张杰标[1]2013年在《钢管混凝土减震框架结构抗震性能研究》文中研究指明钢管混凝土框架结构具有竖向承载力高,施工速度快,综合效益高等优点,但其抗侧刚度较低,在大震作用下耗散能量相对较少,框架节点及相应的楼层位置和非结构构件损坏严重。为改善钢管混凝土框架结构的抗震性能,课题组提出了“带防屈曲支撑的钢管混凝土减震框架结构体系”,其抗侧刚度较高、支撑不会屈曲,阻尼器对结构起到耗能减震的作用。为此,本文对其抗震性能进行了数值模拟和参数分析,主要研究内容如下：(1)对本课题组已有带防屈曲支撑(BRB)的钢管混凝土平面框架和普通钢管混凝土平面框架的抗震性能试验和其他学者的研究成果进行了分析和总结,归纳了影响钢管混凝土框架抗震性能和减震效果的9个设计参数。(2)基于上述钢管混凝土平面框架的试验模型,分别采用Opensees软件和ABAQUS软件建立有限元模型并加以验证,结果表明：两种软件所建立的钢管混凝土减震框架数值模型是有效、可行的。(3)在Opensees软件中对带BRB的钢管混凝土平面框架进行拟静力数值模拟和参数分析,研究了9个设计参数对其抗震性能的影响规律。结果表明：BRB初始刚度、BRB屈服强度、钢管混凝土框架柱轴压比及含钢率是影响其抗震性能的主要设计参数,给出了上述主要设计参数的合理取值。(4)在Opensees软件中对带黏滞阻尼器(VD)的钢管混凝土平面框架进行动力非线性时程数值模拟和参数分析,研究不同场地类别、阻尼器参数和地震作用等对钢管混凝上平面框架抗震性能的影响规律,给出了VD阻尼器设计参数的合理取值。(5)基于以上钢管混凝土平面减震框架中阻尼器设计参数的合理取值结果,结合某叁维钢管混凝土框架结构算例,分别采用BRB和VD两种减震控制方案,利用Etabs有限元软件对其在小震和大震作用下的抗震性能和减震效果进行了对比分析,结果表明：两种方案的减震效果明显,均提高了钢管混凝土框架结构的抗震性能,所采用的阻尼器设计参数合理、有效,可用于工程结构的初步设计与分析。
刘海峰[2]2010年在《轴压比对组合框架抗震性能影响的试验研究与理论分析》文中进行了进一步梳理为了弥补传统结构的缺陷,充分发挥各种材料的自身性能,组合结构逐渐被应用到建筑工程与桥梁工程中。由于该结构是一种新型结构,其优越的抗震性能在地震中得到检验,但是国内外对其抗震性能的研究还不成熟,因此对组合结构如钢—混凝土组合框架结构的抗震性能研究有深远的意义。本文对钢管混凝土柱—组合梁形成的组合框架结构进行了试验研究和理论分析,主要研究了轴压比对组合框架结构抗震性能的影响。具体研究内容如下：1、进行了叁榀钢管混凝土柱-组合梁形成的框架结构在不同轴压比下的低周反复荷载试验,得出不同轴压比下框架滞回曲线及骨架曲线,分析不同轴压比下框架的延性、刚度退化、强度退化、耗能能力等抗震性能指标,研究不同的轴压比对组合框架的抗震性能的影响。2、对组合框架结构进行了非线性有限元分析,采用有限元分析软件Ansys,建立组合框架的有限元模型,采用适合钢管混凝土力学特点的混凝土和钢材的材料本构关系,进行了组合框架的荷载—位移全过程分析,并与试验结果进行了对比,分析了混凝土强度、钢材屈服强度和含钢率对组合框架力学性能的影响。3、从结构抗震必须满足一定延性的要求出发,分析了组合框架结构的轴压比限值问题。计算了不同轴压比下钢管混凝土柱的延性系数,进而通过推导理论轴压比和设计轴压比的关系,得到不同抗震等级下的设计轴压比。
