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2024年 第39卷 第12期
摘要
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2024, 39(12): 1-11.
doi: 10.13206/j.gjgS24110501
摘要:
抗震性能化设计将传统经典规范设计法中宏观定性的设防目标转化为可量化分析的多层级性能目标,基于数值仿真类分析对结构性能表现准确评估,进而采取有针对性的措施以满足结构个性化抗震需求。其适用于各类超规超限结构,以及高性能等经典规范法难以充分发挥结构性能优势的抗震设计。首先介绍了笔者团队多年来在对抗震性能化设计、构件性能评价准则和工程应用研究的基础上提出的一种分层分级抗震性能化设计方法,详细说明了流程中涉及的设防目标确定、概念设计、性能目标设定、结构分析与性能评价等主要环节。该方法通过分层分级对结构和构...
抗震性能化设计将传统经典规范设计法中宏观定性的设防目标转化为可量化分析的多层级性能目标,基于数值仿真类分析对结构性能表现准确评估,进而采取有针对性的措施以满足结构个性化抗震需求。其适用于各类超规超限结构,以及高性能等经典规范法难以充分发挥结构性能优势的抗震设计。首先介绍了笔者团队多年来在对抗震性能化设计、构件性能评价准则和工程应用研究的基础上提出的一种分层分级抗震性能化设计方法,详细说明了流程中涉及的设防目标确定、概念设计、性能目标设定、结构分析与性能评价等主要环节。该方法通过分层分级对结构和构...
2024, 39(12): 12-19.
doi: 10.13206/j.gjgS24102901
摘要:
论述了性能化设计方法在某偏心腹杆钢桁架结构体系中的应用,基于非均匀梁的力学特性研究了偏心腹杆钢桁架中间段与两端连接梁刚度的比值对桁架内力分布的影响。通过合理的结构初步设计,控制钢桁架中间段与连接梁抗弯刚度比,使连接梁承载力需求易于满足,同时降低了主体结构相关连接范围内的承载力设计需求。对结构的抗震性能、节点应力、舒适度性能与防连续倒塌性能分别进行分析与评估,结果表明:通过合理的性能化设计,结构各项指标均满足预期性能目标要求,可供类似工程的设计参考。
论述了性能化设计方法在某偏心腹杆钢桁架结构体系中的应用,基于非均匀梁的力学特性研究了偏心腹杆钢桁架中间段与两端连接梁刚度的比值对桁架内力分布的影响。通过合理的结构初步设计,控制钢桁架中间段与连接梁抗弯刚度比,使连接梁承载力需求易于满足,同时降低了主体结构相关连接范围内的承载力设计需求。对结构的抗震性能、节点应力、舒适度性能与防连续倒塌性能分别进行分析与评估,结果表明:通过合理的性能化设计,结构各项指标均满足预期性能目标要求,可供类似工程的设计参考。
2024, 39(12): 20-28.
doi: 10.13206/j.gjgS24112803
摘要:
为精确评估方形截面钢构件的变形能力,提出基于塑性区应变的抗震性能评价指标,对6个方形截面钢构件开展了低周往复试验,研究试件的破坏模式和滞回性能,提取试件极限变形和塑性区长度以获得试件应变延性系数。试验结果表明:所有试件破坏形式为翼缘和腹板依次出现局部屈曲变形,两者的变形过程相互协调;滞回曲线均呈梭形且较为饱满,耗能能力较好;方形截面钢构件极限应变和应变延性系数随着板件宽厚比和轴压比的增大逐渐减小。基于试验结果验证了有限元模型的有效性,通过开展参数化分析研究了翼缘宽厚比、腹板高宽比和轴压比对应变延...
为精确评估方形截面钢构件的变形能力,提出基于塑性区应变的抗震性能评价指标,对6个方形截面钢构件开展了低周往复试验,研究试件的破坏模式和滞回性能,提取试件极限变形和塑性区长度以获得试件应变延性系数。试验结果表明:所有试件破坏形式为翼缘和腹板依次出现局部屈曲变形,两者的变形过程相互协调;滞回曲线均呈梭形且较为饱满,耗能能力较好;方形截面钢构件极限应变和应变延性系数随着板件宽厚比和轴压比的增大逐渐减小。基于试验结果验证了有限元模型的有效性,通过开展参数化分析研究了翼缘宽厚比、腹板高宽比和轴压比对应变延...
2024, 39(12): 29-37.
doi: 10.13206/j.gjgS24031902
摘要:
为了研究可恢复功能结构抗震性能和耗能构件简化建模方法,基于传统刚接钢框架提出了一种新型装配式自复位钢支撑结构体系,该体系在传统刚接框架中附加了可更换构件(双屈服点装配式防屈曲支撑、带狗骨削弱盖板的自复位预应力钢框架梁柱节点)。通过有限元软件OpenSEES建立了可更换构件简化计算模型,与既有数据对比验证了简化模型的正确性。基于所提出的抗震性能化设计目标设计了新型装配式体系并通过弹塑性时程分析(NLTHA)研究了新型体系的抗震性能。研究表明:所提出的简化计算模型具有较高的精度,可以应用于体系的弹塑...
