梁炯丰[1]2013年在《大型火电厂钢结构主厂房框排架结构抗震性能及设计方法研究》文中研究指明在我国，火电厂主体结构常采用钢筋混凝土框排架结构，而随着电厂单机容量的不断增大，主厂房的高度和跨度随之增加，具有布置灵活、自重轻、强度高、施工快、抗震性能好等优点的钢结构，成为了中国大型火电厂主厂房的主要结构形式，尤其成为在抗震设防区建造大型火电厂的首选形式。课题组前期已经研究了大型火电厂钢结构异型节点受力性能，为了揭示大型火电厂钢结构主厂房框排架结构抗震性能，建立其相对应的设计方法，本文进行了系统研究。设计了1榀缩尺比为1/10叁跨五层的钢框排架模型，通过对其进行拟动力试验，研究其在预估地震作用下的加速度反应、位移反应、滞回特性、刚度和耗能性能。研究结果表明：钢框排架结构延性相对较好，具有较强的塑性变形能力。模型结构在叁种地震波(El Centro波、Taft波、兰州人工波)的多遇地震以及ElCentro波的罕遇地震作用下，层间位移角均满足我国现行规范要求。钢框排架结构体系可满足8度设防要求，具有良好抗震性能。在拟动力试验结束后，又对该榀钢框排架结构进行了拟静力试验，观测了框排架的破坏形态，得到了试件的荷载—位移滞回曲线、骨架曲线，分析了钢框排架的破坏机制、滞回性能、延性、耗能能力、刚度退化等力学性能。结果表明：钢框排架结构的破坏机制为先梁端后柱端出现塑性铰的混合破坏机制，滞回曲线较饱满，整体位移延性系数大于4.0，等效黏滞阻尼系数达到0.185。钢框排架结构体系总体上表现出良好的抗震能力，适合高烈度抗震设防区采用。模型结构的层间位移角在底层和第二层较大，为薄弱层;煤斗梁地震反应较强，设计时要特别注意。采用有限元软件Sap2000对平面钢框排架结构进行了时程分析，计算结果与试验结果符合较好。根据计算结果，对钢框排架结构的变形性能进行了分析，明确了大震作用下塑性铰的出现次序和发展规律，研究了错层对结构性能的影响和框架、排架之间的协同工作情况。采用有限元软件Midas/gen对钢框排架整体厂房进行了弹性时程分析、弹塑性时程分析、静力弹塑性分析，研究了主厂房的变形能力、薄弱部位、受力机理及其破坏机制。计算结果表明：钢框排架延性相对较好，具有较强的塑性变形能力和抗震能力。主厂房横向框排架和纵向框架—支撑结构存在较多的薄弱部位；煤斗梁刚度超强，要特别注意柱截面的选取，结构计算分析应采用考虑扭转效应的空间模型。参考国内外规范相关规定，将钢框排架结构的性能水平划分为正常使用、基本使用、生命安全和接近倒塌四个等级，并结合地震设防水准，给出了钢框排架结构的抗震性能目标。在钢框排架结构抗震性能试验研究的基础上，提出了钢框排架对应四个性能水平的层间位移角限值。给出了基于位移的设计方法在主厂房钢框排架结构设计中的设计步骤，并以一工程实例详细说明了钢框排架结构基于位移的设计过程。提出根据结构损伤期望对钢框排架结构进行抗震优化设计，并建立了钢框排架结构抗震优化设计的数学模型，给出了其优化设计步骤。基于ANSYS软件的二次开发平台，采用APDL语言编制了钢框排架结构抗震优化设计程序，并采取该程序对一工程实例进行抗震设计优化，验证了所采用的优化思路和方法的可行性。在试验研究和理论分析基础上，结合火电厂特点和多高层钢结构设计方法，提出了钢框排架主厂房的抗震设计建议，可为工程应用提供参考。