王军[3]2011年在《钢管混凝土框架结构弹塑性时程分析》文中研究说明钢管混凝土由于其良好的性能在建筑结构中运用得越来越广泛,而目前对于钢管混凝土结构的研究大多数集中在构件和节点上,对于结构的整体性能的研究的相对较少。另外,对于钢管混凝土框架结构抗震性能的研究也主要集中在往复荷载下结构的滞回性能研究,能较真实反映结构抗震性能的振动台试验研究则相对较少,对于钢管混凝土框架结构的研究仍然需要大量工作去做。本文从以下几个方面对钢管混凝土框架结构进行了分析研究:(1)对设计的钢管混凝土框架结构进行了静力弹塑性分析,研究了不同加载模式对钢管混凝土框架结构的静力弹塑性分析结果的影响。(2)对其他研究者完成的模拟地震振动台试验钢管混凝土框架模型进行了数值模拟,验证了基于OpenSees平台的非线性纤维梁柱单元的方法在钢管混凝土结构动力分析中的适用性。并对阻尼比和远场地震下的不同场地类别两个参数进行研究分析,分析结果表明,随着阻尼比的增加结构的位移反应变小,弹性阶段下阻尼比对钢管混凝土框架结构的影响大于弹塑性阶段下阻尼比对钢管混凝土框架结构的影响。场地类别对结构的地震反应大致关系是随着场地剪切波速的增加结构的地震反应越小,而离散性较大说明地震反应还与其它因素有关。(3)对比研究了10层钢管混凝土框架结构的静力弹塑性分析与动力弹塑性时程分析,将钢管混凝土框架结构的逐步增量时程分析结果与静力弹塑性计算结果进行了对比研究,得出逐步增量时程分析计算所得基底剪力-顶点位移曲线大多数在倒叁角侧力模式结果之上,说明采用倒叁角侧力模进行静力弹塑性分析相对较安全。
方雨[4]2017年在《高烈度区方钢管砼组合框架-RC剪力墙结构抗震性能分析》文中研究指明方钢管混凝土结构是一种年轻的新型组合结构,它充分发挥了钢材与砼两种材料的优良特性,并具有节点形式简单、截面惯性矩大、施工方便等优点。近年来,受到了工程界的广泛青睐,实际工程应用也在不断增加,然而,目前国内外针对方钢管混凝土组合结构的研究主要集中于梁柱节点、局部构件和框架结构的伪静力实验研究等方面,而对由方钢管混凝土柱、钢梁和RC剪力墙组成的方钢管砼组合框架-RC剪力墙结构的整体抗震性能研究的并不多,尤其是此类结构在高烈度区的抗震性能研究更为少见。为推广此类结构体系在高烈度区的应用,本文结合昆明地区高烈度设防要求,应用新的研究理论与方法,对高烈度区方钢管砼组合框架-RC剪力墙结构开展以下几个方面的抗震性能研究:(1)运用有限元软件建立方钢管砼组合框架-RC剪力墙结构模型,对其进行动力特性分析,获得结构的频率、周期及振型,并探讨剪力墙不同厚度、楼板不同厚度、不同底层高度和不同柱截面尺寸对整体结构动力特性的影响和变化规律,同时与等效后的普通框架-剪力墙结构进行动力特性和小震反应谱对比分析,得到方钢管砼组合框架-RC剪力墙结构在动力特性、变形特征、内力分布等方面均优于普通框架-剪力墙结构。(2)按规范选择适宜的地震波,对方钢管砼组合框架-RC剪力墙结构进行多遇地震下的弹性时程分析,分析不同地震波激励时的结构内力、变形等情况,并同等效后的普通框架-剪力墙结构进行对比,得到多遇地震下的方钢管砼组合框架-RC剪力结构的层间位移角、基底剪力、楼层位移均小于普通框架-剪力墙结构,并得出多遇地震下该类结构的抗震性能优于普通框架-剪力墙结构。(3)运用SAP2000软件对方钢管砼组合框架-RC剪力墙结构进行罕遇地震下的弹塑性时程分析,得到结构在罕遇地震下的内力、位移响应等指标,并同普通框架-剪力墙结构对比,结果表明方钢管砼组合框架-RC剪力结构的极限变形能力、承载能力、屈服强度和滞回耗能都比较高,能够满足大震不倒的抗震设防要求,并且罕遇地震作用下的抗震性能优于普通框架-剪力墙结构。(4)论文最后,对本课题的研究成果进行归纳总结,并对其工程设计与运用提出几点建议,同时还对该课题亟待进一步深入研究的内容提出自己的看法。
