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含可更换剪切型耗能梁段钢框筒是一种新型消能减震结构,利用部分裙梁跨中耗能梁段集中塑性变形,方便震后快速替换和结构功能恢复。利用时程分析进行该结构截面的初选计算成本高,常用侧向力分布方式与时程分析的分析结果差异以及对该结构设计安全性的影响需要评估。利用SAP2000软件对1个30层含耗能梁段钢框筒进行了双向地震下的时程分析和五种侧向力分布方式的Pushover分析,并比较了"三水准"下的楼层位移、层间位移角、层剪力、层倾覆弯矩、性能点,以及大震下的柱轴力、塑性铰分布,并评价了各侧向力分布方式的影响和给出了该结构的一些设计建议。研究表明:各侧向力分布在含耗能梁段钢框筒的性能评估中有一定的参考价值,单一侧向力分布均不足以预估它的性能,宜考虑两种或多种侧向力分布来评估其性能;大震下各侧向力分布的最大层间位移角明显高于时程均值,各侧向力分布下结构的延性系数约为2;在含耗能梁段钢框筒的初步设计中,可根据均匀分布、SRSS分布、高度等效分布初选构件截面,最后宜采用时程分析对截面进行校核。 相似文献
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为了增强传统钢框筒结构(Steel framed-tubed structures, SFT)的抗震性能和震后功能可恢复能力,提出了螺栓拼接连接可更换耗能梁段-钢框筒结构(Steel framed-tubed structures with bolt-splice-connected repairable link beams, SFT-RLB)。首先给出了SFT-RLB结构构件的设计方法;然后基于OpenSEES平台提出了整体结构的弹塑性数值模型建模方法,通过子结构试验结果验证了有限元模型的准确性;继而设计了SFT和SFT-RLB结构算例,对比了2种结构的弹性和弹塑性性能;最后采用IDA方法对结构算例的抗地震倒塌能力进行评估。分析结果表明,SFT-RLB结构主要通过耗能梁段发展塑性耗散地震能量代替裙梁端部形成塑性铰,其耗能能力和变形能力均明显优于SFT结构。大震作用下,裙梁中设置的耗能梁段充分进入塑性耗散地震能量,可以有效地减小结构的基底剪力和层间侧移角,从而降低结构的地震作用,减轻主体构件的损伤程度。SFT-RLB的残余层间侧移角小于试验测得的可允许更换残余侧移角,证明结构具有震后... 相似文献
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蜂窝状钢骨混凝土L形柱抗震性能的试验研究 总被引：2，自引：0，他引：2
为了考察轴压比对蜂窝状钢骨混凝土L形柱抗震性能的影响,本文进行了3根不同轴压比的蜂窝状钢骨混凝土L形柱的低周往复水平荷载试验,研究了该L形柱的破坏形态、滞回特性、延性、黏滞阻尼系数等抗震性能.研究表明:蜂窝状钢骨能增强钢骨与混凝土间的黏结能力,提高其协同工作与整体受力性能.蜂窝状钢骨的存在,延缓了L形柱的刚度退化,提高了延性,增强了结构的耗能能力及抗震性能.轴压比对该新型构件的破坏形态及抗震性能影响明显.随着轴压比的增大,构件的破坏形态由类似于剪切破坏向轴压破坏形态转变.轴压比越大,构件的极限承载力越大,但延性与黏滞阻尼系数越小,耗能能力越低,抗震性能越差.研究还发现,该新型构件的正、反方向承载力及延性有所差别. 相似文献
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为研究高强箍筋混凝土柱抗震性能,通过对CRB600H级高强箍筋混凝土短柱低周往复加载试验展开数值模拟研究。利用OpenSEES中的Nonlinear Beam Column单元、零长度截面转动弹簧单元和零长度剪切弹簧单元,建立了考虑弯-剪耦合效应的抗震数值分析模型。分析轴压比、剪跨比对CRB600H级箍筋柱的滞回性能、刚度退化、延性及耗能性能的影响,并以HRB400级箍筋柱进行对比分析,结果表明：轴压比越大的构件水平抗剪承载力,延性和耗能能力越差;剪跨比越大构件的水平抗剪承载力越低,延性和耗能能力越好;CRB600H级和HRB400级箍筋柱,两者承载力接近,CRB600H级箍筋柱延性和抗震性能更好。 相似文献
