摘要：含端板螺栓连接耗能梁段的高强钢框筒结构(SFTSs)可以有效改善传统钢框筒结构的抗震性能,且可实现震后功能可快速恢复,是一种新型的高层可恢复功能结构。由于现行规范的抗震设计方法无法准确预测和控制结构的弹塑性性能,可能会使结构损伤集中于个别楼层出现薄弱层。为了设计具有理想失效模式的SFTSs,建立该结构体系“小震不坏,中震及大震可修,巨震不倒”的四水准抗震设防性能指标。考虑不同地震水准作用下的性能目标,采用三线型的能力曲线对传统的基于能量平衡的塑性设计方法进行改进,且考虑结构高阶振型和屈服后刚度的影响,提出了SFTSs基于性能的塑性设计方法。采用建议的设计方法设计了一个30层的结构算例,并基于OpenSees对结构算例进行弹塑性时程分析。结果表明:采用提出的设计方法设计的结构算例能够实现结构预期的失效模式以及不同地震水准作用下的性能目标,结构具有良好的抗震性能,验证了所提出的基于性能的塑性设计方法的有效性,可以为SFTSs的工程设计提供参考。

摘要：为了改善传统钢框筒结构抗震性能较差的问题,提出了带端板螺栓连接可更换剪切型耗能梁段的高强钢框筒结构(HSS-FTS-RSLs)。考虑耗能梁段长度和楼板的影响,设计了3个2/3比例的单层单跨HSS-FTS-RSLs子结构试件,对这3个试件进行低周往复加载试验并进行耗能梁段的更换,研究HSS-FTS-RSLs的抗震性能和震后可更换能力。试验结果表明:带端板螺栓连接的子结构试件在地震作用下滞回曲线饱满,损伤主要集中于耗能梁段,具有良好的抗震性能;更换耗能梁段后不会影响结构的刚度和承载力以及连接处的传力性能,结构的可更换允许残余层间侧移为0.40%;楼板可以使结构的弹性刚度和承载力分别提高7.40%和5.21%,楼板损伤主要集中在耗能梁段与裙梁连接区域上方;剪切型耗能梁段在循环荷载作用下超强系数为1.63~1.81,最大塑性转角可达到0.15~0.21rad,呈现出良好的超强和变形能力;耗能梁段长度比e/(Mp/Vp)(其中e为耗能梁段长度,Mp、Vp分别为耗能梁段的塑性受弯承载力和塑性受剪承载力)越小,结构的刚度和承载力越高,耗能梁段的变形能力越强。

摘要：建立了多个耗能梁段长度不同的高强钢组合K型偏心支撑框架有限元模型,对其滞回性能进行了非线性数值分析,研究了耗能梁段长度对高强钢组合K型偏心支撑框架承载力、强度退化、刚度退化、延性和耗能能力的影响规律.结果表明:耗能梁段长度不同,相应的高强钢组合K型偏心支撑框架抗震性能差异较大.最后,结合承载力、强度、刚度、延性及耗能能力,给出了高强钢组合K型偏心支撑框架相关设计建议,为工程设计提供参考.

摘要：为了系统研究耗能梁段与RC框架梁连接节点的滞回性能,基于文献[11]所进行的低周往复加载试验,以S-5试件为BASE试件,设计了螺杆布置位置、螺杆数量、U型板侧边加胶、底板长度、螺杆钢材强度等级5个系列9个试件。采用ABAQUS对S-5及系列试件的滞回性能进行了模拟,分析了相关设计参数对连接节点滞回性能、承载力、抗侧刚度、耗能的影响规律。研究结果表明:耗能梁段与RC梁之间的连接可采用螺杆加外包钢的构造方式,螺杆位置、底板长度、螺杆钢材强度等级对此类节点的力学性能影响相对较小。但螺杆数量需合理确定,其数量过少将导致螺杆承载力不足,节点易发生脆性破坏。U型侧板同RC梁侧面增设结构胶可改善节点的刚度、承载力及耗能能力。

