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防屈曲支撑-RC框架新型开孔钢板剪力键连接节点抗震性能研究

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工程力学 2022年第6期39卷 110-121页

作者：白久林冯明富李文学陈辉明刘明辉金双双山地城镇建设与新技术教育部重点实验室(重庆大学) 重庆400045 重庆大学土木工程学院重庆400045 重庆交通大学土木工程学院重庆400074

防屈曲支撑(BRB)作为一种优良的耗能构件,广泛应用于工程结构。在钢筋混凝土(RC)框架结构中布置防屈曲支撑时,支撑与梁柱节点的连接往往是结构抗震设计的重点和难点。传统的连接方式为节点板与梁柱混凝土中的预埋件焊接,再与BRB直接相... 详细信息

防屈曲支撑(BRB)作为一种优良的耗能构件,广泛应用于工程结构。在钢筋混凝土(RC)框架结构中布置防屈曲支撑时,支撑与梁柱节点的连接往往是结构抗震设计的重点和难点。传统的连接方式为节点板与梁柱混凝土中的预埋件焊接,再与BRB直接相连。然而,框架作用产生的开合效应和地震动引起的往复荷载容易使焊缝疲劳撕裂,从而导致节点连接破坏。为此,该文提出了开孔钢板剪力键(PBL)整体式连接节点,并将其应用于BRB-RC框架结构中。基于泛应力法,给出了节点板和PBL的设计方法。以此为基础,开展了BRBRC框架结构的节点设计,进行了节点的有限元模拟和试验分析。研究结果表明:BRB与RC梁柱的连接节点承载力强,塑性铰转移到节点板边缘以实现损伤可控,BRB的承载-耗能性能得到了充分发挥;该新型节点连接形式安全、可靠,可显著提升结构的抗震性能。

关键词：防屈曲支撑 PBL 节点板 RC框架抗震性能

防屈曲支撑加固钢筋混凝土框架的实用设计方法

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工程力学 2018年第3期35卷 151-158页

作者：张家广吴斌赵俊贤太原理工大学建筑与土木工程学院太原030024 山西建筑工程(集团)总公司太原030009 结构工程灾变与控制教育部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广州510641

防屈曲支撑可以显著减小地震作用下钢筋混凝土框架的层间变形需求,该文提出一种新的防屈曲支撑加固钢筋混凝土框架实用设计方法,以实现在增设防屈曲支撑的同时避免对构造措施不满足现行抗震设计规范要求的主体结构构件逐个进行局部加固... 详细信息

防屈曲支撑可以显著减小地震作用下钢筋混凝土框架的层间变形需求,该文提出一种新的防屈曲支撑加固钢筋混凝土框架实用设计方法,以实现在增设防屈曲支撑的同时避免对构造措施不满足现行抗震设计规范要求的主体结构构件逐个进行局部加固这一抗震加固目标。首先提出层间承载力最薄弱柱和层间最弱塑性铰抗震思路来分别解决小震下结构构件承载力设计问题和大震下结构层间变形验算问题;然后给出了设计方法的具体设计流程;最后,将设计方法应用于一栋图书馆阅览楼抗震加固设计中,分析结果表明防屈曲支撑加固框架结构的承载力和层间变形均满足现行抗震规范要求,验证了提出的结构实用设计方法的有效性。研究成果可为防屈曲支撑加固钢筋混凝土结构的初步设计提供参考。

关键词：防屈曲支撑钢筋混凝土框架抗震加固实用设计方法层间变形

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防屈曲支撑组合框架结构的概率抗震性能分析

建筑结构 2022年第S01期52卷 1023-1027页

作者：孙建波贾明明哈尔滨工业大学建筑设计研究院有限公司哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090

为了研究防屈曲支撑与钢管混凝土组合框架组成的新型高效抗震结构体系的抗震性能,利用有限元分析软件OpenSEES建立了防屈曲支撑钢管混凝土组合框架分析模型,建立防屈曲支撑钢管混凝土组合框架结构的整体抗震能力的极限状态方程,绘制结... 详细信息