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为了进一步完善Q460钢材在抗震设计规范中相关限值的要求,本文利用有限元软件ABAQUS,以轴压比、翼缘宽厚比、腹板高厚比和壁板宽厚比为变量,建立了共48根“工”字型框架柱和“箱”型框架柱,分析了其抗震性能。结果表明:翼缘宽厚比对框架柱的能量耗散系数影响较小;能量耗散系数随轴压比、腹板高厚比（“工”字型）和壁板宽厚比（“箱”型）增大而明显减小;框架柱的极限承载力随轴压比的减小及壁板宽厚比和翼缘宽厚比的增大而逐渐增大,当腹板高厚比接近规范限值时,承载力下降趋势明显增大。与采用Q235钢材的框架柱相比,Q460钢材框架柱的延性较小,仅为2左右;当采用Q460钢材时,“工”字型框架柱的极限位移角限值建议取为0.03,“箱”型框架柱的极限位移角限值建议取为0.032。规范中对翼缘宽厚比限值的规定偏于保守,其值最大可取至9。无论是“工”字型框架柱还是“箱”型框架柱,其腹板高厚比均不宜过大。Q460钢材框架柱的刚度退化率随轴压比的增大而增强,且翼缘宽厚比越大,腹板高厚比越小,柱的初始刚度越大,刚度退化程度越明显。 相似文献
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《地震工程与工程振动》2020,(4)
为研究高轴压比下波纹侧板-方钢管混凝土柱的抗震性能,设计了轴压比为0.8和1.0的两个试件进行低周往复荷载试验,得到了高轴压比下波纹侧板-方钢管混凝土柱的滞回曲线、骨架曲线和承载能力,计算出位移延性系数、刚度退化和累计耗能等抗震性能指标。研究结果表明:试件的破坏形态为弯剪破坏,剪切破坏发生在波纹侧板及核心混凝土,方钢管主要破坏特征为受压鼓曲和受拉断裂;试件的滞回曲线比较饱满,耗能性能良好,刚度退化稳定;随着轴压比的增大,试件的位移延性系数变小。总体来看,波纹侧板-方钢管混凝土柱在高轴压比下仍然能保持较好的抗震性能,可为后续的理论研究及实际工程应用提供依据。 相似文献
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当前国家对建筑结构的抗震性能和震后功能恢复能力提出了更高要求。基于短剪切型消能梁段的受剪屈服特性和剪切扩孔型螺栓连接的受剪滑移性能,提出一种新型扩孔螺栓连接型消能梁段,可有效增大消能梁段的延性和耗能能力并同时减小消能梁段的损伤,使带扩孔螺栓连接型消能梁段的新型Y形偏心支撑结构更好地适应当前要求。采用有限元方法详细分析扩孔螺栓连接型消能梁段的滞回性能、破坏模式和耗能机理,由此得到其骨架曲线和力学模型,并阐述其力学模型的影响参数,为相应偏心支撑结构的设计和分析提供理论依据。 相似文献
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《地震工程与工程振动》2015,(5)
针对偏心支撑框架体系耗能梁段震后修复难度大、经济性差的问题,提出了采用剪切钢板阻尼器作为可更换耗能梁段的偏心支撑结构体系。采用ABAQUS有限元软件对国外已完成的可更换耗能梁段偏心支撑试验进行结构分析,验证了有限元建模的正确性,分别对不同腹板宽厚比、腹板钢材屈服强度、腹板加劲肋设置情况下的剪切钢板阻尼器K型、D型偏心支撑钢框架进行结构分析,研究了耗能梁段的变形机制、滞回耗能能力以及局部失稳、局部破坏形态。分析结果表明:剪切钢板阻尼器作为耗能梁段是可行的,阻尼器首先发生屈服,起到了主要耗能作用,在实际工程应用中建议剪切钢板阻尼器腹板宽厚比宜小于30,腹板钢材宜采用软钢及低屈服点钢,采用加劲肋来保证阻尼器不发生平面外屈曲。 相似文献