摘要：含可更换耗能梁段的高强钢框筒结构(HSS-SFT-RSL)结合了耗能梁段耗能强、钢框筒抗侧刚度大、高强钢承载力高等优点,是一种抗震性能优良的结构体系.传统设计方法需要进行复杂的迭代和计算才能使结构达到预期性能目标,且无法较为准确地控制结构的塑性发展顺序和破坏模式,本文采用课题组提出的基于性能的塑性设计方法(PBPD)各设计一个30层HSS-SFT-RSL算例和含可更换剪切型耗能梁段的普通钢框筒结构(CS-SFT-RSL)算例,通过静力和动力弹塑性分析对比两算例的抗震性能.结果表明:采用PBPD法设计的两算例具有相似的顶点侧移角和破坏模式,HSS-SFT-RSL算例抗侧刚度略低,但极限承载力更高;在罕遇水准地震下,两算例各层耗能梁段均能参与耗能,层间侧移角沿结构高度分布均匀,避免了薄弱层,残余层间变形较小,有利于耗能梁段更换和结构震后功能的快速恢复.

摘要：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。

摘要：为了改善传统钢框筒结构抗震性能差和震后不易修复的缺陷,在裙梁跨中设置可更换双槽钢耗能梁段,提出含双槽钢腹板螺栓连接的钢框筒结构(SFT-WSL)。首先介绍了SFT-WSL构件的设计要点;然后根据结构的受力变形特点得到结构的滞回耗能修正系数,用以考虑双槽钢腹板螺栓连接变形的贡献,可用于基于性能的结构塑性设计;其后提出了结构的有限元建模方法,通过子结构试验结果验证了有限元模型的准确性;最后设计了一个30层的SFT-WSL算例,并对该结构算例进行了弹塑性分析和基于增量动力分析(IDA)的结构抗倒塌易损性分析。分析结果表明水平荷载作用下结构呈现出理想的延性破坏,结构能力曲线呈明显的三线形。多遇地震作用下,所有构件均保持弹性状态;罕遇地震作用下,耗能梁段屈服并充分发展塑性,耗散地震能量;极罕遇地震作用下,框架体系的裙梁进入塑性,保证结构不倒。结构算例的修正倒塌储备系数远大于允许值,表明设计的结构算例具有足够的抗倒塌能力储备。

摘要：为有效控制强震后Y型偏心支撑钢框架结构的塑性残余变形,通过将Y型偏心支撑中耗能梁段的腹板更换为形状记忆金属(SMA)材料,提出了一种新型自复位SMA耗能梁段。使用ANSYS软件建立有限元模型分析得出,与传统耗能梁段相比,SMA耗能梁段具有旗帜型滞回曲线,承载力及延性无明显下降,可实现震后自复位功能。此外,还设计6组16个SMA耗能梁段试件,并进行了滞回性能分析。研究发现设计参数变化对SMA耗能梁段的自复位功能影响较小;腹板厚度及耗能梁段长度对SMA耗能梁段的承载力及初始刚度影响显著;翼缘厚度及宽度、翼缘材料及加劲肋间距对其承载力及初始刚度影响较小,但其后期承载力会出现一定程度的劣化。

摘要：含剪切型耗能梁段高强钢框筒结构(简称HSS-FTS-RSL)具有良好的抗侧、抗扭刚度以及耗能能力,为研究楼板组合效应对结构抗震性的影响,针对大震下楼板过早与裙梁脱开问题,提出了相应构造措施加以改善.采用ABAQUS建立HSS-FTS-RSL子结构模型进行滞回分析,以连接件构造措施、楼板厚度、混凝土强度和耗能梁段长度为参数,分析其对子结构滞回性能的影响规律.结果表明:设置T型连接件可以在裙梁错动位移较大时延缓栓钉从RC楼板中拔出,并且T型连接件腹板宜沿跨度方向布置;考虑楼板组合效应可以提升结构的初始刚度和承载力,楼板越厚、混凝土强度越高以及耗能梁段越短,提升幅度越大,但楼板的存在会一定程度上限制耗能梁段的转角,从而影响耗能梁段的塑性发展;基于分析结果,提出了设计建议:耗能梁段长度不宜过长也不宜过短,耗能梁段长度比取值范围宜在0.95~1.25内,在满足结构性能需求及连接件构造要求的前提下,尽量选择厚度较薄的楼板,且混凝土强度等级不宜超过C30.

摘要：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,证明结构具有震后功能可恢复潜力。算例SFT-RLB的修正倒塌储备系数ACMR远大于允许值ACMR10%(βTOT),揭示了SFT-RLB结构具有足够的抗倒塌能力储备。