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。

连柱摇摆钢支撑抗震性能研究

为了提高连柱摇摆钢支撑的耗能能力,提出了支撑跨柱脚采用开椭圆孔截面的新型构造措施。采用有限元分析软件ABAQUS建立连柱摇摆钢支撑框架结构模型,进行了低周往复加载,对比分析了耗能连梁长度、框架跨度、框架高度等不同设计参数对结构抗震性能的影响。分析结果表明:连柱摇摆钢支撑主要由耗能连梁及耗能柱脚进入塑性来耗散能量,结构具有合理的破坏模式;连柱摇摆钢支撑结构具有较好的耗能能力,滞回曲线为饱满的梭形;结构的极限承载能力随着耗能连梁长度的增加呈现出先增大后减小的趋势,结构的累积滞回耗能能力也逐渐降低;耗能连梁应宜采用剪切屈服型,建议耗能连梁长度的取值范围为(1.2~1.5)Mp/Vp;增大框架跨度和减小框架高度等可以显著提升结构的耗能能力、刚度和承载能力。基于小变形假定和虚功原理,分析了连柱摇摆钢支撑结构在极限状态的典型屈服机制,推导出极限承载力计算公式,与有限元计算结果比较吻合,验证了公式的合理性,可为工程应用提供参考。

开孔型耗能连梁摇摆钢支撑抗震性能研究

在设防地震作用下,摇摆钢支撑框架结构仅耗能连梁发生破坏,有效避免主体结构发生破坏,震后仅更换耗能连梁便可恢复结构的使用功能。文章采用ABAQUS软件建立有限元模型,分析了不同设计参数摇摆钢支撑框架结构的滞回性能。分析结果表明:摇摆钢支撑结构的滞回曲线饱满,耗能能力较好;随着耗能连梁长度的增加,结构在相同侧移比下的承载力和刚度下降,耗能能力呈现出先下降再略有上升的趋势,耗能连梁长度取值范围在0.9 Mp/Vp~1.41 Mp/Vp之间较为合理;随着跨度的增加,结构的承载力、刚度、耗能能力和抗侧刚度显著增加;随着耗能连梁长度的增加,承载力和耗能能力增大,初始抗侧刚度略有下降;随着孔间板件长宽比的增加,承载力、抗侧刚度和耗能能力减小。

1000kV双回路钢管塔次应力的影响因素

对我国第一基1000kV交流特高压双回路钢管塔(SZT2塔)进行了真型试验。用输电铁塔设计软件建立了SZT2塔杆单元桁架模型;在限元软件ANSYS平台上,建立了SZT2塔梁–杆混合桁架模型。将SZT2塔的杆单元桁架模型与梁–杆混合桁架模型的计算结果进行了对比,并与试验实测结果进行了比较,得出了其次应力分布规律及影响因素。结果表明:对SZT2塔次应力影响最大的位置在塔身变坡处,在其它条件不变的前提下,次应力影响随杆件长径比的增加而减小;SZT2塔身主材次应力最大已达到30%,在设计时应予以考虑。

K型偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的滞回性能分析

K型偏心支撑钢框架是偏心支撑结构中常用的一种抗震耗能结构形式,偏心支撑结构弹性阶段刚度大,塑性阶段耗能能力强是适用于高烈度震区的一种有效的抗侧力结构体系.根据偏心支撑结构在地震荷载作用下耗能梁段进入塑性的破坏特点,提出了耗能梁段采用曲壳单元和其余构件采用梁单元的非线性有限元模型来分析K型偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的滞回性能和破坏机理,并自编了计算程序.通过有限元模拟计算分析,得到了K型偏心支撑钢框架抗震设计中合理的支撑截面大小、耗能梁段长度、高跨比、加劲肋间距、加劲肋厚度、腹板厚度等设计参数的确定方法.

三种新型梁柱连接节点用于单斜杆偏心支撑结构的抗震性能研究

单斜杆偏心支撑钢框架是偏心支撑结构中常用的一种抗震耗能结构形式,但是其耗能梁段与柱直接相连,既要保证梁端的抗弯承载力足够大,又要保证耗能梁段充分发展剪切塑性变形,以便耗散更多的地震能量。本文针对单斜杆偏心支撑的设计要求,提出了三种新型剪切型耗能梁段与柱连接节点加强措施—加肋板、加侧板、改进加楔形盖板方案。本文给出了设计方法,利用ANSYS有限元分析程序,采用壳单元建立了有限元分析模型,与梁柱直接相连的单斜杆偏心支撑结构进行了理论分析比较。验证了新型加强节点不仅可以使耗能梁段的屈服远离翼缘焊缝,排除耗能梁段与柱邻近区域的屈服,并具有良好的变形能力和抗侧移能力。当然这些结论的可靠性尚需试验的验证。

