屈曲约束支撑在北京银泰中心结构抗震设计中的应用

北京银泰中心钢结构主楼为框架筒中筒结构,为了加强其抗侧刚度,除了在各层以钢梁连接内外筒,还在3个设备层设置了贯通内外筒的伸臂桁架形成加强层。由于伸臂桁架对结构整体抗震性能有较为突出的影响,因此将伸臂桁架在内、外筒之间的钢支撑用屈曲约束支撑代替,以改善其力学性能。通过合理选择屈曲约束支撑的力学参数,并经过Pushover分析计算,表明该屈曲约束支撑的设置能够改善结构的整体抗震性能,达到了预期目的。

西部机电科技商务中心钢结构消能减震计算分析

本文针对西部机电科技商务中心钢结构工程,采用一种新型无粘结耗能钢支撑,设计了消能减震结构,给出了支撑屈服力取值的设计建议,并进行弹塑性地震时程响应分析。分析结果表明,设计结果符合要求,且可减小地震响应。

抑制屈曲支撑滞回性能分析

为研究采用我国Q235B钢和两种无黏结材料设计制作的抑制屈曲支撑试件的滞回性能,对6个试件进行了拉压循环荷载作用下的滞回性能试验.其中,利用钢管混凝土抗弯承载力理论和连续弹性约束体的稳定理论完成支撑整体稳定与内核构件约束段高模态稳定设计;外伸无约束段钢板宽厚比满足我国钢结构规范塑性设计的要求;选取适当厚度的无黏结材料以控制内核构件与外包钢管混凝土之间间隙的大小,最后基于ANSYS对试件的滞回性能进行了有限元分析.在试验过程中抑制屈曲支撑试件没有发生稳定破坏,拉压屈服后均有明显应变强化,最大延性接近设计值15,累计延性超过700,滞回曲线稳定饱满,耗能能力强,拉压承载力差值控制在10%左右,恢复力模型可简化为对称双线性模型.内核构件采用一字形比采用十字形截面的试件滞回性能更好.有限元分析结果与试验结果吻合良好.因此设计制作的抑制屈曲支撑所采用的材料、构造措施及设计方法均较为合理,能保证其具有优良的滞回性能.

不失稳支撑及不失稳支撑框架结构研究现状

不失稳支撑是一种高效的抗侧力构件,当钢支撑和外包约束构件间的间隙适当且外包构件刚度和强度足够时,钢支撑将以微幅多波失稳的形式承受压力,直到进入受压屈服状态.因此认为,承受压力的该种钢支撑可以避免大幅整体和局部失稳,近似处于轴心受压状态.已有的研究表明设计合理的不失稳支撑和不失稳支撑框架结构均具有稳定的恢复力特性、良好的延性和耗能能力.芯部钢支撑的力学性能、外包构件的刚度和强度、钢支撑和外包构件间的间隙、抗粘结材料的性能及具体的构造措施等因素均可影响不失稳支撑的受力性能.在总结国内外已有的不失稳支撑和应用不失稳支撑的框架-支撑结构研究成果的基础上,提出了为改进其性能和推广应用需进一步研究的问题.

防屈曲支撑的有限元模拟及滞回性能分析

结合防屈曲支撑拟静力实验的研究成果,本文采用有限元软件ABAQU S对其进行了数值模拟分析。在模拟过程中,应用金属Com b ine本构模型设置内芯钢板材料属性。该模型是对传统双线性本构模型的改进,模拟结果很好地符合了实验结果,同时验证了防屈曲支撑具有良好的减震耗能性能,其在轴向加载达到7倍屈服位移时,依然能保持良好的滞回特性。通过对模型中橡胶无粘结层的合理设置,研究了内芯钢板在失稳变形中无摩擦滑移与能量缓冲转化的形变特点。分析表明,当外包约束强度和刚度足够时,内芯钢板在受轴向压力时只发生多波微幅弯曲失稳;随着内芯钢材与外包有效约束间隙的增大,支撑的失稳波幅也随之增大,支撑承载力与耗能能力显著降低。