为了研究防屈曲支撑与钢管混凝土组合框架组成的新型高效抗震结构体系的抗震性能,利用有限元分析软件OpenSEES建立了防屈曲支撑钢管混凝土组合框架分析模型,建立防屈曲支撑钢管混凝土组合框架结构的整体抗震能力的极限状态方程,绘制结构在各种破坏状态下条件失效概率的结构概率抗震能力曲线,将防屈曲支撑钢骨混凝土组合框架结构的概率抗震能力曲线与组合框架结构进行对比,发现防屈曲支撑钢管混凝土组合框架结构的概率抗震能力曲线均在组合框架结构的概率抗震能力曲线的右方,表明防屈曲支撑钢管混凝土组合框架的抗震能力高于组合框架的抗震能力,新型防屈曲支撑能够与钢管混凝土协同作用,安装防屈曲支撑可显著提高组合框架结构的抗震性能,充分利用二者的耗能能力。

关键词：防屈曲支撑钢管混凝土柱组合框架抗震性能概率抗震能力

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新型分形防屈曲支撑参数设计及受力性能

吉林大学学报（工学版） 2022年第7期52卷 1607-1619页

作者：罗小博宋彧王腾金子秋谢国鑫兰州理工大学土木工程学院兰州730050 潍坊科技学院建筑与艺术学院山东潍坊262700

为克服传统钢筋混凝土防屈曲支撑自重大、制作成本高及施工速度慢等众多缺点,亟需寻找一种轻型、高强、成本低、耗能大、便于安装、易更换的全钢防屈曲支撑。受其他学者对防屈曲支撑核心单元削弱的研究基础上的启发,本文结合分形Mandelb... 详细信息

为克服传统钢筋混凝土防屈曲支撑自重大、制作成本高及施工速度慢等众多缺点,亟需寻找一种轻型、高强、成本低、耗能大、便于安装、易更换的全钢防屈曲支撑。受其他学者对防屈曲支撑核心单元削弱的研究基础上的启发,本文结合分形Mandelbrot函数,利用MATLAB构思出一种新型的分形防屈曲支撑雏形;借助ABAQUS软件,对比分析了分形防屈曲支撑较传统屈曲支撑、分形屈曲支撑及传统防屈曲支撑的优越性;对部分界面及全界面约束型分形防屈曲支撑的分形维数、长宽比、宽厚比、间厚比及外约束钢板厚度各参数设计进行了对比分析,选出了最优耗能试件,并通过试验采集了一些真实数据对其加以验证,为后续工程加固研究与应用提供了理论依据和设计新思路。研究结果表明:分形屈曲支撑较传统屈曲支撑应力分散,端部连接处应力、位移亦较小,后期由于削弱部位在外力作用下多点逐渐屈服,耗能性较好;分形防屈曲支撑较传统防屈曲支撑(TR-0)耗能性良好,可提高5.11%~8.97%;全界面外约束分形屈曲支撑(FD-1)较部分界面外约束分形屈曲支撑(FD-2)的核心单元受力更加分散,滞回曲线较饱满,耗能效果更佳。

关键词：结构加固防屈曲支撑分形参数设计工程应用

防屈曲支撑-钢筋混凝土框架结构基于能量平衡的抗震塑性设计

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建筑结构学报 2017年第1期38卷 125-134页

作者：白久林金双双欧进萍重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045 重庆大学土木工程学院重庆400045 重庆交通大学土木工程学院重庆400074 哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

为确定防屈曲支撑在结构中的布置方式以使结构抗震性能充分发挥,提出了基于能量平衡的防屈曲支撑-钢筋混凝土框架结构抗震塑性设计方法。构建了结构的"强柱弱梁"整体屈服机制,采用侧力比将总结构体系离散为防屈曲支撑体系和纯框架体系,... 详细信息