陈曦[2]2002年在《钢筋混凝土框架全错开节点拟静力试验与错层节点非线性有限元分析》文中研究说明近年来，随着错层结构的广泛应用，使得错层结构的研究成为工程界广泛关注的课题。而问题的关键集中在错层节点上，由于错层节点的受力与诸多因素有关，较一般节点复杂，目前对于错层框架结构节点的传力机理、抗震性能的研究较少，还不能完全满足实际的需要。本文通过叁个接近足尺的钢筋混凝土梁柱组合体低周反复加载试验，着重研究了钢筋混凝土框架结构错层梁柱组合体的延性、刚度、承载力及耗能性等的变化规律和错层高度、轴压比对错层节点抗震性能的影响。并结合钢筋混凝土非线性有限元分析，研究了加载方向、错层高度和轴压比等因素变化的情况下，错层节点的传力机理。通过试验和有限元分析，可以得出以下结论：1.由于错层节点梁柱组合体中梁纵筋在节点区的锚固性能优于中间层中节点梁纵筋的锚固性能，从而使得错层节点在耗能性能上优于中间层中节点。2.由于梁纵筋在错层节点区具有良好的锚固性能，从而使得梁纵筋在位移控制的加载后期产生超强，必然导致错层节点梁柱组合体中梁抗剪能力的相对不足，以及节点在后期受力不会由于梁纵筋的滑移而降低，反而会随着纵筋的超强而增大。因此，梁的抗剪能力和节点配箍量是影响错层节点梁柱组合体抗震性能好坏的重要因素。3. 对于错层节点的配筋，完全错开节点的剪力设计值按照中间层端节点计算，不完全错开节点剪力设计值应按照中间层中节点考虑。同时错层节点应适当在梁抗剪能力上相应加强。4.不同的加载方向将在错层节点中形成两种不同的传力机构，这两种机构的区别在于：正向加载主要在节点区上部形成沿对角线的斜压杆，并在节点区中部形成水平压杆，而反向加载主要在节点区下部形成沿对角线的反向斜压杆，并在节点区中部形成水平集中主拉应力。5.随着错层高度的逐渐减小，节点区上下斜压杆逐渐重迭，并斜向贯穿整个错层节点区，使得节点的受力性能也逐渐由中间层端节点向中间层中节点节点过渡。6. 由于轴力限制和延缓了节点区微裂缝的发展，使得箍筋应力中提供给桁架机构的力所占比例减小，从而箍筋可以提供更大的力约束混凝土侧向膨胀，进而推迟<WP=4>了节点区混凝土的最终压溃，这使得中等轴压比下的节点受力性能较低轴压比下节点受力性能有很大改善。
田必云[3]2002年在《钢筋混凝土框架错层节点的拟静力试验研究》文中认为随着人们建筑室内审美情趣的日益多样化，错层框架结构在国内应用越来越广泛，目前的《混凝土结构设计规范GB50010-2002》中还没有针对错层节点的专门规定，因此，对钢筋混凝土错层节点的传力机理、抗震性能和抗剪承载力的研究就显得尤为迫切。本文通过对按混凝土结构设计规范设计的六个错层高度为一个梁高和2／3个梁高的梁-柱错层组合体的低周反复加载试验，将错层梁-柱组合体的受力性能与普通梁-柱组合体的受力性能作了比较，得出以下结论：1． 在梁筋配筋相同的情况下，错层节点的破坏程度较普通节点的轻微。2． 在节点所受剪力相同的情况下，错层节点中梁纵筋的粘结滑移比普通节点的要小，梁筋的超强更严重。3． 错层节点的抗震性能比普通节点的抗震性能基本差不多，不管是从梁端滞回曲线的饱满程度、耗能系数，还是从节点承载力降低的早晚、快慢、节点刚度退化的程度上来说，都是这样，唯有错层节点的位移延性系数，要比普通节点的稍差一些。4． 轴压比对节点的抗震性能有利，它可以提高节点的初裂荷载、抗剪承载力、减小节点中梁筋的粘结滑移量。错层高度对节点的抗震性能也有一定的影响，一般来说，错层高度小的节点的耗能性能要更好一些。5． 考虑到梁中纵筋配筋偏低，节点破坏轻微，节点抗剪承载力计算值与实验值相差很小，故可认为新颁布的《混凝土结构设计规范GB50010-2002》给出的公式仍可用于错层节点的计算。
李超, 白国良, 李红星, 张春莲[4]2010年在《错层异型SRC中节点拟静力试验研究》文中进行了进一步梳理对火力发电厂主厂房框排架结构中因工艺存在的错层型钢混凝土异型中节点进行了拟静力试验研究,得到了不同错层高度下的型钢混凝土异型节点的破坏形态特点、节点强度退化、骨架曲线及滞回曲线的特点,讨论了影响型钢混凝土异型中节点性能因素,包括错层的高度、加载方向等,并得出以下结论:随着错层高度的增加,异型节点破坏趋于边节点,节点中部由节点中间趋于短柱,异型节点强度增加,强度退化减慢;正向加载下的异型节点强度高于负向荷载下强度,错层高度的增加使滞回曲线不对称性增加;型钢混凝土梁使异型节点具有更好的抗震性能等。