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在基于性能的结构抗震设计框架内,塑性铰长度的大小能反映相应的剪力墙延性和耗能能力的强弱,同时也是衡量结构抗震性能的重要指标。本文采用MSC.Marc建立了钢筋混凝土剪力墙的精细有限元分析模型,并采用试验数据对分析模型进行验证,有限元计算结果与试验结果吻合较好,说明了本文剪力墙有限元模型的合理性。在此基础上,研究了剪力墙截面高度、剪力墙高度、轴压比、中间墙体横向分布钢筋的配筋率、混凝土强度、纵向钢筋强度、边缘约束构件纵向钢筋配筋率等参数对塑性铰长度影响。分析结果表明,剪力墙塑性铰长度随着剪力墙截面高度、剪力墙高度、边缘约束构件纵向钢筋配筋率的增大而增大,随着轴压比、水平分布钢筋配筋率、混凝土强度、纵向钢筋强度的增大而减小。其中剪力墙截面高度、剪力墙高度和轴压比是主要的影响因素。基于参数分析结果提出了一个计算剪力墙塑性铰长度的简化公式,简化公式计算结果与试验结果吻合良好,表明简化计算公式合理可靠,可供工程设计参考。 相似文献
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轴压比对RC框架实现“强柱弱梁”的影响研究 总被引：1，自引：0，他引：1
针对现浇楼板中板筋对纵向梁抗弯能力的提高作用,采用ABAQUS进行不同轴压比下的RC空间框架结构非线性分析,通过不同节点处的梁、柱钢筋应力对比,讨论了不同轴压比对应的结构和同一结构中不同节点位置在实现"强柱弱梁"上的难易程度以及梁端塑性铰的出现条件。研究结果表明,轴压比对板筋在纵向梁抗弯能力中参与程度的影响较大,低轴压比的结构比高轴压比的结构更容易出现梁端塑性铰;同一结构中内节点对应的纵向梁端比外节点更难出现塑性铰;为实现"大震不倒",建议在满足现行结构设计规范提出的相关要求外,对同一节点处的梁、柱端实际承载能力进行复核,使得考虑了现浇楼板参与作用后的梁端实际承载力依然小于柱端实际承载力。 相似文献
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《国际地震动态》2018,(10)
震后可恢复性(Earthquake Resilience)已经成为了建筑结构体系的重要评价标准之一。作为高层建筑结构中最主要的抗侧力构件,钢筋混凝土剪力墙在近几次大地震中暴露出了震后可恢复性方面的缺陷。主要表现为连梁损伤严重、难以修复;剪力墙底部钢筋屈曲、混凝土压溃、剪切破坏明显,同样难以修复。针对上述两点问题,本文分别研究了剪切型金属阻尼器连梁和塑性铰支墙两种构件,建立两类构件的设计方法和简化数值模型。在此基础上运用连续化方法对铰支墙-框架结构体系中塑性铰支墙和消能连梁的强度和刚度需求进行了讨论。本文的主要研究内容如下:(1)对国内多组普通RC连梁和剪力墙构件试验的结果进行了统计分析,其结果显示了两类RC构件的变形能力与设计参数之间的关联存在较明显的离散性。(2)提出了带缝钢板阻尼器及跨中布置该阻尼器的剪切型消能连梁。本文进行了大剪跨比(r=3.0)的普通RC连梁和剪切型消能连梁的对比试验研究,结果显示,普通RC连梁和消能连梁试件的实测峰值荷载和名义屈服剪力值相差在4%以内。消能连梁阻尼器可以更早地进入屈服耗能状态,避免连梁混凝土部分遭受严重损伤。消能连梁变形的80%以上集中在阻尼器内,充分发挥了位移相关型阻尼器的耗能能力。阻尼器连接构造存在滑移,一定程度上影响了阻尼器性能的发挥。最后,建立了消能连梁的简化数值模型并验证了其适用性。(3)针对剪力墙底部墙肢复杂的弯剪耦合作用机制,提出了抗弯/抗剪功能分离的塑性铰支墙并建立了相应的承载力和刚度设计公式。塑性铰支墙与普通RC剪力墙的对比试验证明,本文提出的设计方法可以更准确地获得塑性铰支墙不同性能目标下的力学性能;塑性铰支墙具有更强的变形和耗能能力;塑性铰支墙的总变形中,弯曲变形占有绝对比重,避免了铰支墙发生剪切型破坏,保证了"强剪弱弯"的性能,从而避免了底部墙肢的不可修复损伤。(4)对塑性铰支墙的主要设计参数进行了研究,给出了相关建议。建立塑性铰支墙的简化数值模型。其中,采用在纤维模型的截面附加剪切恢复力本构来模拟RC剪力墙的方法,以及采用零长单元模拟阻尼器连接段非线性行为的方法均根据试验结果进行了准确性验证。