为了研究可恢复功能结构抗震性能和耗能构件简化建模方法,基于传统刚接钢框架提出了一种新型装配式自复位钢支撑结构体系,该体系在传统刚接框架中附加了可更换构件(双屈服点装配式防屈曲支撑、带狗骨削弱盖板的自复位预应力钢框架梁柱节点)。通过有限元软件OpenSEES建立了可更换构件简化计算模型,与既有数据对比验证了简化模型的正确性。基于所提出的抗震性能化设计目标设计了新型装配式体系并通过弹塑性时程分析(NLTHA)研究了新型体系的抗震性能。研究表明:所提出的简化计算模型具有较高的精度,可以应用于体系的弹塑...
2024, 39(12): 38-48.
doi: 10.13206/j.gjgS24011101
摘要:
传统钢结构方钢管柱全熔透焊接连接节点存在施工效率低、人工成本高、污染环境等问题。为解决上述问题,课题组提出内置八边形芯筒方钢管柱全螺栓连接节点,该节点通过设置芯筒及高强度螺栓将上下柱连接,实现现场完全装配式组装。目前已完成该节点相关拟静力、拟动力及振动台等一系列试验研究,结果表明该节点形式具有与焊接节点较为一致的力学性能,同时还能够实现施工现场的高效装配。此外,在与八边形芯筒弹性承载力等强的基础上,提出十字形芯筒,进一步提高施工便利性和经济性、减少用钢量和焊接工作。通过有限元软件ABAQUS建立...
传统钢结构方钢管柱全熔透焊接连接节点存在施工效率低、人工成本高、污染环境等问题。为解决上述问题,课题组提出内置八边形芯筒方钢管柱全螺栓连接节点,该节点通过设置芯筒及高强度螺栓将上下柱连接,实现现场完全装配式组装。目前已完成该节点相关拟静力、拟动力及振动台等一系列试验研究,结果表明该节点形式具有与焊接节点较为一致的力学性能,同时还能够实现施工现场的高效装配。此外,在与八边形芯筒弹性承载力等强的基础上,提出十字形芯筒,进一步提高施工便利性和经济性、减少用钢量和焊接工作。通过有限元软件ABAQUS建立...
2024, 39(12): 49-60.
doi: 10.13206/j.gjgS23112803
摘要:
为研究模块化钢框架模块间内套筒连接节点的抗震性能和受力机理,基于内套筒连接节点抗震性能试验研究,建立了与试验节点试件相同尺寸和荷载工况的有限元分析模型,并验证了有限元模型的有效性。通过改变节点构造参数,研究了内套筒长度、内套筒高度以及柱内隔板对节点抗震性能影响;推导了考虑轴向压力作用下内套筒与柱壁之间的接触力计算公式,并与有限元计算结果对比验证,验证了接触力理论计算公式的有效性。研究结果表明:建立的有限元模型能够有效模拟内套筒连接节点的工作状态和极限承载力;内套筒连接节点具有较好的抗震性能,且通...
为研究模块化钢框架模块间内套筒连接节点的抗震性能和受力机理,基于内套筒连接节点抗震性能试验研究,建立了与试验节点试件相同尺寸和荷载工况的有限元分析模型,并验证了有限元模型的有效性。通过改变节点构造参数,研究了内套筒长度、内套筒高度以及柱内隔板对节点抗震性能影响;推导了考虑轴向压力作用下内套筒与柱壁之间的接触力计算公式,并与有限元计算结果对比验证,验证了接触力理论计算公式的有效性。研究结果表明:建立的有限元模型能够有效模拟内套筒连接节点的工作状态和极限承载力;内套筒连接节点具有较好的抗震性能,且通...
2024, 39(12): 61-73.
doi: 10.13206/j.gjgS23110303
摘要:
为了对大跨空间结构进行强震倒塌分析,以西安某大学的体育馆为研究对象,利用SAP 2000软件建模并对其抗震性能进行深入分析。首先对结构进行了自振特性分析,了解结构的低阶振型及自振周期。随后,通过振型分解反应谱分析,考察了该结构的抗震性能。在此基础上,重点对结构进行了弹塑性时程分析,并深入探讨了在不同峰值地震波作用下结构的塑性发展过程,根据结构的最大变形,结合塑性铰的数量及状态来判定结构是否满足指定地震荷载下的结构期望的能力目标,总结了结构的响应规律,给出了结构是否倒塌的判定方法。研究表明:该结构...