防屈曲支撑、普通和特殊中心支撑钢框架结构抗震性能分析

基于考虑人字形防屈曲支撑屈服后超强和几乎不再对被撑梁提供竖向支点作用这两个因素,本文提出了采用该种支撑的钢框架结构的设计方法,并分别对采用普通及特殊中心支撑和防屈曲支撑的框架结构的抗震性能进行了对比分析。结果表明,虽然防屈曲和特殊中心支撑框架结构的层间侧移总体上大于普通中心支撑框架结构,但前者的基底剪力却大大低于后者。罕遇地震下,三种结构中的柱子基本保持弹性,普通和特殊中心支撑出现了大幅的平面外失稳,而防屈曲支撑在拉压作用下均进入屈服耗能。三种结构中被撑梁的最大挠度在支撑屈服或失稳前后分别出现在撑点两侧和撑点位置。屈服后的防屈曲支撑几乎不产生对被撑梁竖直向下的不平衡剪力,而失稳后的普通和特殊中心支撑则对被撑梁产生较大的不平衡剪力。

屈曲约束支撑(JY-SD型)在抗震加固中的应用

汶川地震以来国家提高了中小学校抗震设防水准,为此全国大部分既有中小学校校舍需抗震加固。屈曲约束支撑是一种特殊的中心支撑,是中心支撑和金属屈服型耗能器的结合体,可用于钢结构耗能减震设计、钢筋混凝土结构抗震设计、钢筋混凝土框架结构抗震加固等。屈曲约束支撑相对普通支撑具有更饱满的滞回曲线,且受拉受压均能屈服,工艺简单可操作性强。应用于抗震加固领域可以大大缩短施工工期,减小加固工作量,节约二次装修费用。

日本建筑结构隔震减震研究新进展

本文介绍了日本在建筑结构隔震、减震研究方成取得的几项新进展,其中基础隔震板片结构体系是一种新型隔震结构体系,纳米结晶锌铝合金振动控制阻尼器是一种取得专利的新型减震阻尼器,无粘结钢支撑体系是一种比较新颖的减震支撑体系,跷摆振动控制设计是一个新颖的减震设计概念。

人字形无黏结内藏钢板支撑剪力墙拟静力试验研究

通过对6个人字形无黏结内藏钢板支撑剪力墙试件的拟静力试验研究,对无黏结材料及支撑与墙板的间隙、墙板内钢筋配置、墙板端部加强构造以及钢板支撑周围有效宽度范围内采用普通混凝土,其余部分采用轻骨料混凝土的有效宽度墙板等因素对试件滞回性能的影响进行考察。试验结果表明,无黏结材料的均匀包裹、支撑与墙板间留有较小的间隙以及沿支撑轴向加密纵横向钢筋和拉结筋等构造措施,可以显著提高墙板局部抗弯和抗冲切承载力,改善试件的延性和耗能能力。支撑受压失稳时呈多波微幅弯曲变形状态,随压力增大,失稳半波数增多,支撑对墙板的局部冲切作用随之增大,使墙板局部弯曲或冲切破坏。直至破坏前,试件滞回曲线饱满稳定,骨架曲线基本呈现两折线的形式。试验还表明,当其他构造相同时,采用有效宽度墙板的试件和整个墙板均由普通混凝土制成的试件的滞回性能几乎相同,但前者自重轻,有利于墙板的安装和结构抗震。

无黏结内藏钢板支撑剪力墙滞回性能的数值模拟

结合无黏结内藏钢板支撑剪力墙的拟静力试验研究,应用ABAQUS程序对其工作机理和滞回性能进行数值模拟分析,并考察支撑与墙板孔壁间的间隙和摩擦力对其受力性能的影响。试验和有限元分析结果均表明,间隙小而均匀且钢筋布置较合理的试件具有很好的延性,支撑墙板滞回曲线饱满稳定。随支撑轴向压力的增大,内藏钢板支撑的微幅弯曲失稳波数也随之渐增。随间隙的增加支撑对墙板的冲剪作用增大。摩擦力使支撑压力沿其轴向分布不均匀,在支撑轴力大的位置其弯曲失稳半波长较短。随摩擦力增大支撑屈服后的切线刚度增大,且在一定间隙范围内,摩擦力使间隙较大的试件的受压屈服后刚度大于小间隙的试件。分析还表明,当支撑与墙板间的间隙尺寸满足本文的建议公式时,可大幅减小支撑对墙板的局部冲剪作用,进一步提高支撑墙板的延性。