石板坡长江大桥钢混结合段局部应力分析

结合石板坡长江大桥的设计及施工特点,运用大型有限元软件ANSYS建立了石板坡大桥钢混结合段结构分析的空间有限元模型,钢箱梁用shell63壳单元模拟,混凝土箱梁用solid95实体单元模拟,预应力钢绞线用link8单元模拟,并采用约束方程模拟预应力筋和混凝土间的粘结作用。根据运营过程中的最不利荷载工况,分析了钢混结合段在4种工况下的应力状态,检验了设计的安全性与合理性。结果表明,除钢箱梁锚垫板下预应力管道支承钢板以及与混凝土箱梁结合面折角处存在应力集中现象、部分拉应力超出混凝土的抗拉强度外,结构总体受力合理,内部应力满足设计要求;鉴于钢混结合段的构造与受力都很复杂,建议在此部分的混凝土箱梁采用钢纤维混凝土作为加强措施。

吴江学院路大桥钢混结合段应力分析

混合梁斜拉桥结合段为不同材料的结合,其传力机理和构造形式都相当复杂,是混合梁最关键的受力位置之一,其合理设计对确保大桥施工和运营阶段安全、耐久都有十分重要意义.以吴江市学院路跨京杭运河钢混斜拉桥为例进行结合段应力分析,通过运用大型通用有限元ANSYS等软件建立全桥混合模型,对吴江学院路大桥钢混结合段进行数值仿真计算,掌握其三维应力状态,验证钢混结合段设计的安全性与科学性,为设计和施工提供合理、可靠依据.

D型耗能器偏心支撑结构的抗震性能试验研究

偏心支撑结构是一种高烈度地震区高层建筑钢结构合理的抗侧力体系,本文针对目前偏心支撑结构存在的不足,提出一种新型的框架支撑形式——耗能器偏心支撑;并将该单斜杆(D型)耗能器偏心支撑与支撑斜杆上不加设耗能器的D型偏心支撑结构进行了对比试验。验证了该新型框架支撑形式不仅可以减少耗能梁段吸收的地震能量,而且可以减小耗能梁段的破坏程度,从而减少震后修复工作量;它具有很好的变形能力和足够的抗侧移能力。文中同时给出了设计方法,并提出了改进措施。

单斜杆偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的滞回性能分析

采用曲壳单元和梁单元相结合的非线性有限元分析模型,自编计算程序,分析了单斜杆偏心支撑钢框架在循环荷载作用下滞回的性能,提出了相应的抗震设计对策和建议。

耗能段腹板高厚比对Y型偏心支撑钢框架滞回性能影响的试验研究

Y型偏心支撑钢框架是偏心支撑结构中抗震耗能的结构形式之一,为了研究Y型偏心支撑钢框架中耗能梁段腹板高厚比对结构滞回性能的影响,进行了2榀1/3缩尺Y型偏心支撑钢框架的低周反复荷载试验。本文主要介绍了试验过程,分析了Y型偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的破坏机理、滞回性能、延性、刚度退化规律以及耗能能力。试验结果表明:Y型偏心支撑钢框架延性好、耗能能力强,耗能梁段腹板高厚比的改变对Y型偏心支撑钢框架强度、刚度以及耗能能力具有较大的影响。耗能梁段腹板高厚比设计得合理,Y型偏心支撑钢框架侧向刚度较大,可以满足在小震或中震作用下的结构变形要求,在大震作用下提供良好的变形能力和耗散地震能量的功能。

偏心支撑钢框架支撑节点设计的必要性

偏心支撑钢框架结构体系在水平荷载作用下只要求耗能梁段发生屈服,而梁柱等其他构件不允许出现屈服。文章在对试验模型进行有限元分析中发现,在水平荷载作用下支撑下节点板件也出现了屈服现象;为了减小此部位应力及使此模型满足抗震要求,对支撑的节点进行了设计,设计后模型在水平荷载作用下支撑节点应力明显减小,满足了抗震要求。研究结果表明了偏心支撑钢框架支撑节点设计的必要性,对偏心支撑钢框架结构体系的研究和应用有一定的参考意义。

K型偏心支撑钢框架的地震反应分析

偏心支撑结构弹性阶段刚度大,塑性阶段耗能能力强,是适用于高烈度地震区的一种有效的抗侧力结构体系。采用梁单元与壳单元相结合的非线性有限元模型,对K型偏心支撑钢框架进行弹塑性时程分析,研究耗能梁段的长度、腹板高厚比和加劲肋间距的变化对K型偏心支撑钢框架结构抗震性能的影响,提出了相应的抗震设计建议。

