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不同节点域强度H型钢柱梁节点力学性能分析

应用基础与工程科学学报 2020年第5期28卷 1212-1223页

作者：包恩和赵亚涛虞爱平广西新能源与建筑节能重点实验室广西桂林541004 贵州省岩土力学与工程安全重点实验室贵州贵阳550025

针对节点域强度变化对H型钢柱梁节点力学性能影响的不明确性,本文以节点域强度为主要研究参量,制作5组H型钢柱梁节点试件,通过加载试验和有限元分析,研究不同节点域强度试件(模型)的承载力、刚度、变形、应变及变形贡献率等性能.结果表... 详细信息

针对节点域强度变化对H型钢柱梁节点力学性能影响的不明确性,本文以节点域强度为主要研究参量,制作5组H型钢柱梁节点试件,通过加载试验和有限元分析,研究不同节点域强度试件(模型)的承载力、刚度、变形、应变及变形贡献率等性能.结果表明:随着节点域强度提升,试件的最大承载力和初始刚度增大,但是变形能力下降;Rpb<0.8时,试件变形主要集中在节点域;而节点域强度最高的试件,其梁变形最大,梁翼缘和腹板在过焊孔附近出现应变集中;且随着节点域强度增大,分析模型的梁腹板承担剪力增大,梁翼缘承担剪力减小,但是梁分担的剪力比例增加;当模型处于弹性状态时,梁的变形贡献率比节点域大;而模型塑性变形后,Rpb<0.8的模型中,节点域的变形贡献率更大,其他模型中梁的变形贡献率更大.

关键词：钢结构柱梁节点节点域节点域与梁强度比试件塑性变形变形贡献率

BRB水平力分担率对高层屈曲约束支撑钢框架抗震性能影响研究

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地震工程与工程振动 2019年第3期39卷 195-204页

作者：曹邕生包恩和广州大学土木工程学院广东广州510006 桂林理工大学土木与建筑工程学院广西桂林541004

本文按照结构刚度相近、重量相近的思路设计了5组BRB水平力分担率β分别为20%、30%、40%、50%和60%的高层屈曲约束支撑钢框架结构模型,并对模型进行弹塑性静力推覆分析及弹塑性时程分析,研究BRB水平力分担率β对高层屈曲约束支撑钢框架... 详细信息

本文按照结构刚度相近、重量相近的思路设计了5组BRB水平力分担率β分别为20%、30%、40%、50%和60%的高层屈曲约束支撑钢框架结构模型,并对模型进行弹塑性静力推覆分析及弹塑性时程分析,研究BRB水平力分担率β对高层屈曲约束支撑钢框架抗震性能的影响。研究结果表明:(1)β=20%的结构,BRB屈服早,承载力较小,滞回耗能效果有限;β=30%~40%的结构,BRB屈服早,承载力较大,滞回耗能性能好;β=50%~60%的结构,BRB承载力大,下部楼层BRB屈服较早,滞回性能好,上部楼层BRB屈服晚,滞回性能差。(2)当结构层间位移角未超过1/50时,层间位移较大区域主要在中间楼层或中低部楼层。当结构层间位移角超过1/50时,高β值结构的下部楼层刚度迅速下降,变形增大明显。(3)罕遇地震下,随着结构β值的升高,结构上部楼层、中间楼层BRB的延性比μ及塑性延性比η会出现不同程度的下降,β值越大,楼层越高,下降越明显,而不同β值的结构下部楼层BRB的μ及η变幅较小。(4)对于高层BRB钢框架结构,工程中建议将BRB的水平率分担率β设计为30%~40%。

关键词：屈曲约束支撑 BRB水平力分担率抗震性能弹塑性静力分析弹塑性时程分析

基于能量平衡规律研究低层钢框架结构损伤分布机理

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应用基础与工程科学学报 2017年第2期25卷 332-346页

作者：包恩和曹邕生周月娥桂林理工大学广西岩土力学与工程重点实验室广西桂林541004

针对低层钢框架损伤分布机理不明确,以钢框架的强柱系数、柱脚形式及首层剪重比为主要研究参量,建立16个典型低层钢框架模型;通过强震作用下的弹塑性时程分析,基于能量平衡原理研究低层钢框架楼层以及构件的损伤分布机理.研究结果表明:... 详细信息

针对低层钢框架损伤分布机理不明确,以钢框架的强柱系数、柱脚形式及首层剪重比为主要研究参量,建立16个典型低层钢框架模型;通过强震作用下的弹塑性时程分析,基于能量平衡原理研究低层钢框架楼层以及构件的损伤分布机理.研究结果表明:罕遇地震输入能量的80%以上靠钢框架构件塑性变形来吸收;低层钢框架首层变形集中,为防止首层破坏,柱脚刚接时强柱系数要求1.7以上,柱脚铰接时,建议强柱系数大于2.当强柱系数大于3时,各层层间位移分布基本均匀,然而刚接梁地震需求性能增大,在设计中对梁高的控制及梁柱节点连接的工艺要求较高.