无粘结内藏钢板支撑剪力墙滞回性能分析

结合单斜无粘结内藏钢板支撑剪力墙的试验研究,对其滞回性能进行了有限元分析.考察了钢板支撑不同初始缺陷和墙板端部有无加强构造等因素对支撑墙板受力性能的影响.试验和分析结果均表明,墙板端部有角钢加强的试件,钢板支撑受压屈服后,在水平侧移角达1/50时墙板没有破坏,支撑墙板滞回曲线饱满稳定;端部没有加强的试件,在支撑受压屈服后,墙板端部局部开裂严重.分析还表明,内藏的钢板支撑在受压后只发生多波微幅弯曲失稳.随着沿墙板厚度方向墙板孔壁与支撑间间隙的增大,支撑的失稳波幅也增大,从而降低支撑墙板的初始刚度和受压承载力,增大支撑对墙板的局部冲剪力和墙板平面外的弯曲变形.当墙板的侧向约束足够时,墙板支撑受压和受拉时的性能较一致且无承载力和刚度退化,可以在结构分析中应用杆元对其进行模拟.

单斜无黏结内藏钢板支撑剪力墙滞回性能的试验研究

通过6个单斜无黏结内藏钢板支撑剪力墙试件的拟静力试验,研究无黏结材料及支撑与墙板间的间隙、墙板内的加强构造措施与钢筋布置、墙板的厚度和混凝土强度等因素对试件滞回性能的影响。试验表明,在破坏前,所有试件均无强度和刚度退化现象,其骨架曲线呈双折线形式,试件破坏时的侧移角分别达1/87～1/29。当墙板与钢板间的间隙较小且均匀、墙板内钢筋布置合理时,试件的耗能能力和延性较好;墙板在局部间隙较大的部位易较早被支撑冲切或弯曲破坏。试验后钢板支撑均保留残余的多波弯曲变形,说明支撑并非不失稳,而是以多波失稳的形式来提高其稳定的承载力,直至达到屈服承载力为止。

金属耗能器的类型、性能及工程应用

金属耗能器是利用金属不同形式的弹塑性滞回变形来消耗能量。近年来,国内外研究开发了许多不同类型的金属耗能器,其中一些类型的金属滞回耗能器已在新建建筑和抗震加固工程中得到应用。本文介绍了几种应用较为广泛的新型金属耗能器的原理、构造、性能以及在实际工程的应用,并提出了今后需进一步研究解决的问题。

全钢型板式防屈曲支撑无粘结层的有限元分析

设计26个试件,包括18个设置无粘结层和8个不设置无粘结层的全钢型板式防屈曲支撑,研究无粘结层不同面积、厚度、剪切模量等参数对支撑的耗能能力和核心单元与约束单元间摩擦力的影响规律,采用ABAQUS有限元软件对全钢型板式防屈曲支撑进行模拟分析。结果表明:弱轴方向的无粘结层是降低全钢型板式防屈曲支撑受压过程中产生摩擦力的主要因素;无粘结层厚度对全钢型板式防屈曲支撑的耗能性能影响较大;无粘结层通过其材料的切向变形减小摩擦,受摩擦系数影响较小;无粘结层的接触应力随其自身剪切模量的增大而增大;无粘结层可以解决全钢型板式防屈曲支撑因尺寸效应引起的严重拉压不平衡问题。