在此基础上研究了塑性铰支墙几何参数(墙肢宽高比r、铰支座高度比μ)、轴压比ν、阻尼器核心段初始刚度K_(ed)对墙肢力学性能的影响,参数分析的结果显示,阻尼器性能的发挥主要受几何参数的影响,建议将塑性铰支墙布置在结构底部加强层范围内,高宽比r≤1.0,同时,铰支座的布置高度不宜超过铰支墙高度的60%。在满足阻尼器极限变形要求的前提下,通过选择更大的高度比μ和初始轴向刚度K_(ed)更大的阻尼器,可以使塑性铰支墙获得更高的承载力和刚度。(5)采用连续化设计,对铰支墙结构和铰支墙-框架结构在3种常见类型的水平荷载作用下的效应进行分析。结果表明,连续化设计方法可以得到铰支墙结构的结构响应,内力和变形计算公式中均显出铰支墙所在层的性能对结构响应的影响比较明显。 相似文献
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对足尺的3个再生混凝土框架中间节点与1个普通混凝土节点进行低周反复荷载试验,主要目的为考查在低轴压比情况下再生混凝土节点发生粘结滑移破坏的可能性。各试件符合"强柱弱梁、强节点"的设计原则。结果表明,在低轴压比情况下,再生混凝土节点试件发生显著的粘结滑移,延性性能和耗能性能差,不能满足抗震设计的要求,而相应的普通混凝土节点实现了梁铰破坏机制,延性和耗能性能良好。为获得良好的抗震性能,应对再生混凝土节点区锚固进行合理设计,如采用可靠的机械锚固措施,建议进一步开展再生混凝土框架节点区粘结机理和锚固措施研究。 相似文献
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通过2根圆钢管普通混凝土柱与5根圆钢管钢渣混凝土柱在高轴压比下的水平低周反复加载试验,研究圆钢管钢渣混凝土柱的轴压比、钢管壁厚、钢渣砂替代率和长细比对其破坏形态、滞回耗能能力、骨架曲线、延性及耗能、刚度退化的影响规律。研究结果表明:钢渣混凝土试件破坏过程和破坏形态与普通混凝土试件基本相同,主要表现为钢管底部鼓曲的压弯破坏;所有试件滞回曲线饱满,无明显“捏缩”现象;高轴压比试件存在明显承载力突降现象,合理的径厚比（钢管直径/钢管壁厚）对高轴压比试件承载力突降有明显改善作用;低轴压比试件延性系数大于4.0,高轴压比试件延性系数介于1.57～3.76之间,轴压比增大,试件延性下降;试件破坏时等效粘滞阻尼系数ξeq介于0.259～0.437之间;建议采用《钢管混凝土混合结构技术标准》（GB/T51446－2021）或《钢管混凝土结构技术规程》（DBJ/T13－51－2010）计算地震作用下钢管钢渣混凝土柱压弯承载力,但高轴压比钢管钢渣混凝土柱计算结果需乘以折减系数0.8。 相似文献
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设置防屈曲支撑的钢管混凝土框架是一种新型钢管混凝土减震结构。采用有限元软件Opensees对设置防屈曲支撑的单层单跨钢管混凝土减震框架进行数值模拟,研究了框架梁柱线刚度比、防屈曲支撑初始刚度以及钢管混凝土柱轴压比等设计参数对该减震结构抗震性能的影响。研究结果表明：1数值模拟和试验结果吻合较好,验证了有限元模型的正确性;2梁柱线刚度比在0.1~0.3之间变化时,钢管混凝土减震框架的抗震性能较好;3BRB耗能支撑的初始刚度K1在40~80kN/mm变化时,减震框架的耗能减震效应较明显;4在合理的钢管混凝土柱轴压比范围内,当轴压比较大时,在钢管混凝土框架中设置防屈曲支撑能明显地提高结构的耗能能力和改善结构的强度退化现象。 相似文献
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《地震工程与工程振动》2017,(4)
为评估狗骨式钢框架子结构在近场加载制度下真实的抗震性能,改变钢梁翼缘和腹板的板件宽厚比设计了2榀单跨狗骨式钢框架子结构试件。通过对狗骨式钢框架子结构试件按Krawinkler提出的用于模拟近场带速度脉冲的加载制度进行拟静力试验,重点评估了狗骨式钢框架子结构的破坏形态、变形能力及累积耗能能力等性能。试验结果表明:试件钢梁端部焊缝未出现脆性断裂,狗骨式钢框架子结构均可通过近场加载的抗震性能检验。两个试件的钢梁翼缘削弱部位均在近场加载制度阶段出现延性塑性铰,并形成了理想的塑性屈服机构。具有较小板件宽厚比的试件Frame-1在延性系数、累积延性比、累积滞回耗能及等效能量耗散系数等方面均大于板件宽厚比较大的试件Frame-2。 相似文献