刘振勇, 郭智刚[5]2018年在《钢管混凝土柱—钢梁组合框架抗震性能试验研究进展》文中指出钢管混凝土柱—钢梁组合框架是近年来逐渐得到广泛应用的一种抗震框架结构。主要针对工程应用中较常见的由钢梁和方形、圆形钢管混凝土柱组成的组合框架,从模型试验、数值试验两个方面介绍了钢管混凝土柱—钢梁组合框架抗震性能试验研究进展,并对未来的研究趋势进行了展望。
张福[6]2012年在《水泥厂窑尾框架结构抗震性能分析》文中提出水泥厂窑尾框架结构具有高柔结构的特点，国内尚无针对此类建筑结构的规范或规程，其设计一般参照高层民用建筑进行，但是此类工业特种结构与民用高层建筑结构在抗震性能方面有很大的差异。目前国内针对高烈度地区水泥厂窑尾框架结构研究还比较少。本文以已建成的某9度抗震设防的4500t/d新型干法水泥生产线窑尾钢管混凝土框架为研究对象，以数值模拟为主要手段，开展了以下工作。首先，介绍了结构的工程概况、荷载工况，采用有限元软件ANSYS进行了结构设计计算，分析了杆件内力分布和变形。结果表明，该结构杆件承载力、变形满足相关规范要求。其次，采用弹塑性时程分析法，考虑材料非线性、几何非线性和单元失效，利用显示动力软件LS-DYNA分析了结构在罕遇地震作用下的响应，探讨了竖向地震作用、柱脚形式对结构响应的影响，基于结构地震响应对结构体系进行了优化。结果表明：该结构体系具有良好的抗震性能；竖向地震作用对结构的影响不可忽略；与刚接柱脚相比，采用铰接柱脚结构侧向位移显着增加，对下部结构的影响比上部结构更为显着。最后，采用数值分析方法分析了该窑尾结构典型梁柱节点的抗震性能，对节点单调加载下的承载力、低周往复荷载作用下的延性以及耗能能力等指标进行了比较分析。结果表明，加强环式钢管混凝土节点表现出典型强柱弱梁型节点的特征，节点具有良好的滞回耗能能力。
王水清[7]2010年在《防屈曲耗能支撑钢管混凝土组合框架抗震性能研究》文中提出抗侧力体系是高层建筑结构选型的关键因素之一。普通中心支撑和偏心支撑体系能为结构提供较大的抗侧移刚度。但是都以结构本身耗能为代价,在1994年的北岭地震和1995年的阪神地震中,这种体系的结构由于支撑的反复受压而使得震害加剧。为了改善普通支撑的屈曲性能,使其在地震作用下,不发生侧向屈曲,人们提出了一种新的可以避免屈曲的防屈曲耗能支撑。防屈曲耗能支撑是在普通支撑外围设置约束套管,抑制其受压时的屈曲而不限制自由伸缩,实现无论受压还是受拉都表现为全截面屈服。采用防屈曲耗能支撑的钢管混凝土—钢梁组合框架体系具有很好的耗能能力和延性,目前在美国和日本有日益广泛的应用趋势,在我国个别工程中也开始应用,但对其性能研究还相对较少。本文结合防屈曲耗能支撑在钢管混凝土—钢梁组合框架的应用,从理论推导和有限元数值分析着手,对该类组合结构的抗震性能进行了研究。(1)从防屈曲耗能支撑的组成出发,通过整体和局部稳定分析得出约束套管刚度和承载力、内核支撑构件组成要素应满足的条件,并通过内核变形推导出合适的间隙,提出了防屈曲耗能支撑的设计方法,供工程应用参考。