钢框架-无黏结内藏钢板支撑剪力墙双重体系抗震性能分析

通过对钢框架-无黏结内藏钢板支撑剪力墙(支撑墙板)双重抗侧力体系抗震设计的探讨和抗震性能分析,考察钢框架部分抗侧承载力的调整对结构抗震性能的影响。时程分析表明:总体上,随框架的调整加强,结构层间侧移及构件的塑性发展程度减小,人字形支撑承受的楼层重力减小,有益于支撑墙板的受力,拉、压支撑的滞回曲线关于原点较对称,但结构用钢量和楼层剪力增大。推覆分析表明:结构最大层间侧移角达1/50时,调整加强的框架塑性发展减幅不明显。综合分析结果,建议双重体系设计中框架的调整加强,宜按照删除支撑后的框架能独立承担结构底部总剪力的25%来进行。

无粘结钢支撑非线性有限元分析

讨论了应用ANSYS进行无粘结支撑实体模型的非线性分析,给出了建模方法及应注意的问题,对无粘结支撑进行了参数分析,得出了相应的建议。通过荷载位移曲线,可以看出无粘结钢支撑(UBB)稳定的耗能性能和受压承载力。最后,用ETABS进行杆系模型算例计算分析,得到增加UBB后能提高结构抗震性能的结论。

脱层材料与槽接式挫屈束制支撑的性能研究

挫屈束制支撑耐震性能优劣与否与脱层材料性能有密切关系,首先提出了一种估算脱层不完全因子的方法,利用4组分别使用不同脱层材料的挫屈束制支撑进行构件试验;研究结果表明以黏性橡胶作为脱层材料具有可靠性、经济性与优良的施工性。特别介绍了地震工程研究中心近期所研发的槽接式挫屈束制支撑,并通过3组实尺寸构件试验验证了其耐震性能;测试构件包含一组长度为12.5m,最大抗压强度超过16800kN,核心消能段应变量达3.5%的构件。试验结果表明,新研发的槽接式挫屈束制支撑经济效益极高,迟滞消能行为良好稳定,具有优良的耐震性能,各组试体于试验停止前所累积的总非线性变形量皆超过400倍斜撑屈曲位移量;研究亦显示,非线性结构分析软件PISA3D可准确预测其受力与变形反应。

钢筋混凝土墙板内置无粘结钢支撑抗冲切研究

为了改善钢筋混凝土墙板内置单斜形无粘结钢板支撑中墙板的抗冲切性能,用开孔槽钢来抗冲切,并将钢板支撑端部的加劲肋立放设置.采用拟静力试验研究了构造对试件滞回性能的影响,基于试验结果探讨了墙板的抗冲切设计方法.试验表明:与支撑周围采用加密拉结筋的抗冲切构造相比,采用开孔槽钢可避免墙板局部冲切破坏,墙板局部冲切开裂程度大幅降低;与支撑端部加劲肋平放设置相比,加劲肋立放时可减小加劲肋端墙板与支撑间空隙的宽度,从而减小端部钢板支撑对墙板的冲切作用力;试件最终发生了墙板局部冲切破坏或支撑受拉断裂,破坏前试件滞回曲线饱满稳定;依据墙板可能的冲切破坏模式,给出了抗冲切验算方法.

日本建筑结构耗能减震研究和应用的若干新进展

介绍了日本在建筑结构耗能减震研究和应用方面取得的若干新进展,其中纳米结晶锌铝合金振动控制阻尼器是一种取得专利的新型减震阻尼器,具有"常温高速超塑性"特性;无粘结钢支撑体系是一种机敏的滞回屈服耗能减震支撑体系,可防止支撑在压力作用下屈曲,具有稳定的拉压滞回性能;跷动减震是一种新颖的耗能减震方法,它允许结构上下跷动疏散地震力,减轻建筑损坏。

低屈服点钢在结构耗能减震中的应用

低屈服点钢的力学特点是屈服强度低,强度稳定,变形能力强,因此低屈服点钢的应用成为结构变形耗能的一个重要途径。对低屈服点钢在结构耗能减震中的应用现状进行介绍,提出低屈服点钢在弹性耗能结构中的应用方式,分析该弹性耗能铰的施工技术和耗能机理,为低屈服点钢的应用推广提供借鉴。