关键词：低层钢框架强柱系数输入能量速度换算值累积塑性延性比

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多层屈曲约束斜撑钢框架抗震性能研究

同济大学学报（自然科学版） 2016年第4期44卷 512-519页

作者：陈宜虎赵艳林包恩和张敏广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 桂林理工大学土木与建筑工程学院广西桂林541004 桂林理工大学博文管理学院广西桂林541006

为研究多层屈曲约束斜撑钢框架(buckling restrained braced frame,BRBF)的弹塑性动力性能,采用刚接与铰接两种形式的模型为研究对象,以屈曲约束斜撑(buckling restrained brace,BRB)水平力分担率平均值β和首层剪重比CB为主要研究参数... 详细信息

为研究多层屈曲约束斜撑钢框架(buckling restrained braced frame,BRBF)的弹塑性动力性能,采用刚接与铰接两种形式的模型为研究对象,以屈曲约束斜撑(buckling restrained brace,BRB)水平力分担率平均值β和首层剪重比CB为主要研究参数,通过弹塑性动力二阶非线性分析,探讨了BRBF结构的抗震性能.结果表明:在设防烈度地震下最大层间位移各层分布较均匀;罕遇和特大地震下,刚接模型除首层和顶层外各层集中,铰接模型因柱脚铰接首层特别大,另外受第二振型影响中上层也较大.强震作用下,β≈30%时,结构以剪切变形为主,第一振型卓越;β≈60%时,第二振型参与;β≈90%时,第二振型卓越.结构基本周期一定时,β值大小不影响地震输入总能量;模型基本周期相近时,结构等效速度VE基本相等;同时,β值可从结构弹性基本周期以及地震波弹性体系能量谱中得到推算,再次验证了基于能量平衡抗震设计法的有效性.

关键词：屈曲约束斜撑水平力分担率平均值高阶振型构件需求性能能量设计法

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多层屈曲约束支撑钢框架抗震性能研究

结构工程师 2013年第6期29卷 98-105页

作者：包恩和陈宜虎桂林理工大学广西矿冶与环境科学实验中心桂林541004 广西大学土木建筑工程学院南宁530004 桂林理工大学博文管理学院桂林541006

为明确强震下多层屈曲约束支撑钢框架结构的层反应值与屈曲约束支撑的水平力分担率β的对应关系,以屈曲约束支撑的水平力分担率β为主要研究参数建立6个模型,进行了二阶非线性时程分析.分析表明,各模型的各层层间剪切位移及各层最大层... 详细信息

为明确强震下多层屈曲约束支撑钢框架结构的层反应值与屈曲约束支撑的水平力分担率β的对应关系,以屈曲约束支撑的水平力分担率β为主要研究参数建立6个模型,进行了二阶非线性时程分析.分析表明,各模型的各层层间剪切位移及各层最大层间位移比值跟地震强度无关,β为20％～ 30％模型的各层比值相近,而β为40％～ 90％模型的各层比值有上部层小、低部层大的趋势,且β值越大这种现象越明显,其比值大小与β值成反比关系.各模型的各层支撑分担的剪力和各层最大层剪力比值大小与β值成正比关系.

关键词：层反应值 BRB水平力分担率β 屈曲约束支撑钢框架

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露出型钢柱脚低多层钢框架结构动力响应机理

江苏大学学报（自然科学版） 2018年第4期39卷 478-484页

作者：包恩和王天成孙凌云桂林理工大学土木与建筑工程学院广西桂林541004 广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 贺州学院建筑工程学院广西贺州542899

针对露出型钢柱脚低多层钢框架动力响应机理不明确,首先定义考虑变动轴力影响的露出型钢柱脚滑移型滞回曲线模型;以框架形状、露出型钢柱脚强度系数为主要研究参量,建立13个低多层规则钢框架模型;通过弹塑性时程分析,研究动力响应.研究... 详细信息

针对露出型钢柱脚低多层钢框架动力响应机理不明确,首先定义考虑变动轴力影响的露出型钢柱脚滑移型滞回曲线模型;以框架形状、露出型钢柱脚强度系数为主要研究参量,建立13个低多层规则钢框架模型;通过弹塑性时程分析,研究动力响应.研究结果表明:随着露出型钢柱脚强度系数变小,各模型首层位移角增大,而第2层层间位移角减小;露出型钢柱脚强度系数≤0.6时,3层规则钢框架模型首层变形集中较大,6层规则钢框架模型最大层间位移分布较均匀;3层模型塑性变形能量主要集中于首层梁端,6层规则钢框架模型塑性变形能量向各层趋于均匀分布;露出型钢柱脚动力响应滞回曲线的形状和屈服弯矩等较好地吻合所提出的露出型钢柱脚滑移型滞回曲线模型.