为确定防屈曲支撑在结构中的布置方式以使结构抗震性能充分发挥,提出了基于能量平衡的防屈曲支撑-钢筋混凝土框架结构抗震塑性设计方法。构建了结构的"强柱弱梁"整体屈服机制,采用侧力比将总结构体系离散为防屈曲支撑体系和纯框架体系,并建立了结构的双线性能力曲线。基于能量平衡方法计算结构的设计基底剪力并分别得到支撑体系和框架体系的设计侧向力,进而完成支撑的截面设计。按照塑性内力分配机制和考虑支撑屈服后性能,计算梁柱构件内力需求。以一幢5层结构为例,分别设计了不同侧力比的14个结构模型,对比了基底剪力、防屈曲支撑面积和梁柱钢筋用量等。通过22条地震波下的弹塑性时程分析,研究了不同侧力比结构的最大层间位移角、屈服机制、楼层剪力比、支撑最大位移延性、累积位移延性和结构残余层间位移角。分析结果表明:所提出的方法能实现结构的预期失效模式,并满足结构的抗震性能要求,并建议设计侧力比选取在0.3~0.5之间。

关键词：钢筋混凝土框架结构防屈曲支撑能量平衡塑性设计地震失效模式侧力比

一种抗震性能化设计方法及在防屈曲支撑钢框架结构中的应用

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工程力学 2022年第11期39卷 63-72页

作者：邱灿星杜修力北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

该文围绕防屈曲支撑钢框架结构提出了一种新的抗震性能化设计方法。在选取性能目标时,为了兼顾建筑中结构主体和非结构成分的地震安全,该方法选取了峰值层间位移角、峰值楼面加速度和残余层间位移角共同作为性能目标。以等效单自由度体... 详细信息

该文围绕防屈曲支撑钢框架结构提出了一种新的抗震性能化设计方法。在选取性能目标时,为了兼顾建筑中结构主体和非结构成分的地震安全,该方法选取了峰值层间位移角、峰值楼面加速度和残余层间位移角共同作为性能目标。以等效单自由度体系的弹塑性时程分析计算结果进行参数分析,掌握防屈曲支撑钢框架结构随基本周期和强度折减系数变化的地震响应规律;根据结构动力学理论将单自由度体系的计算结果推广至多自由度体系;基于此发展出一种新的抗震性能化设计方法。为演示和论证该方法的有效性,该文选取了一栋六层防屈曲支撑钢框架结构的基准模型进行抗震设计,并开展一组地震动作用下的弹塑性时程分析。抗震性能评估的结果表明:由该方法设计的结构能够较好地同时满足多个设计目标的要求。该文的设计方法对于其他类型结构的抗震设计也具有一定的借鉴价值。

关键词：抗震性能化设计防屈曲支撑钢框架弹塑性时程分析残余变形

近断层地震下大跨度铁路钢桁架拱桥减震技术研究

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振动与冲击 2023年第4期42卷 95-105页

作者：江辉宋光松刘展铄郭辉卢文良周勇政曾聪北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 北京市轨道交通线路安全与防灾工程技术研究中心北京100044 交通运输部规划研究院北京100028 中国铁道科学研究院集团有限公司北京100081 高速铁路轨道技术国家重点实验室北京100081 中国铁路经济规划研究院有限公司北京100038

以我国某主跨400 m的铁路钢桁架拱桥为工程背景,采用低频速度脉冲叠加高频记录底波的方法合成近断层脉冲型地震动开展动力时程分析,研究了大跨度铁路钢桁架拱桥的响应特性及纵、横桥向减震技术。结果表明,近场脉冲型强震作用下,各构件... 详细信息

以我国某主跨400 m的铁路钢桁架拱桥为工程背景,采用低频速度脉冲叠加高频记录底波的方法合成近断层脉冲型地震动开展动力时程分析,研究了大跨度铁路钢桁架拱桥的响应特性及纵、横桥向减震技术。结果表明,近场脉冲型强震作用下,各构件的响应较未考虑脉冲效应时明显增大,交界墩墩底及横梁、引桥墩墩底等截面破坏严重,支座破坏严重,梁台存在碰撞风险。全桥布置摩擦摆支座可降低主拱应力,但无法有效控制桥墩弯矩响应,且会放大梁端位移;“摩擦摆支座+黏滞阻尼器”的纵桥向减震方案可使主拱应力、交界墩底弯矩、梁端位移分别下降28.53%,63.23%,22.52%,减震效果明显;横桥向增设防屈曲支撑可大幅减小桥墩横梁地震响应,交界墩下、中横梁弯矩降幅分别达58.89%, 62.48%。采用上述组合减震措施可提升桥梁的整体抗震性能,满足抗震设防要求,可供同类型桥梁的减震设计参考。