(2)综合考虑各种因素,利用有限元软件ANSYS对一字形和十字形支撑构件的受力全过程进行了仿真模拟,考察了约束比、内核构件的宽厚比、初始缺陷、连接段长细比及宽厚比、间隙等参数对支撑性能的影响,提出了各参数的合理取值。(3)将此种支撑应用于框架中,对防屈曲耗能支撑框架的抗震性能作了进一步的研究,采用SAP2000软件对普通支撑框架和防屈曲耗能支撑框架的周期振型进行了分析,通过弹塑性时程分析方法对两种支撑框架的动力性能及支撑对柱附加轴力的影响等进行了对比,最后用静力弹塑性分析通过性能点来检验结构的抗震能力。
付博啸[8]2012年在《多层钢管混凝土框架结构抗震性能研究》文中研究说明钢管混凝土结构在工程领域得到了迅速的发展和广泛的应用，尤其是近年来地震灾害频发，使得深入研究钢管混凝土结构的抗震性能变的越来越重要。本文采用数值模拟方法，对多层、高层钢管混凝土框架结构进行了抗震性能研究，具体进行了以下几方面的工作：(1)选取合理的材料本构模型、单元类型，考虑钢管与混凝土之间的粘结滑移性能，考虑材料非线性和几何非线性，利用ABAQUS有限元软件建立了基于叁维单元的钢管混凝土框架结构静力分析模型，并分别对一层一跨圆、方钢管混凝土柱-钢梁平面框架进行了模拟，从而验证建模方式的合理性。(2)基于上述建模方法，利用ABAQUS建立了叁层两跨圆、方钢管混凝土柱-钢梁平面框架静力分析模型并进行模拟计算，得到钢管混凝土框架结构在单调加载下的荷载-位移(P-Δ)曲线并与试验曲线进行对比，系统分析了该类结构在单调加载下的力学性能、破坏机理和框架的延性。(3)详细介绍了高层钢管混凝土框架进行动力特性分析和动力时程分析的理论基础，论述了利用ABAQUS进行建模分析时需要处理的关键性问题。通过对其他学者完成的地震模拟振动台试验的数值模拟，得出结构的模态反应和位移反应，并与试验结果进行对比，验证了建模方式的合理性。(4)对设计的一幢13层方钢管混凝土框架(S-CFST)结构进行了多遇地震下的弹性时程分析，研究了方钢管混凝土框架结构在多遇地震下的位移反应和加速度反应，并对采用统一式方法和分离式方法处理钢管混凝土柱时的计算结果进行了比较。按照与S-CFST结构承载力相等、含钢率相近的原则设计了一幢圆钢管混凝土框架(C-CFST)结构，并进行了罕遇地震下的弹塑性时程分析，对比研究了S-CFST结构和C-CFST结构在罕遇地震下的位移反应和加速度反应。
龚万莉[9]2014年在《钢管混凝土格构柱—钢梁组合框架抗震性能分析》文中进行了进一步梳理摘要：钢管混凝土格构柱既具有钢管混凝土柱的材料优势,又具有格构柱的截面优势,因而广泛应用于高层、超高层建筑和大跨度桥梁结构中,但就目前的情况来看,国内外对于钢-混凝土组合框架的抗震性能研究多集中于单肢柱,对钢管混凝土格构式柱探讨较少,不便于这种具有明显优势的结构形式进行推广应用。为了全面掌握钢管混凝土格构柱-钢梁组合框架的抗震性能,利用有限元软件ABAQUS本文主要研究了如下内容：(1)对钢管混凝土格构柱-钢梁平面框架进行反复荷载作用下的滞回性能分析,将计算结果与试验结果进行对比,验证该模型的可靠性。考察轴压比、含钢率和梁柱线刚度比对结构滞回性能的影响,结果表明,随着轴压比的增大,结构的极限承载力降低,延性变差,耗能能力下降,而含钢率和梁柱线刚度比的影响规律则与之相反。(2)对两层两跨钢管混凝土格构柱-钢梁组合框架进行模态分析,考察含钢率和梁柱线刚度比对结构各阶自振频率的影响,通过分析前六阶阵型可知,该结构符合规范相关规定。