半刚性框架_防屈曲钢板墙结构的抗震性能试验研究
防屈曲支撑在偏心支撑钢框架结构中的抗震性能研究
Master Dissertation of Suzhou University of Science and TechnologyThe Seismic Performance of Buckling Restrained Braced Frames with EccentricConfigurationsMaster Candidate: Liao PengzhanSupervisor: Prof. Jiang MingMajor: Architecture and Civil Engineering Research Area: Bridge Health Monitoring and SeismicSuzhou University of Science and TechnologySchool of Civil EngineeringJune, 2015苏州科技学院硕士学位论文摘要摘要K型偏心支撑钢框架（EBF）是在地震作用下表现良好的新型抗侧力体系。
为了耗散地震能量，偏心支撑的耗能梁段必须发生较大的非弹性变形，这也导致了耗能梁段与柱的连接部分，尤其是焊接连接，往往因承受了极大的弯矩和剪力而发生脆性破坏。
防屈曲支撑(BRB)作为耗能减震结构体系中的重要一员，受压时不屈曲，具有良好的力学性能和耗能能力。
将偏心支撑中的支撑替换成为防屈曲支撑，则形成了偏心布置的防屈曲支撑钢框架结构(EBRBF)。
在地震作用下，防屈曲支撑优先屈服耗能，从而保护主体框架结构。
传统设计方法采用弹性的强度设计理论，无法保证结构的弹塑性受力状态下出现理想的破坏模式。
本文采用了一个基于能量平衡和塑性设计概念的设计方法对EBRBF结构进行基于性能的抗震设计。
预估EBRBF结构在非弹性变形下的目标位移及屈服机理，基于罕遇地震作用下能量平衡原理得到结构的基底剪力和反映结构弹塑性状态的各楼层的剪力值，优先设计防屈曲支撑的截面，对于周边梁柱构件的设计则采用能力设计方法，从而确保结构所需的强度和出现理想的屈服机制；以一个12层EBRBF结构为算例，使用OpenSees对设计的结构建模并使用Pushover和弹塑性时程方法对设计的结构进行地震反应分析，结果表明，算例结构达到了设计目标，防屈曲支撑最先屈服耗能，结构呈现了较为理想的屈服机制，罕遇地震下结构的层间侧移角满足规范的要求，很好地体现了防屈曲支撑在整体结构中的优势，证明了防屈曲支撑在偏心支撑钢框架结构中的抗震性能良好。
半刚性连接钢框架抗震性能分析
从图 １ 可以看 出： 钢框 架顶点位移 时程 曲线在地 震波激励 时间内表现 出良好 的稳定性 ， 应该 是 由于节
梁、 柱均采用工字 钢 ， 钢材 的弹性模量 Ｅ ＝ ． ｅＩ ／ ２０ ｌＮ ６
个典型的 Ｉ Ｉ 类场地的地震记录 ， Ｉ Ｉ ， Ｉ 场地特征周期 ０３ ．
０４加速 度峰值 为 ３ １７ａ ， ．、 ４ ．ｇｌ 时间 间隔 Ｏ０ｓ记 录 ｓ ． ， ２ 时间长度为 ２ｓ ０。中国的宁河 天津波 ， 南北 向， 峰值加
～
（） 框架层数 ： 文中有限元框架试件的层数共 １ 本
探讨框架层数 、 架跨数 ， 框 尤其 是梁 柱连 接节点 的转 动刚度 等参数对钢框 架抗震性能的影响。
１ 时 程分 析
（ 振型 、 自振周期和阻尼） 都有密切 的关系Ｈ 。本 文选 川
取 了三条地震波进行分析计 算 ：１ ｅ ｍ地震记 录、 Ｅ 一Ｃｍ 宁河天津地震记录、 迁安地震记录。
关键 连接部分 。大量的试验证明， 在荷载作用下 ， 钢框 架 的实 际梁柱 连接 性能 总是介于理 想 的刚接 和铰接
Ｃ Ｍ Ｉ１， Ｏ ＢＮ ４ 然后进行耦合以此来模拟半刚性节点。位
移边界方面 ： Ａ Ｓ Ｓ 在 Ｎ Ｙ 分析 中需要给框架施加侧 向（ ｚ 方 向）Ｏ ， ｇ束 保证框架在侧 向（ Ｚ方向） 位移为零 。力边
【 关键词】 半刚性钢框架 ； 地震荷 载； 有限元 【 中图分类号 】 Ｔ ３２１ Ｕ５． 【 文献标识码 】 Ｂ 【 文章编号 】 １ １ ６６ （ １）１ ０３ — ２ ０ — ８４２ ００ — ０２ ０ ０ ０
钢框架结构具有强度高 ， 塑性、 韧性好 ， 重量轻 ， 特 别适 合动力荷载下工 作的特点 ， 在实 际工程 中钢 框架 得到越来越广泛的应用 ， 中梁柱节点是 钢框架 中的 其