朱兰影[5]2004年在《钢筋混凝土框架完全错开300mm节点拟静力试验与非线性有限元分析》文中进行了进一步梳理本文通过叁个完全错开 300mm 的钢筋混凝土梁-柱组合体的低周反复加载试验, 以及对节点区水平箍筋和贯穿节点梁、 柱纵筋在不同受力阶段应变的精细测量， 并结合钢筋混凝土非线性有限元分析， 着重研究了这种钢筋混凝土框架结构梁-柱组合体的延性、 刚度、 承载力及耗能性等的变化规律， 以及错层高度、 加载方向对错层节点抗震性能及传力机理的影响。 并将此种错层梁-柱组合体的受力性能与错开 2/3 梁高及一个梁高的梁-柱组合体的受力性能作了比较。 得出以下结论 ： 1 随着错层高度的增大， 错层节点中间部位逐渐从整个节点部位所受水平剪力值的最大位置转变为节点部位的最小位置。 2 完全错开 300mm 的错层节点上 、下部位的受力及抗震性能更像是普通中间层端节点。 而节点中间部位， 并不是受力最薄弱的位置。 3 完全错开 300mm 的错层节点梁纵筋在错层节点区仍然具有良好的锚固性能。 在位移控制的加载后期梁纵筋同样超强， 因此在计算梁上配箍量时最好适当予以加强。 另外， 梁纵筋在节点中的粘结滑移和另外两种错层节点差不多， 节点破坏越严重， 梁筋的粘结滑移越大。 4 不同的加载方向仍将在错层节点中形成两种不同的传力机构， 这两种机构的区别在于：正向加载在整个节点区域形成“ S ”形斜压杆， 而反向加载则主要在节点区下部形成沿其对角线的斜压杆， 中、 上部区域的压杆大致沿柱边缘呈竖向分布， 并在上下节点中部的上下部位形成水平集中主拉应力。 5 通过试验分析初步可以得出 ：完全错开 300mm 的错层节点在其上 、下部位按照中间层端节点计算箍筋配置量， 中间部位按柱受剪计算箍筋配置量， 基本上能够保证梁-柱组合体有足够的延性， 形成梁端弯曲型破坏。
王博, 白国良, 代慧娟, 朱佳宁, 李红星[6]2013年在《火电厂主厂房型钢混凝土混合结构异型中节点抗震性能试验研究》文中研究说明火电厂主厂房型钢混凝土混合结构中存在由于错层、变梁变柱截面引起的异型中节点,选取5个代表性节点进行1∶5缩尺拟静力试验,研究该类节点的滞回性能、耗能能力、延性、刚度退化以及承载能力。研究结果表明:受强梁弱柱特性的影响,4个型钢混凝土异型中节点主要发生不利于抗震的柱端塑性铰破坏,而钢筋混凝土异型中节点由于梁柱刚度比较大主要发生核心区剪切破坏;大小梁错层高度对型钢混凝土异型中节点的承载力、延性性能与刚度特性均有一定的影响,但规律并不明显;型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁异型中节点的耗能能力强于钢筋混凝土异型中节点,但受破坏模式的影响,其承载能力、延性与刚度等均低于钢筋混凝土异型中节点;相比采用钢筋混凝土梁的型钢混凝土异型中节点,采用型钢混凝土梁的型钢混凝土异型中节点的开裂荷载高,初始刚度较大,但承载力、延性与耗能能力并未得到明显提高。