为了对大跨空间结构进行强震倒塌分析,以西安某大学的体育馆为研究对象,利用SAP 2000软件建模并对其抗震性能进行深入分析。首先对结构进行了自振特性分析,了解结构的低阶振型及自振周期。随后,通过振型分解反应谱分析,考察了该结构的抗震性能。在此基础上,重点对结构进行了弹塑性时程分析,并深入探讨了在不同峰值地震波作用下结构的塑性发展过程,根据结构的最大变形,结合塑性铰的数量及状态来判定结构是否满足指定地震荷载下的结构期望的能力目标,总结了结构的响应规律,给出了结构是否倒塌的判定方法。研究表明:该结构...
2024, 39(12): 74-85.
doi: 10.13206/j.gjgS24011802
摘要:
装配式钢与混凝土组合结构是一种具有广阔应用前景的装配式结构类型,而预制混凝土柱-钢梁连接节点中有一类为半刚性连接节点,半刚性连接节点的转动刚度和抗震性能与连接节点的构造有密切关系。为研究预制混凝土柱-钢梁干式连接节点的抗震性能和转动刚度,设计了1个预制混凝土柱-钢梁半刚性连接节点足尺构件开展拟静力加载试验,分析了该梁柱连接节点中钢节点模块、节点核心区箍筋、预制柱纵筋等的屈服特点,以及连接节点的承载力、滞回性能和破坏机理等抗震性能指标和转动刚度。采用ABAQUS有限元软件对连接节点中的关键组件进行...
装配式钢与混凝土组合结构是一种具有广阔应用前景的装配式结构类型,而预制混凝土柱-钢梁连接节点中有一类为半刚性连接节点,半刚性连接节点的转动刚度和抗震性能与连接节点的构造有密切关系。为研究预制混凝土柱-钢梁干式连接节点的抗震性能和转动刚度,设计了1个预制混凝土柱-钢梁半刚性连接节点足尺构件开展拟静力加载试验,分析了该梁柱连接节点中钢节点模块、节点核心区箍筋、预制柱纵筋等的屈服特点,以及连接节点的承载力、滞回性能和破坏机理等抗震性能指标和转动刚度。采用ABAQUS有限元软件对连接节点中的关键组件进行...
2024, 39(12): 86-94.
doi: 10.13206/j.gjgS24102802
摘要:
随着城市化进程的加速,大跨度人行天桥因其独特的结构形式和重要的建筑功能,逐渐成为现代城市基础设施的重要组成部分。然而,这类桥梁在风荷载作用下容易产生显著的风致振动,从而影响其结构的安全性和使用者的舒适度。为此开展了关于某大跨度人行天桥的风振控制研究,提出了基于舒适度性能的抗风设计方法。以苏州文博中心的飘带形人行天桥为案例,通过风洞试验和非线性时程分析,获取了大跨度人行天桥在不同风速和风向条件下的风荷载特征数据,并对其动力响应进行了系统分析,建立了一种以舒适度为基础的抗风性能设计框架,旨在通过优化...
随着城市化进程的加速,大跨度人行天桥因其独特的结构形式和重要的建筑功能,逐渐成为现代城市基础设施的重要组成部分。然而,这类桥梁在风荷载作用下容易产生显著的风致振动,从而影响其结构的安全性和使用者的舒适度。为此开展了关于某大跨度人行天桥的风振控制研究,提出了基于舒适度性能的抗风设计方法。以苏州文博中心的飘带形人行天桥为案例,通过风洞试验和非线性时程分析,获取了大跨度人行天桥在不同风速和风向条件下的风荷载特征数据,并对其动力响应进行了系统分析,建立了一种以舒适度为基础的抗风性能设计框架,旨在通过优化...
2024, 39(12): 95-102.
doi: 10.13206/j.gjgS24103101
摘要:
外伸端板节点在钢结构设计中主要用于传递重力和地震作用。然而,在极限状态下,连接节点还对结构的整体性能及防止连续倒塌具有重要影响。在各种灾害中,火灾仍是发生频率最高、影响范围最广的灾害之一。目前抗火性能研究主要集中于火灾的升温阶段,但材料、构件和结构在降温阶段可能表现出与升温阶段不同的特性。钢节点在火灾全过程中会受到梁跨中大挠度导致的"悬链线效应"所产生的拉力以及钢材的冷缩所产生的拉力影响,在拉弯组合的作用下发生破坏,进而导致钢框架整体结构倒塌。目前,国内外对钢框架外伸端板连接节点在火灾全过程中的...
外伸端板节点在钢结构设计中主要用于传递重力和地震作用。然而,在极限状态下,连接节点还对结构的整体性能及防止连续倒塌具有重要影响。在各种灾害中,火灾仍是发生频率最高、影响范围最广的灾害之一。目前抗火性能研究主要集中于火灾的升温阶段,但材料、构件和结构在降温阶段可能表现出与升温阶段不同的特性。钢节点在火灾全过程中会受到梁跨中大挠度导致的"悬链线效应"所产生的拉力以及钢材的冷缩所产生的拉力影响,在拉弯组合的作用下发生破坏,进而导致钢框架整体结构倒塌。目前,国内外对钢框架外伸端板连接节点在火灾全过程中的...