框架结构防屈曲耗能支撑抗震性能研究
框架结构防屈曲耗能支撑抗震性能研究发表时间：2016-03-23T14:05:56.490Z 来源：《基层建设》2015年25期供稿作者：王建合[导读] 唐山柒麟正东房地产开发有限公司 BRB主要由核心受力芯材、约束系统（钢管、砂浆、混凝土等）和无粘结材料组成。
王建合唐山柒麟正东房地产开发有限公司 063020摘要：防屈曲支撑（Bucking Restrained Brace，简称BRB）作为一种当今颇具应用前景的耗能减震构件，可以在地震来临时展现出良好的耗能能力和延性。
本文简要介绍了BRB的基本原理和布置原则，并结合工程案例，采用有限元软件对一栋采用支撑型耗能器的学校建筑（9度区）进行了动力弹塑性分析和抗震性能评价，分析结果表明：在结构的合理位置设置BRB可以有效地提高原结构的抗震性能，是实现建筑结构基于性能化设计的有效方法。
关键词：防屈曲耗能支撑；弹塑性分析；9度区；抗震性能Abstract：As a kind of prospective energy dissipation and vibration reduction component，nice energy dissipation capacity and ductility of buckling restrained brace（BRB）could be exhibited when the structures subjected to the earth quake.In this paper，basic principle and arrangement principle of BRB have been introduced briefly，and on the base of an engineering case，dynamic elastic-plastic analysis and evaluation of seismic performance of the structure which has used support type energy dissipators in 9 regions have been done.It has been indicated that seismic behavior of the structure would be improved when BRB has been arranged reasonably in structures by the analysis results，and BRB scheme is a effective way to design based on the structure performance.Keywords：buckling restrained brace；elastic-plastic analysis；9 regions；seismic behavior一、BRB的基本原理和布置原则（一）基本原理BRB主要由核心受力芯材、约束系统（钢管、砂浆、混凝土等）和无粘结材料组成。
防屈曲钢板剪力墙地震损伤研究
防屈曲钢板剪力墙地震损伤研究
王中强;刘晓倩
【期刊名称】《四川建材》
【年(卷),期】2024(50)5
【摘要】防屈曲钢板剪力墙作为一种新型的抗侧力构件,实际使用时需要将墙板嵌入受弯框架,为了研究防屈曲钢板剪力墙在地震后的性能退化情况,使用有限元软件ABAQUS建立了两层单跨钢框架-防屈曲钢板剪力墙模型,在验证防屈曲钢板剪力墙有限元建模方法可行性的基础上,针对不同高厚比的防屈曲钢板剪力墙构件进行低周循环加载。
研究发现:增大内嵌钢板的厚度可以有效提高防屈曲钢板剪力墙的抗剪强度;加载过程中刚度下降平缓,具有较好的稳定性;防屈曲钢板剪力墙具有较好的塑性变形能力和耗能能力。
通过分析防屈曲钢板剪力墙的地震损伤可为后续地震中受损的防屈曲钢板剪力墙的加固修复提供参考。
【总页数】3页(P31-33)
【作者】王中强;刘晓倩
【作者单位】长沙理工大学土木工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU398.2
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4.
