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。

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。

Slotted Hole Effect on Damage Mechanism of Gymnasium Building with RC Frame and Steel Roof

On the 2011 off the Pacific Coast of Tohoku Earthquake, gymnasium buildings exhibited the unexpected structural damages, which prevented a use as evacuation shelters in during- and post-disaster periods. The major failure occurring on the connection between the RC column top and steel roof as well as the cracks in the RC column base was observed during the emergent inspection. According to the earlier studies, it was implied that the presence of the slotted hole possibly deteriorates the seismic capacity;however, the length of slotted hole was fixed at a certain value. Facing this concern, this research attempts to clarify the influence of the slotted hole length through a comprehensive parametric study by pushover and seismic response analyses. In conclusion, it has been discovered that the slotted hole deteriorates the seismic capacity for the connection failure up to almost 50% of that without slotted hole. Moreover, the discrepancy of characteristics obtained by the static and dynamic analyses is originated by means of the presence of slotted hole. This slotted hole effect should be noted by structural engineers and researchers to provide the adequate seismic diagnosis and strengthening.

半刚接钢框架内填暗竖缝RC墙结构基于性态的地震易损性分析

半刚接钢框架内填暗竖缝RC墙结构(简称PSRCW)是一种具有优良抗震性能的新型组合结构,非常适合高烈度地震区使用。以拟建在四川地区一幢5层PSRCW结构为例,考虑型钢、钢筋、及混凝土材料力学性能不确定性因素的影响,利用拉丁超立方抽样方法建立了80个PSRCW结构样本。通过选取汶川地震中四川境内实测的80条地震记录来反映地震记录的不确定性,并同80个PSRCW结构样本进行随机组合。采用非线性时程分析方法获得了80对PSRCW结构-地震动样本集的最大层间位移角响应,结合已定义的结构性态水平,建立了以地面峰值加速度(PGA)、第1周期谱加速度(SA)、地面峰值速度(PGV)、及地震动输入能量(EI)表征的5层PSRCW算例在不同性态水平的地震易损性曲线,并进行了抗震性能评估,为今后此类结构的震害预测提供参考。

配有钢纤维RPC永久柱模的RC框架静力性能试验

目的研究配有钢纤维RPC永久柱模的装配整体式钢筋混凝土框架结构在单调静力荷载作用下,永久柱模对承载力的影响.方法制作配有这种柱模的钢筋混凝土框架结构,进行静力性能试验,观察并分析框架结构在单调静力荷载作用下的受力特征、变形特点以及破坏状态.结果配有这种柱模的钢筋混凝土框架结构,框架梁荷载-跨中变形关系曲线近似呈四折线;这类框架破坏时首先框架梁跨中受拉钢筋屈服,其次框架梁端上部受拉钢筋屈服,结构形成三铰的可变体系,最后以梁端混凝土被压碎导致整体破坏.结论钢纤维RPC永久柱模对核心柱有一定的紧箍约束作用;柱模与核心混凝土具有良好的粘结与协调工作特性;钢纤维RPC永久柱模对框架承载力有一定提高作用.

用于RC框架-轻钢增层混合结构的露出式刚接节点抗震性能试验研究

上下部结构的连接节点是RC框架-轻钢增层混合结构抗震设计的关键所在,对两个上柱分别为工字形和箱形的露出式刚接混合节点进行低周反复加载试验,通过对比分析节点的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、强度退化、刚度退化、耗能能力,研究了RC框架-轻钢增层混合结构的上部结构截面形式的不同对露出式刚接节点抗震性能的影响。试验结果表明:两个试件均在混凝土梁根部发生剪切破坏,上部为箱形钢柱的节点,滞回环更为饱满,捏拢较少,承载能力、强度与刚度退化能力、等效黏滞阻尼系数、耗能能力等均优于上部为工字形钢柱的节点;保持下部结构不变,上部选用箱形钢柱,有利于提高节点的抗震性能。

RC框架-轻钢增层混合结构的新型外箍式箱型柱节点抗震性能研究

文中提出一种用于RC框架-轻钢增层混合结构的新型外箍式节点,旨在增强对上部结构柱脚的约束,并方便施工。对外箍式箱型柱节点和传统露出式刚接节点分别进行了在低周反复荷载作用下的1/2缩尺试验研究和有限元分析,结果表明:新型外箍式箱型柱节点将塑性铰外移至柱脚底板边缘处,有效保护了节点核心区,提高了极限承载力和刚度;滞回曲线更为饱满,减缓了强度和刚度退化,大幅提升了耗能能力。文中提出的新型外箍式箱型柱节点可以有效保证传力路径的连续性,其各项抗震性能指标明显优于传统露出式刚接节点。