陈福平[7]2018年在《矩形钢管混凝土柱—混凝土梁错层节点抗震性能分析》文中指出随着现代建筑层数和跨度的不断增加,钢管混凝土结构越来越多地被应用到建筑结构当中,并取得了不少傲人的成就;但与此同时,钢管混凝土柱与梁尤其是与混凝土梁的连接节点的研究并不完善,由于节点的受力和变形将严重影响结构的整体抗震性能,因此十分有必要对钢管混凝土柱-混凝土梁连接节点展开深入的研究。本文以镇江苏宁广场东塔楼工程项目为背景,提出了矩形钢管混凝土柱-混凝土梁搭接式节点,运用大型非线性有限元分析软件ABAQUS,对该节点进行往复荷载作用下的非线性分析,并将分析结果与试验结果进行对比,验证有限元模型的合理性。在此基础上,本文对矩形钢管混凝土柱-混凝土梁搭接式节点开展了参数分析,考察了牛腿长度、配筋率、含钢率、轴压比以及隔板类型对节点抗震性能的影响;此外,本文还考察了不同错开高度对该节点抗震性能的影响,并对矩形钢管混凝土柱-混凝土梁搭接式错层节点的受力特征展开了分析,提出了不同类型错层节点的传力机构及节点核心区剪力的计算公式。研究结果表明:本文建立的有限元模型能够很好地模拟矩形钢管混凝土柱-混凝土梁搭接式节点在实际受力情况下表现出的受力性能,具有很好的适用性和准确性。提高牛腿长度能够加强对梁钢筋的锚固效果也能大幅提升节点的承载力和刚度,对于本文设计的节点取60d时节点耗能最佳;提高梁配筋率和钢管混凝土柱含钢率均能够有效提升节点的承载力和刚度,但节点耗能会相对下降;节点宜取较低的轴压比,以提高节点的承载力和耗能,防止发生长柱压弯破坏;在钢管中添加竖向隔板能够大幅提升节点的承载力、刚度以及耗能。节点的错开高度和加载方向对矩形钢管混凝土柱-混凝土梁搭接式错层节点的受力影响颇大,节点的承载力随错开高度增加呈现出先增加或减小而后稳定的趋势,当错开高度为0.64倍梁高时,节点承载力达到最大。错层节点核心混凝土的传力机构可简化为“斜压杆”模型,第一类错层节点在节点区中部形成一道斜压杆进行剪力传递,第二类和第叁类错层节点则形成叁道斜压杆进行剪力的传递。对于第一类错层节点,节点的受剪薄弱位置位于节点核心区中部;对于第二类和第叁类错层节点,其受剪薄弱位置均位于节点上(下)部。总结本文研究成果,本文对矩形钢管混凝土柱-混凝土梁搭接式平层节点和错层节点的受力特性和抗震性能进行了较为系统的分析,提出了该节点形式的相关设计建议和节点区剪力计算公式,并对未来研究方向和尚需解决的问题提出了建议。
尹龙星, 白国良, 李红星, 朱佳宁[8]2013年在《火电厂主厂房结构异型节点抗震性能试验研究》文中研究表明为掌握火电厂新型主厂房框排架结构中异型节点的抗震性能,对由两侧梁高不等、柱截面突变及错层引起的异型节点进行了6个1/5比例试件拟静力试验研究及含有该类节点的空间结构试验研究。研究了节点的受力破坏模式、滞回耗能性能、强度和刚度退化规律及承载力计算方法。结果表明:该类节点初裂与极限荷载较常规节点显着降低,易发生小核心剪切破坏和柱端压弯剪复合破坏;异型节点中剪力墙的设置可以有效改善节点的抗震性能,提高其延性和耗能能力;通过分析节点受力机理并根据不同的破坏形态,提出针对SRC异型节点的承载力计算方法,为该类节点的实际设计提供参考。
易孝强[9]2012年在《大型火电主厂房含异型节点钢框排架抗震性能试验研究》文中研究表明随着1000MW大型火电机组的投产,对大型火电厂主厂房结构的要求也越来越高,主厂房结构形式也更加复杂,而目前国家相关规范在该领域依然处于空白,所以对该类结构的抗震性能进行研究具有重要的理论意义和实际价值。本文选取1000MW大型火电厂钢结构主厂房的一榀钢框排架为原型,制作了1：10的缩尺比例模型,并对其进行7个工况下的拟动力试验。分析得到结构的位移、加速度时程反应和结构的变形性能和耗能能力以及加速度放大系数。试验结果表明：结构具有很好的抗震能力,在输入加速度相当于9度罕遇地震作用时,结构仍保持很好的整体性,虽结构产生一定的塑性变形,结构进入弹塑性阶段,但结构没有出现破坏现象,变形也小于规范规定的限值。这说明结构能够抵御9度罕遇地震。在拟动力试验之后又对结构进行了拟静力试验研究。通过试验分析得到了结构的屈服顺序,其结果表明含异型节点且刚度分布不均匀的钢框排架结构存在明显的薄弱层,异型节点的存在使得结构出现“强梁弱柱”情况,使得在异型节点处柱端屈服而梁端没有屈服,这种结构形式对结构抗震产生不利的影响。因此,在设计中应尽量使结构的刚度分布均匀,对结构的薄弱环节采取加强措施。由骨架曲线对结构的承载能力进行分析,得到结构的最大承载力并分析了影响结构承载力的主要因素。本文的研究揭示了大型火电厂主厂房结构的抗震性能和其屈服破坏模式,对结构在地震作用下的性能有了较深入的认识,可作为今后该类结构的设计的参考。