关键词：露出型钢柱脚滑移型滞回曲线模型强度系数非线性时程分析动力响应

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地震时家具与墙相互作用关系的试验研究

结构工程师 2014年第3期30卷 181-186页

作者：包恩和陈宜虎邹雪广西岩土力学与工程重点实验中心、桂林理工大学桂林 541004 桂林理工大学博文管理学院桂林541006

通过振动台试验,以松木制模型的尺寸、模型与墙体之间的间距以及试验加载的频率、加速度等为主要参数,着重研究:1家具与墙体之间的距离对两者相互作用的影响;2家具滑移、移动与墙体之间相互作用和试验加载的频率、加速度等之间的关系;3... 详细信息

通过振动台试验,以松木制模型的尺寸、模型与墙体之间的间距以及试验加载的频率、加速度等为主要参数,着重研究:1家具与墙体之间的距离对两者相互作用的影响;2家具滑移、移动与墙体之间相互作用和试验加载的频率、加速度等之间的关系;3家具尺寸对家具滑移、移动等的影响。试验结果表明:模型与墙体发生碰撞后,其滑移量随试验加载频率减小而明显增加;试验加载频率高时,模型的移动量较小,将家具模型与墙体离开一定距离后可以防止两者之间发生碰撞;与碰撞体碰撞后的模型的滑移量最大值为单体滑移量最大值的2倍以上。

关键词：家具滑移墙壁振动台实验

中日美多层屈曲约束支撑钢框架动力抗震性能比较研究

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科技通报 2015年第9期31卷 97-102,115页

作者：付曌宇黄美玲包恩和桂林理工大学广西矿冶与环境科学实验中心广西桂林541004 中建六局第三建筑工程有限公司天津300000

根据中日美抗震设计规范建立典型多层屈曲约束支撑框架研究模型,通过结构形式、屈曲约束支撑的水平力分担率β和屈曲约束支撑框架首层剪重比CB为模型主要研究参数;并且通过弹塑性时程分析层反应值与屈曲约束支撑需求性能,进而比较中国... 详细信息

根据中日美抗震设计规范建立典型多层屈曲约束支撑框架研究模型,通过结构形式、屈曲约束支撑的水平力分担率β和屈曲约束支撑框架首层剪重比CB为模型主要研究参数;并且通过弹塑性时程分析层反应值与屈曲约束支撑需求性能,进而比较中国、日本及美国钢框架的抗震设计方法;研究结果如下:(1)各模型各层层间位移角反应值R,多遇地震时R<0.75%、设防烈度地震时R<1.0%以及罕遇地震时R<1.5%,屈曲约束支撑钢框架结构具有很强的减震性能。(2)最大层剪力反应值分布形式,多遇地震时跟中日美规范静力推倒分析设计层剪力分布形式比较无明显差异。设防烈度地震、罕遇地震时,β=30%的CJ模型,日本规范Ai分布形式各层剪力计算值,能够较准确的评价强震作用下层剪力分布形式;中国和美国规范计算的各层剪力值分布形式接近强震作用下层剪力分布形式。Β=80%的US模型,最大层剪力地震反应值分布形式跟中日美规范计算的各层剪力值分布形式比较,4层以下无明显差异;4层以上地震反应值远大于静力计算层剪力值。

关键词：钢框架结构形式屈曲约束支撑水平力分担率β 抗震设计规范弹塑性时程分析

高β值的多层屈曲约束支撑钢框架结构设计层剪力分布研究

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建筑钢结构进展 2015年第3期17卷 39-46页

作者：陈宜虎赵艳林包恩和邢心魁广西大学土木建筑工程学院南宁530004 桂林理工大学博文管理学院广西桂林541006 桂林理工大学土木与建筑工程学院广西桂林541004

为了研究多层屈曲约束支撑钢框架(Buckling Restrained Braced Frame,简称BRBF)在屈曲约束支撑(Buckling Restrained Brace,简称BRB)分担率β值较高时,层剪力的优化分布,对β值约为0.9的框架振动模型(MF)和质点系振动模型(MS-0、MS-1和M... 详细信息

为了研究多层屈曲约束支撑钢框架(Buckling Restrained Braced Frame,简称BRBF)在屈曲约束支撑(Buckling Restrained Brace,简称BRB)分担率β值较高时,层剪力的优化分布,对β值约为0.9的框架振动模型(MF)和质点系振动模型(MS-0、MS-1和MS-2)进行弹塑性时程分析,研究其层剪力、层间位移角、最大倾覆弯矩及支撑固定柱的地震响应。研究结果如下:β值较高时,MF层响应值,中低楼层与质点系振动模型吻合较好,上部楼层接近质点系振动模型MS-1和MS-2。采用静力推倒法进行抗震设计时,修正底部剪力法的F1i和F2i模型分析结果与实际情况更吻合。用底部剪力法设计高β值的BRBF,存在结构柱的地震静力等效值被低估的可能性,有一定程度的安全隐患。在强震作用下,第2振型卓越,上部楼层层反应值较大。

关键词：设计层剪力分布框架振动模型质点系振动模型层反应值