HPFL-粘钢加固RC空间框架梁对结构抗倒塌性能影响数值分析

高强钢绞线-聚合物砂浆(HPFL)-粘钢加固法能够有效改善既有结构性能,提高结构的承载力能力。结合框架抗倒塌性能试验结果,在验证了ABAQUS有限元模拟的准确性和可靠性的基础上,建立了HPFL-粘钢加固RC空间框架梁的实体有限元模型,研究了该加固方法对结构抗连续倒塌性能影响,并系统的分析了钢绞线直径、钢片强度及聚合物砂浆强度等参数对加固后框架抗倒塌性能的影响。研究表明:加固后的框架模型抗倒塌能力显著增强。同时,由于钢绞线穿过梁柱节点,有较强的锚固作用,明显影响倒塌指标和加固效果;钢片延迟了裂缝的出现和发展,在梁机制阶段起到的作用最大;聚合物砂浆增强钢绞线与原结构的粘结和传力作用。

混合结构体系在超高层建筑中的应用及问题

混合结构体系在超高层建筑中经常被采用。介绍了不同类型混合结构体系的特点和在国内外应用的工程实例,分析了外钢框架+钢筋混凝土筒体和型钢混凝土框架+钢筋混凝土筒体这两种在我国经常采用的混合结构体系的抗震性能和优缺点。在分析国内已经进行的混合结构试验研究的基础上,参考国内外工程实践,考虑抗震等多种因素,提出混合结构体系在不同抗震设防区的适用性和需进一步研究的问题。

双塔连体高层混合结构抗震性能研究

外钢框架-混凝土核心筒结构体系被认为是适合我国国情的高层建筑结构体系之一,我国已有多个采用这种结构体系的单塔楼工程实例,但对双塔连体高层混合结构的研究较少。本文针对上海国际设计中心不等高双塔连体混合结构,进行了7度多遇地震、基本烈度、罕遇地震和8度罕遇地震阶段的模拟地震振动台试验研究,得到了结构的破坏模式,并对模型结构和原型结构的动力反应进行了详细的分析,最后提出了此类结构设计的一些建议。研究表明,高位连体的竖向地震反应比较明显,设计中应适当考虑动力放大效应;在各水准地震作用下结构整体变形均呈现弯曲型;主塔楼核心筒在中震下可以保证"不坏",但结构小震下的层间位移略超过规范限值。

钢筋混凝土柱-钢梁组合框架节点研究进展

钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)组合框架是一种新型组合结构体系,它充分地利用和发挥了钢和钢筋混凝土构件各自的优点,是一种低成本、高效率的结构形式。系统地介绍了RCS组合节点和组合框架的研究和应用背景,阐述了RCS组合节点和组合框架的国内外研究现状,重点评述了RCS组合节点的试验研究和数值模拟研究两个方面的进展情况,介绍了RCS组合节点的抗震性能。最后,指出了RCS组合框架结构研究存在的问题和今后的发展趋势。

采用消能连梁的高层结构整体分析与试验研究

消能连梁采用阻尼器耗能,保护混凝土主体结构,是近年来发展出来的一种有效的高层结构消能减震体系。本文针对带消能连梁的框架剪力墙结构体系进行整体有限元分析,研究了具有不同层数的框架剪力墙结构地震响应,分析消能连梁的能量耗散情况和对整体结构动力响应的控制效果,研究表明消能连梁能够分别降低首层墙肢和框架的能量耗散的65.5%和39.0%,同时可降低结构35.4%-42.0%的层间位移角和41.0%-44.4%的基底剪力。随后对某一18层高层建筑进行了子结构混合试验研究,试验体底部为6层联肢墙,采用1/3缩尺,其余结构分为上部剪力墙数值子结构和框架数值子结构,分别采用ABAQUS软件进行分析,三者协同工作,共同完成大震响应模拟。子结构混合试验结果表明,消能连梁可有效降低结构的整体响应,层间位移角降低16%、基底剪力降低21%。同时可控制连梁损伤,提高结构耗能能力。

高层钢框架-钢筋混凝土核心筒混合结构破坏过程的数值模拟

利用ABAQUS通用有限元程序对钢框架-钢筋混凝土核心筒混合结构的破坏过程进行了数值模拟。研究结果表明:该类结构在弹性阶段,芯筒承担绝大部分的水平力,一旦芯筒开裂,钢框架开始承担大部分水平力,且随着地震作用的加强,承担比例不断加大,钢框架起到了抗震第2道防线的作用;芯筒在地震往复作用下首先在底部开裂;随着损伤的不断积累,底层几乎全部开裂,中部沿楼板四周也开裂;框架在中震与大震作用下均处于弹性阶段;在特大震作用下,先底柱后中部梁出现塑性绞;楼板在地震作用下产生了较大变形,在与芯筒和钢框架梁相连部位均产生了大量裂缝;该类结构在地震作用下是双重抗震体系。