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耗能梁段作为偏心支撑结构的耗能元件,在大震作用下通过弹塑性变形吸收地震能量,保护主体结构处于弹性受力状态。现行规范基于强度的设计理论,为了保证耗能梁段进入塑性或破坏,梁柱构件需要进行放大内力设计,导致截面过大,而且基于强度的设计方法很难保证结构的整体破坏状态。目前,抗震设计越来越重视基于性能的设计思想,该方法能够评估结构的弹塑性反应。对于高强钢组合偏心支撑,其中耗能梁段和支撑采用Q345钢,框架梁柱采用Q460或者Q690高强度钢材,高强钢不仅带来良好的经济效益,而且能够推广高强钢在抗震设防区的应用。利用基于性能设计方法设计了4种不同形式的高强钢组合偏心支撑钢框架,包括K形、Y形、V形和D形,考虑4层、8层、12层和16层的影响。通过Pushover分析和非线性时程分析评估该结构的抗震性能,研究结果表明:4种形式的高强钢组合偏心支撑钢框架具有类似的抗震性能,在罕遇地震作用下,几乎所有耗能梁段均参与耗能,而且层间侧移与耗能梁段转角沿高度分布较为均匀。其中:D形偏心支撑具有最大的抗侧刚度,但延性较差,而Y形偏心支撑的抗侧刚度最弱,但延性最佳。 相似文献
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以轴压比和钢连梁弯剪比为主要参数,设计并制作了3个1/4缩尺的钢板混凝土联肢剪力墙子结构,对试件施加恒定轴压力和水平往复加载。观察了各试件破坏特征,对比了顶层水平荷载-侧移曲线和骨架曲线以及延性系数和等效黏滞阻尼系数等抗震性能指标。结果表明:高轴压比会使整个试件的延性变差;弯剪比越大试件耗能能力越好,弯剪比越小试件刚度退化越明显。钢连梁先于墙肢底部屈服并持续剪切耗能,有效保护了墙肢底部。 相似文献
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钢框筒结构是空间受力结构,Pushover分析时侧向力直接施加在腹板框架上是否合适和对钢框筒设计安全性的影响需要评估。利用SAP2000软件对2个30层钢框筒结构进行了双向地震弹塑性时程分析和四种侧向力分布方式的Pushover分析,并比较了它们的层间位移角、基底剪力、塑性铰分布,以及分析了高度等效分布中高度影响因子k的影响。研究表明:倒三角分布、多振型组合分布(SRSS分布)和高度等效分布与时程分析的结果存在一定的偏差,不足以考虑大震下剪力滞后效应对结构偏下楼层的柱的影响;均匀分布在大震下的塑性铰分布可在一定程度上预测偏下楼层可能的柱铰和梁铰;高度等效分布在中震或大震下过高估计了高阶振型的影响,可考虑k取1.4来减小这种影响。Pushover方法在钢框筒的初步设计中具有一定的价值,宜优先考虑SRSS分布和均匀分布方式,且应重点关注大震下的塑性铰分布,仍建议在Pushover分析基础上用弹塑性时程分析进行双向或三向大震下的校核。 相似文献
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《地震工程与工程振动》2015,(4)
为研究高轴压比下箍筋强约束钢筋混凝土柱的抗震性能,完成了3根配箍特征值0.22~0.44的钢筋混凝土柱的拟静力试验。试验表明:配置加密箍筋能有效提高高轴压比钢筋混凝土柱的抗震性能,水平承载力有一定提高,延性有较大程度改善,配置加密箍筋的RC框架柱的耗能能力明显高于未加密箍筋的柱。基于Msc.marc的THUFIBER程序对试件进行模拟,模拟结果与试件结果吻合较好。同时,对不同轴压比、不同配箍特征值构件的延性进行分析,通过对计算数据的回归分析,得出了框架柱位移延性系数随配箍特征值、轴压比变化的计算公式。通过与已有试验数据、美国规范ACI318-08、欧洲规范Eurocode 8的比较,论证了本文回归计算公式的合理性,并通过该公式给出了配箍特征值的建议值。 相似文献