半刚性框架-密肋防屈曲钢板剪力墙抗震性能研究5.近场地震下屈曲约束钢板剪力墙结构抗震性能研究
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半刚性框架—钢板剪力墙结构抗震性能研究
半刚性框架—钢板剪力墙结构抗震性能研究半刚性框架—钢板剪力墙结构抗震性能研究摘要：钢板剪力墙是一种新型的抗震结构体系，具有较好的刚性、稳定性和适应性。
本研究通过理论分析和数值模拟，研究了半刚性框架—钢板剪力墙结构在地震作用下的抗震性能。
结果表明，半刚性框架—钢板剪力墙结构具有较好的抗震性能，可以有效提高建筑物的抗震能力。
1. 引言地震是一种破坏性巨大的自然灾害，对建筑物的破坏性非常大。
钢板剪力墙作为一种新型的抗震结构体系，具有刚性好、稳定性强、效率高等优点，被广泛应用于建筑结构中。
然而，半刚性框架—钢板剪力墙结构的抗震性能尚未被全面研究。
本研究旨在通过理论分析和数值模拟，评估半刚性框架—钢板剪力墙结构在地震作用下的抗震性能。
2. 研究方法本研究采用有限元分析方法，对半刚性框架—钢板剪力墙结构进行模拟。
首先，建立结构的有限元模型，包括半刚性框架和钢板剪力墙的参数。
然后，选择地震波作为荷载，施加到结构上。
最后，通过分析结构的位移、加速度响应等参数，评估结构的抗震性能。
3. 结果和讨论通过有限元分析，本研究得到了半刚性框架—钢板剪力墙结构在地震作用下的位移、加速度等参数。
结果表明，半刚性框架—钢板剪力墙结构具有较好的刚性和稳定性，能够有效地抵抗地震荷载。
同时，结构的应变分布也比较均匀，不会出现集中应力的现象。
这说明半刚性框架—钢板剪力墙结构具有良好的适应性，能够满足地震作用下建筑物的要求。
4. 结论本研究通过理论分析和数值模拟，评估了半刚性框架—钢板剪力墙结构的抗震性能。
结果表明，该结构具有较好的刚性、稳定性和适应性，能够有效提高建筑物的抗震能力。
然而，仍需进一步研究结构的细节构造和设计方法，以提高其整体性能。
此外，也需要与实际工程结构进行对比，验证研究结果的准确性和可靠性。
本研究采用有限元分析方法对半刚性框架—钢板剪力墙结构在地震作用下的抗震性能进行了评估。
研究结果表明，该结构具有较好的刚性、稳定性和适应性，能够有效提高建筑物的抗震能力。
半刚性钢框架的抗震性能研究综述
传 统 的分 析和设 计 中 ， 总是 把 钢框架 看成 理想 的铰 接或 者 刚接形 式 ， 而实 际受力情 况却 是介 于铰接 与 刚接之 间 的半 刚性 连接 ． 经过 １ ９ ９ ４年 和 １ ９ ９ ５年 的两次 大地震 （ 美 国北 岭 地震 和 日本 阪神 地震 ） 后， 研究 人 员发 现 ， 采 用完 全焊 接 的刚性 节点 钢框 架大部 分 发生脆 性破 坏 ， 引 发 了设计 者 们对 钢 框架 抗 震性 能 的深思 ， 从而 ， 半 刚性连 接钢 框架便 逐 渐 占据 了人们 的 眼球 ．
１ 半 刚性 钢 框 架 的特 点
与 刚性 和柔性 钢 框架相 比较 ， 半 刚性 钢框 架具 有其 明显 的优 势． （ １ ） 节 约钢材 ． 合理 的调 节 半 刚性 节 点 的 刚度 ， 可 有 效 地 改 变 结 构 构件 的 内力 分 配 ， 同时 减 小 其 峰 值， 从而 可 以充分 利用 钢材 ， 降低 用钢 量 ， 实现 节约 钢材 的 目的 ；
端板连接弯矩—转角关系及半刚性钢框架抗震性能的研究
端板连接弯矩—转角关系及半刚性钢框架抗震性能的研究一、本文概述本文旨在深入研究端板连接弯矩—转角关系及半刚性钢框架的抗震性能。
端板连接作为钢结构中的关键连接形式，其弯矩—转角关系直接影响了钢框架的整体性能。
特别是在地震等极端荷载作用下，半刚性钢框架的抗震性能显得尤为重要。
因此，本文将从理论分析和实验研究两个方面，系统地探讨端板连接弯矩—转角关系的内在机制，以及半刚性钢框架在地震作用下的受力性能、变形特性和能量耗散机制。
本文将对端板连接的弯矩—转角关系进行理论建模和分析。
通过建立精确的数学模型和力学模型，揭示端板连接在不同荷载作用下的力学行为，以及弯矩和转角之间的内在联系。
这将为后续的实验研究和工程应用提供理论基础。
本文将进行半刚性钢框架的抗震性能实验研究。
通过设计合理的实验方案，模拟地震荷载作用下的半刚性钢框架受力过程，观测其变形特性和能量耗散机制。
同时，将实验结果与理论分析结果进行对比和验证，以揭示半刚性钢框架在地震作用下的真实受力性能和抗震性能。