(3)在模态分析的基础上,对上述结构进行地震下的动力时程分析,比较了不同单向地震波输入以及不同构造参数(轴压比、含钢率和梁柱线刚度比)下结构地震响应的差异。结果表明,随着含钢率、梁柱线刚度比的增大,结构的地震响应逐渐减小,减小幅度趋于平缓,而增大轴压比,结构的地震响应呈现先减小后增大的趋势。(4)基于有限元分析结果,综合考虑结构整体性价比,在实际工程中建议钢管混凝土格构柱-钢梁组合框架的含钢率取8%-12%,梁柱线刚度比取0.6-1.0。
周振[10]2008年在《钢管混凝土柱框架核心筒结构抗震性能的研究》文中认为钢管混凝土(CFST)是钢管和混凝土两种物质组成的组合材料。由于它的特殊性,工程中钢管混凝土大多运用于受压构件柱。钢管混凝土柱是混凝土和钢材两种材料的理想组合,经济效益也非常突出。对于钢管混凝土柱构件的理论研究及计算运用也已成熟。本文在过去研究的基础上,运用“钢管混凝土统一理论”,对钢管混凝土柱在框架核心筒结构体系(高层及超高层建筑结构)中的抗震性能作了进一步的探讨。本文的研究内容包括以下叁部分:(1)将钢筋混凝土柱用不同的等效方法等效成钢管混凝土柱,对等效后的钢筋混凝土柱在框架核心筒结构体系中在相同地震作用下表现出来的性能做评价分析。针对钢管混凝土柱在框架核心筒结构中的具体运用,分析此种结构满足何种条件,钢管混凝土才能发挥它的延性好和抗震性能优越的特性。(2)采用有限元分析软件ETABS,依据有限元理论,把由钢管混凝土柱构成的框架核心筒结构与钢筋混凝土柱构成的框架核心筒结构建立两种计算模型,进行抗震性能的对比。首先,对两种结构模型进行模态分析,比较结构自振特性的变化;然后,采用振型分解反应谱方法对结构进行弹性分析,以及采用时程分析方法对结构进行弹塑性计算分析。结果证明了钢管混凝土在高层,甚至是超高层结构中其承载能力、变形特性、耗能能力等抗震性能方面的优点。(3)采用非线性静力弹塑性分析方法(Pushover),对两种结构模型进行了单方向加载的结构受力分析和循环加载地震作用下的损伤性能分析。再一次证明了钢管混凝土柱在整体结构中有较好的抗震性能。
参考文献：
[1]. 钢管混凝土减震框架结构抗震性能研究[D]. 张杰标. 广东工业大学. 2013
[2]. 轴压比对组合框架抗震性能影响的试验研究与理论分析[D]. 刘海峰. 中南大学. 2010
[3]. 钢管混凝土框架结构弹塑性时程分析[D]. 王军. 兰州理工大学. 2011
[4]. 高烈度区方钢管砼组合框架-RC剪力墙结构抗震性能分析[D]. 方雨. 昆明理工大学. 2017
[5]. 钢管混凝土柱—钢梁组合框架抗震性能试验研究进展[J]. 刘振勇, 郭智刚. 应用技术学报. 2018
[6]. 水泥厂窑尾框架结构抗震性能分析[D]. 张福. 天津大学. 2012
[7]. 防屈曲耗能支撑钢管混凝土组合框架抗震性能研究[D]. 王水清. 湖南大学. 2010
[8]. 多层钢管混凝土框架结构抗震性能研究[D]. 付博啸. 兰州理工大学. 2012
[9]. 钢管混凝土格构柱—钢梁组合框架抗震性能分析[D]. 龚万莉. 中南大学. 2014
[10]. 钢管混凝土柱框架核心筒结构抗震性能的研究[D]. 周振. 西南交通大学. 2008
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