。本文首先介绍了特殊桁框(STMF)结构的特点及屈服机制,然后以采用特殊桁框(STMF)结构的北京某工程为例,详细说明特殊桁框(STMF)的设计过程并考察了其在大震作用下的耗能能力。

X形弱腹杆式延性桁框结构探讨

X形弱腹杆式延性桁框结构是一种新型抗震结构体系,针对该结构体系,推导消能段的受剪承载力,提出结构简化计算模型,并根据我国抗震设计准则给出确定X形弱腹杆截面和消能段长度的计算方法及构造要求。采用上述方法确定的消能段可以精确控制延性桁框结构的屈服时刻和破坏模式,并实现水平地震作用下各楼层同步屈服,充分耗能。最后采用有限元分析方法进行单向和循环加载分析与验证,结果表明:合理的消能段长度可以显著提高桁框结构的延性、耗能能力、承载能力和安全储备,抗震性能明显优于普通桁框结构;弱腹杆截面和消能段长度的计算方法具有较高的精度,可以在确保消能段耗能的前提下实现结构的优化设计。