偏心支撑式钢板剪力墙的抗震性能研究

针对偏心支撑结构中耗能梁段过大的塑性变形会引起楼板严重破坏、修复难度较大的问题,提出了一种在X型偏心支撑中间内置钢板剪力墙的新型结构形式——偏心支撑式钢板剪力墙.首先,利用有限元数值模拟方法对偏心支撑式钢板墙结构与X形偏心支撑钢框架结构的抗震性能进行对比分析;然后,分析了中心钢板剪力墙的大小对结构滞回曲线、耗能系数的影响,并通过骨架曲线进一步分析了中心钢板剪力墙的大小对结构极限承载力、抗侧刚度及延性的影响.结果表明:偏心支撑式钢板剪力墙结构可以减小耗能梁段的耗能变形,从而减小楼板的破坏程度;同时它具有足够的承载力和优越的耗能能力.

K型偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的力学性能分析

根据偏心支撑钢框架结构在水平荷载作用下耗能梁段发生剪切破坏的特点,在耗能梁段上加了斜加劲肋,设计了5组长度不同的耗能梁段试件,应用分析软件ABAQUS分析了加与不加斜加劲肋的两种情况在循环荷载作用下的滞回性能.结果表明,耗能梁段的长度与Mp/Vp的比值较小时,加斜加劲肋后,框架的弹性位移增大,滞回曲线变得更饱满,耗能能力有所提高.但随着比值的增大,弹性位移减小,耗能能力变差.

Y型偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的滞回性能分析

Y型偏心支撑钢框架是一种偏心抗震耗能的结构形式。采用曲壳单元和梁单元相结合的非线性有限元分析模型,自编计算程序,分析了Y型偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的滞回性能,提出了相应的抗震设计对策和建议。

Y型偏心支撑钢框架耗能段长度的研究

对不同耗能梁段长度的Y型偏心支撑钢框架的滞回性能进行了非线性有限元分析。结果表明,随着耗能梁段长度的增加,Y型偏心支撑钢框架的强度、刚度、延性和耗能性能均产生了不同程度的退化现象;耗能梁段愈短,其塑性变形愈大,由此而导致耗能梁段过早塑性破坏的可能性也就愈大,而耗能梁段过长则抗震性能较差。最后,根据有限元模拟结果对耗能梁段的长度提出了设计建议。

加侧板法梁柱连接节点用于D型偏心支撑结构的抗震性能分析

D型偏心支撑钢框架是偏心支撑结构中常用的一种抗震耗能结构形式,但是其耗能梁段与柱直接相连,为了满足抗震设计要求,一般需要对梁柱连接节点处采取一些加强措施。本文提出了一种新型剪切型耗能梁段与柱连接节点-加侧板方案,并利用有限元分析程序,将该新型梁柱连接节点与梁柱直接相连的D型偏心支撑结构进行了理论分析比较。验证了该新型节点不仅可以使塑性铰远离柱端,而且可以放松钢柱对梁翼缘端部的局部变形约束,避免梁柱连接节点处焊缝的脆性断裂。

Y型偏心钢支撑加固RC框架设计方法研究

在工程实践中,已建RC框架所在地区由于设防烈度提高,需要重新设计加固,以保证抗侧刚度满足要求。基于这种情况,提出Y型偏心钢支撑加固RC框架的简化设计方法,为类似工程的抗震加固提供设计依据。应用SAP2000有限元分析软件,建立原RC框架与加固后RC框架的模型,进行非线性动力时程分析。结果得出,加固后的RC框架自振周期、顶层位移、各层位移与层间位移均减小,基底剪力增大;但剪重比仍满足规范要求,加固方法经济合理。

改进加盖板法梁柱连接节点用于单斜杆偏心支撑结构的抗震性能研究

提出了一种剪切型耗能梁段与柱连接节点的改进加盖板方案,旨在满足梁端抗弯、抗剪承载力的同时,放松对耗能梁段的约束,使耗能梁段能充分发展剪切塑性变形以耗散更多的地震能量。对于改进加盖板方案,采用1∶3缩尺模型进行了拟静力试验,并利用ANSYS软件建立的有限元分析模型进行了理论分析。试验和理论分析的结果表明,采用改进加盖板方案的单斜杆偏心支撑结构,不仅可以保证结构在中小地震和正常使用时的刚度,还具有很好的抗震耗能能力、变形能力和足够的抗侧移能力,并且施工工艺简单,便于推广应用。