中国-东盟国际商贸物流中心超高层结构静力弹塑性分析

为了研究钢框架—钢筋混凝土核心筒结构体系的抗震性能,基于FEMA-356建议的模型,采用MI-DAS/Gen有限元分析软件对中国—东盟国际商贸物流中心A座进行静力弹塑性分析,研究该结构体系整体抗震性能。结果表明:结构构件进入弹塑性的层次分明,核心筒为强墙弱梁的屈服机制,核心筒屈服后在外框架的协同作用下,整体结构仍能够继续承受较大的地震荷载,结构破坏模式合理,具备多道抗震防线及良好的抗震性能。研究结果可为结构工程设计提供良好的参考。

粘钢加固混凝土框架节点的有限元分析

通过模拟地震作用,对受低周循环荷载的混凝土框架中节点做粘钢加固前后的ANSYS有限元数值模拟分析,并将数值模拟结果与实验数据进行对比分析,在验证了有限元模型正确的基础上,通过改变加固钢材的厚度,建立了M1,M2,M3,M4四个模型,讨论了加固不同厚度柱部角钢、梁上钢板、梁柱核心区箍板对节点受力的影响,以及加固板厚对节点滞回曲线的影响,得出结论。

新型外包加强型节点抗震性能试验研究

为了减小钢筋混凝土(RC)框架-轻钢增层混合结构的鞭梢效应,本文提出了一种用于该类结构的新型外包加强型节点,旨在加强对上部结构的约束,减小上下部结构的刚度突变。为了深入研究其抗震性能,与另一种外包锚固式节点进行了低周往复荷载作用下的对比性试验研究。结果表明:两种节点均表现为梁端塑性铰破坏,并能有效控制裂缝开展;新型外包加强型节点滞回曲线饱满,捏拢速度较慢,并能将塑性铰外移,有效保护了节点核心区,其刚度退化、等效黏滞阻尼系数、耗能能力等各项指标都较外包锚固式节点有不同程度的提升,提高了节点的承载力和刚度,具有更好的抗震性能。本文的研究可以为轻钢增层混合结构的推广应用提供科学依据和技术支持。

新型外箍式工字柱节点的抗震性能研究

提出了一种用于RC框架-钢结构加层混合结构的新型外箍式节点,旨在减小新老结构之间的刚度突变,方便施工。采用ABAQUS有限元软件,首先进行模型的正确性验证,然后对上柱为工字型1/2缩尺新型外箍式节点试件进行了循环荷载作用下的抗震性能分析。结果表明:该新型节点的刚度退化较为平稳,滞回曲线展现出较好的承载能力、塑性变形与耗能能力;传力路径简捷可靠,塑性铰位于外箍钢板边缘处,"紧固结构"有效保护了节点核心区,有利于提高节点承载力和整体协作抗震能力。根据相关参数的研究结果提出了合理的设计建议,本项目的研究可以为轻钢增层混合结构的推广应用提供参考。

新型外包加强型混合节点非线性数值模拟及参数分析

采用Abaqus有限元软件建立新型外包加强型混合节点模型,在验证模型正确性的基础上对其进行拟静力作用下的非线性分析,深入研究各个加载阶段的受力性能及破坏机制,并进行了相关参数对节点抗震性能的影响分析。结果表明,新型节点的最终破坏形态为梁端塑性铰破坏,外包混凝土及扩大包脚的嵌固作用使塑性铰远离节点核心区域,可以有效保护节点核心区和传力路径的连续性;滞回曲线较为饱满,具有较好的耗能能力和塑性变形能力;适当增大扩大包脚立面高度和水平长度,可以提高节点的初始刚度与承载力等性能,并根据相关参数研究给出了合理的设计建议范围,以便为工程设计提供参考。

钢管混凝土框架-剪力墙结构的抗震性能分析

针对钢筋混凝土剪力墙对钢管混凝土框架结构的抗震性能影响,采用SAP2000有限元软件对12层钢管混凝土框架-剪力墙结构进行模态分析和地震响应弹塑性时程分析,并结合12层钢管混凝土框架结构进行分析比较。结果表明:在不同地震波作用下,钢管混凝土框架-剪力墙结构的层间最大位移,层间最大位移角,水平向绝对加速度峰值等数值均小于钢管混凝土框架结构的数值,数值分析表明钢管混凝土框架结构能与钢筋混凝土剪力墙很好地共同作用,表现出较好的抗震性能。

高层钢管混凝土框架-混凝土核心筒混合结构的竖向变形差分析

为研究高层钢管混凝土框架-混凝土核心筒混合结构施工过程和使用过程中的竖向变形差,采用结构分析软件SAP2000,调用非线性分析模块,结合典型混合结构工程实例进行了施工过程及使用过程的全过程模拟分析,分析模型中考虑了混凝土的收缩和徐变,研究结果表明,考虑混凝土收缩和徐变的施工全过程模拟接近于实际工程的受力情况,分析结果有助于施工全过程监测控制以及在施工过程中的竖向构件下料长度的预调整。