关键词：大跨度铁路钢桁架拱桥近断层脉冲型地震动地震响应特性减震技术摩擦摆支座黏滞阻尼器防屈曲支撑

面向时变阻尼比-位移双目标的防屈曲支撑减震体系设计方法

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振动工程学报 2022年第3期35卷 663-673页

作者：吴山何浩祥陈易飞北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室北京100124

附加阻尼比是消能减震体系设计中的重要性能参数,传统方法采用阻尼器滞回耗能和减震体系总应变能的比值作为量化结果,并通常采用双线性模型计算防屈曲支撑滞回耗能,计算精度较低。采用积分方法推导能够精确反映阻尼器滞回性能的Bouc-We... 详细信息

附加阻尼比是消能减震体系设计中的重要性能参数,传统方法采用阻尼器滞回耗能和减震体系总应变能的比值作为量化结果,并通常采用双线性模型计算防屈曲支撑滞回耗能,计算精度较低。采用积分方法推导能够精确反映阻尼器滞回性能的Bouc-Wen模型的滞回能量显式化解析表达式,并提出分别基于应变能法和模态阻尼耗能法的时变附加阻尼比计算方法。为了准确控制减震体系的阻尼比,将减震体系层间位移角不超限和附加有效阻尼比作为控制目标,阻尼器的布置方案和阻尼力的大小作为设计变量,提出面向阻尼比-位移双目标的减震体系设计方法和流程。对一钢混框架减震体系进行迭代设计和分析,确定计算时变滞回能量的合理时段长度,并对不同的时变阻尼比计算方法进行比较。结果表明:基于应变能法的附加阻尼比偏大,不利于结构安全,建议采用模态阻尼耗能法的平均值表征附加有效阻尼比。

关键词：耗能减震附加有效阻尼比应变能法模态阻尼耗能法防屈曲支撑

防屈曲支撑-混凝土框排架结构抗震试验及设计建议

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北京工业大学学报 2020年第8期46卷 879-891页

作者：黄金高向宇周建军王勇强曾圳杰王富民北京工业大学建筑工程学院北京100124 中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司发电事业部北京100120

为了研究防屈曲支撑-混凝土框排架结构的抗震性能,以某双跨框架和排架组成的钢筋混凝土火电厂主厂房为原型,设计制作了一榀四层防屈曲支撑-钢筋混凝土框排架结构试件,通过水平静力反复加载试验,研究其裂缝开展及损伤机制、滞回曲线、刚... 详细信息

为了研究防屈曲支撑-混凝土框排架结构的抗震性能,以某双跨框架和排架组成的钢筋混凝土火电厂主厂房为原型,设计制作了一榀四层防屈曲支撑-钢筋混凝土框排架结构试件,通过水平静力反复加载试验,研究其裂缝开展及损伤机制、滞回曲线、刚度退化规律、结构变形能力、防屈曲支撑耗能能力等.研究结果表明:结构水平力-顶点侧移滞回曲线饱满,防屈曲支撑与主体结构协同工作性能好,可实现这种结构体系的消能减震耗能机制,实测应变和应力应变曲线得到的防屈曲支撑轴力-轴向位移曲线显示其耗能效果显著,增加结构阻尼比.针对除氧间及煤仓间底部2层的抗剪构造设计、煤仓间刚性层(由钢梁、钢支撑及混凝土梁组成)的薄弱部位设计、BRB支撑形式及单榀结构试验模型设计试验等提出了建议.

关键词：防屈曲支撑钢筋混凝土框排架结构拟静力试验消能减震火电厂减震设计建议