本文将对半刚性钢框架的抗震设计方法进行探讨。
结合理论分析和实验研究结果，提出适用于半刚性钢框架的抗震设计建议和方法，以提高其在地震等极端荷载作用下的安全性和稳定性。
这对于推动钢结构建筑的发展和提高其抗震性能具有重要的理论价值和实际意义。
本文旨在全面、系统地研究端板连接弯矩—转角关系及半刚性钢框架的抗震性能，为钢结构建筑的设计和抗震性能提升提供理论支持和实践指导。
二、端板连接弯矩—转角关系分析端板连接作为钢结构中的重要节点形式，其弯矩—转角关系对于整体结构的抗震性能具有重要影响。
本章节将详细分析端板连接在弯矩作用下的转角行为，以及这种关系如何影响半刚性钢框架的抗震表现。
通过理论模型的建立，我们可以对端板连接的基本力学特性进行描述。
在弯矩作用下，端板连接会经历弹性阶段、弹塑性阶段以及塑性阶段。
随着弯矩的增加，转角逐渐增大，连接处的刚度逐渐降低，表现出半刚性的特性。
钢结构半刚性节点极限承载力与抗震性能研究
0 引言钢结构是近年来发展迅速的一种建筑结构类型，其具有较高的强度和刚度，能够满足大跨度、超高层等特殊需求。
然而，在实际应用中，由于受到多种因素的影响，如地震、风、温度等自然力及人为误操作等，导致钢结构建筑的节点出现失稳与破坏的情况，研究钢结构梁柱节点的抗震性意义重大[1]。
针对此种情况，国内外研究学者纷纷投入其研究中，在国外，Agata G V 等[2]在研究半刚性和刚性梁柱节点连接静力性与动力性能的研究中指出，在一般情况下，半刚性节点的延性、耗能性相对较强，抗震性能更加优越。
Ruby F 等[3]在其研究中对钢结构梁柱节点梁翼缘削弱的“狗骨式”连接进行了往复加载试验，结果表明在不同荷载的作用下，节点的滞回曲线趋近于稳定丰满的状态，说明钢结构半刚性节点具有较强的延性。
在国内，丁克伟等[4]采用有限元模型，对隔板节点与垂直加劲肋节点的各抗震性能指标进行比较，并分析垂直加劲肋节点的长度与高度对其抗震性能的影响。
研究结果表明，加劲肋长度与高度对节点刚度的影响相对较大，并且在加劲肋长度不同的情况下，还会影响节点的承载力。
综上所述，国内外在钢结构半刚性节点极限承载力与抗震性能研究方面取得了相应的成效，并提出了不同节点的基本计算理论，为钢结构半刚性节点极限承载力与抗震性能的研究提供了指导。
本文旨在分析国内外关于钢结构建筑节点极限承载力与抗震性能研究的现状，通过节点有限元模型对半刚性节点受力情况与抗震性能进行分析，以期为钢结构建筑设计提供参考。
1 项目概况本工程183.8m 塔楼的结构体系主要包括钢管混凝土框架和核心筒。
其中，钢管混凝土框架主要由芯管和钢管组成，起到支撑作用，使整个结构更加坚固稳定；芯管的主要功能是将结构分成几个小隔间，并将它们与芯管连接；钢管混凝土框架主要由两部分组成，一部分是水平支撑部分，另一部分是垂直支撑部分。
水平支撑段钢管混凝土框架主要由柱和梁组成，而垂直支撑段的钢管混凝土框架则主要由芯管组成，通过连接柱和芯管可以形成一个整体。
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半刚性框架_防屈曲钢板墙结构的抗震性能试验研究第 47 卷第 6 期 2 0 1 4 年 6 月土 木 工 程 学 报CHINA CIVIL ENGINEE ＲING JOU ＲNALV o l ． 47J un ． N o ． 6 2014半刚性框架-防屈曲钢板墙结构的抗震性能试验研究于金光 郝际平 崔阳阳 宁子健 刘 春( 西安建筑科技大学，陕西西安 710055)摘要:为研究半刚性框架-防屈曲钢板墙结构的抗震性能和传力通过一榀1∶3比例单跨双层关键词: 半刚性钢框架; 防屈曲钢板剪力墙; 低周往复加载试验; 抗震性能; 传力机理 中图分类号: TU398 + ． 5 文献标识码: A 文章编号: 1000-131X ( 2014) 06-0018-09Experimental study on seismic behavior of semi-rigid connection steel frame buckling-restrained steel plate shear w allYu Jinguang Hao Jiping Cui Yangyang Ning Zijian Liu Chun( X i ’a n U ni ve r s it y o f A r c hi t ec t ur e a nd T ec hno l ogy ，X i ’a n 710055，C hi na )A b s t ract : T o s t udy t he s ei s m i c behavi or and f or ce t r ans f er m echani s m i n s t r uct ur al s ys t em of s em i -r i gi d connect i on s t eel f r am e w it h buckl i ng -r es t r ai ned s t eel pl at e s hear w al l ( S ＲB ＲP ) ，a 1 ∶ 3 scal e ，s i ngl e -s pan ，t w o -s t or y exper i m ent al s peci m en of S ＲB ＲP w as t es t ed under l ow -cycl e r ever s ed l oadi ng t o det er m i ne s om e s ei s m i c pr oper ti es ，i ncl udi ng f ai l ur e m ode ，t he hys t er et i c behavi or ，duct ilit y and ener gy diss i pat i on ． T he r es ul t s s how ed t hat t he s peci m en exhi bi t ed excel l entduct ilit y ，ener gy diss i pat i on capaci t y and great s afet y r es ervat i on ，and t he s tiff nes s degr adat i on of j oi nts w as not s i gni fi cant ，t he r equi r em ent s f or duct ilit y and s t r es s at j oi nts w as dis ti nct l y l ow er ed by s et ti ng up i nf ill panel s ，and t he f r am eand t he s t eel pl at e s hear w al l coul d cooper at i vel y w or k ver y w el l ． A ppl i cat i on of buckl i ng -r es t r ai ned m em ber s coul d i m pr ove t he f or ce dis t r i but i on i n s t eel panel s ，i ncreas e t he s tiff nes s and l oad -car r yi ng capaci t y of panel s ，ef f ect i vel y avoi d t he s hr i nkage of hys t er et i c l oop and r educe t he noi s e and t r em or of panel s ． T he s em i -r i gi d connect i on s t eel f r am ew or k coul d under t ake 25% of t he hor i z ont al s hear f or ce and t he i nf ill w al l coul d t ake 75% of over al l l at er al l oad ． K eyw ord s : s em i -r i gi d connect i on s t eel f r am e ; buckl i ng -r es t r ai ned s t eel pl at e s hear w al l ; l ow -cycl e l oadi ng t es t ; s ei s m i c behavi or ; f or ce t r ans f er m echani s mE -mai l : w at er 19852008@ 126． c om引言半刚性框架-防屈曲钢板剪力墙体系是一种融合 半刚性连接钢框架以及防屈曲钢板剪力墙两种结构 优点的新型结构体系［1-3］。
传统加劲钢板剪力墙，加 劲肋与墙板焊接连接，焊接不但施工难度大，会引入 较大残余应力，而且由于加劲肋与内填钢板完全 黏基金项目: 国家自然科学基金( 51178381) 和西安建筑科技大学人才基 金( ＲC1376)作者简介: 于金光，博士，讲师 收稿日期: 2013-05-02结，在约束墙板的同时参与抵抗一部分水平力，易出 现加劲肋屈曲先于整体破坏的情况，不能持续起到抑 制屈曲的功能［4］。
较之非加劲薄钢板或加劲失效的剪力墙［4-6］，该新型结构具有更优的耗能能力，进一步 降低了节点区自身的延性和应力要求，半钢性框架和 墙板协同工作良好; 防屈曲构件的设置可改善钢板的 实际受力，提高墙体的承载力及刚度，有效克服滞回 曲线的“捏缩”现象，避免钢板噪音及震颤，减少对框 架柱的依赖，同时其也兼具薄钢板剪力墙施工简单等 优点。
鉴于目前国内外对该体系的研究尚属起步阶段， 本文采用平齐端板连接半刚性框架内填预制混凝土第 47 卷第 6 期 于金光等·半刚性框架-防屈曲钢板墙结构的抗震性能试验研究 · 19 ·防屈曲钢板墙试件，施加低周往复荷载，考察结构破 坏模态，得到循环荷载作用下结构的滞回曲线，以此 分析承载能力、抗侧刚度、消能和延性等结构的整体 性能; 同时分析节点性能，并以此分析节点刚度与墙 体的匹 配 效 果以及墙板和半刚性框架的相互作用 效果。
1 试验方案1． 1 试件设计试件抽离于实际半刚性框架-钢板剪力墙结构中 的任意两层结构。
根据相似理论的设计原则和实验 室加载系统的试验能力，几何相似比例约为 1∶ 3。
为 模拟完整的两层结构，试件框架采用三层结构，上部 两层为试件主体结构( 两层剪力墙) ，下部设置一矮半 层框架，矮半层净高 300mm ，在矮半层框架中设置厚 度为 5mm 的钢板，目的是使底层框架-剪力墙结构具 有较大的抗侧刚度，在水平荷载作用下侧向变形 很 小，可近似看作上部两层结构的嵌固端，以避免柱脚 焊缝开裂导致结构最终破坏［4-6］。
试件柱轴线跨度 1350mm ，总高度 3270mm ，钢材 均采用 Q 235-B ，连接螺栓均采用 10． 9 级摩擦型高强 螺栓，材质为 20M nT i B 。
试件由钢框架、节点域、薄钢 板墙及约束构件四部分组 成。
框架柱截面选用 H W 175 × 175 × 7． 5 × 11，中间梁截面 H N 200 × 100 × 5． 5 × 8，顶梁截面 H N 300 × 150 × 6． 5 × 9，内填钢板厚 度 3． 3mm ，为了保证内填钢板与周边框架的连接，在 周边框架内侧设置宽度为 70mm 、厚度为 6mm 的连接 板。
连接板与周边框架等强焊接，内填钢板与连接板 搭接，搭接端部采用单面角焊缝连接，并采用分段焊 接方式，施 焊段长度为 80mm ，间 隔段长度为 40mm 。
预制混凝土盖板尺寸为 975mm × 850mm × 60mm ，混凝 土强度等级为 C 30，厚度 60mm ，螺栓排布方式 5 × 4， 螺栓选用 M 12，同时在混凝土表面铺设涂抹二硫化钼 油脂的聚四氟乙烯板减少摩擦力。
试件具体尺寸见 图 1，节点详图见图 2。
1． 2 量测方案及加载方式试件的量测方案主要由梁柱相对转角、框架柱变 形、整体位移三个位移方面的测量和试件的应变测量 四部分组成。
具体分别于地梁、中间梁和顶梁处设置 一个百分表和三个位移计，量测水平位移; 柱变形部 分，沿柱高分别于框架平面内和框架平面外设置位移 计监控框架的变形情况，设置于柱高的二分之一处。
梁柱节点处设置生根于柱上的两个斜向位移计，量测 框架梁柱节点处的相对转角。
柱子的关键位置( 每层图 1 试件详图 F ig ． 1 De t a ils ofs p eci m e n图 2 节点详图 F ig ． 2 De t a ils of co nn ec t io n s柱的上、中、下三个截面处) 设置应变片和应变花，记 录应变分析框架柱在加载过程中的内力变化; 框架梁 的关键位置( 两端) 设置应变片测量梁端截面上的轴 力、弯矩及梁端腹板的剪力; 内填钢板的底部水平方 向和边部竖直方向分别设置应变花及应变片; 连接节 点处设置应变片测量节点的变形、破坏模式、塑性铰 的位置、数量以及节点域的剪力。
试验装置见图 3。
根据《建筑抗震试验方法规程》 ( JGJ 101-96)［7］，试件低周往复加载试验采用荷载变 形双控制的方法。
试件屈服前采用荷载控制，屈服后·20 ·土木工程学报2014 年应采用变形控制。