邱光宇[10]2017年在《一种新型变梁截面异型节点抗震性能研究》文中进行了进一步梳理世界经济高速发展,人类对建筑的功能、审美要求越来越高,建筑结构的形式也日趋复杂、多样,结构中经常会出现变梁截面异型节点。为了进一步优化变梁截面异型节点的抗震性能,本文对变梁截面异型节点进行改进,将聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(Polyvinyl Alcohol Fiber-Engineered Cementitious Composites,简称PVA-ECC)代替普通混凝土材料应用于变梁截面异型节点的柱身部分,形成一种新的变梁截面异型节点,即PVA-ECC柱-钢筋混凝土梁异型节点,并与普通钢筋混凝土变梁截面异型节点对比进行了拟静力试验研究和有限元分析,本文主要研究内容如下:(1)设计制作了 一个新型变梁截面异型节点,即PVA-ECC柱-钢筋混凝土梁异型节点,同时制作了一个普通钢筋混凝土变梁截面异型节点作对比,进行了拟静力试验。对比分析了二个试件在水平低周往复荷载作用下的承载能力、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能性能以及裂缝发展情况与破坏模式。试验结果表明:PVA纤维能很好地限制变梁截面异型节点核心区和柱身裂缝的发展。在相同配筋下,PVA-ECC柱-钢筋混凝土梁异型节点发生梁端塑性铰破坏,而普通变梁截面异型节点发生柱端塑性铰破坏。在全柱身使用PVA-ECC材料可以在一定程度上提高变梁截面异型节点的承载力、延性、耗能能力,改善变梁截面异型节点的刚度退化现象,有效提高变梁截面异型节点的抗震性能。(2)利用有限元软件OpenSees建立试验构件的有限元模型并进行了数值模拟。模型计算结果与实际试验结果基本吻合,表明所建模型的合理性以及抗震性能试验的有效性。在此基础上,进一步使用OpenSees对PVA-ECC变梁截面异型节点抗震性能进行参数分析,分析了节点核心区配箍率、轴压比对PVA-ECC变梁截面异型节点抗震性能的影响。有限元分析结果表明:随着箍筋间距的增大,PVA-ECC柱-钢筋混凝梁变梁截面异型节点承载力显着降低。当轴压比偏小时,轴压比对PVA-ECC柱-钢筋混凝梁变梁截面异型节点的承载力影响不大。此时,PVA-ECC材料代替普通混凝土材料应用于变梁截面异型节点的柱身部分可以起到适度减少变梁截面异型节点核心区箍筋配置的作用。当轴压比超过一定值后,随着轴压比的进一步增大,其承载能力下降幅度增大,试件延性降低。
参考文献：
[1]. 大型火电厂钢结构主厂房框排架结构抗震性能及设计方法研究[D]. 梁炯丰. 西安建筑科技大学. 2013
[2]. 钢筋混凝土框架全错开节点拟静力试验与错层节点非线性有限元分析[D]. 陈曦. 重庆大学. 2002
[3]. 钢筋混凝土框架错层节点的拟静力试验研究[D]. 田必云. 重庆大学. 2002
[4]. 错层异型SRC中节点拟静力试验研究[J]. 李超, 白国良, 李红星, 张春莲. 结构工程师. 2010
[5]. 钢筋混凝土框架完全错开300mm节点拟静力试验与非线性有限元分析[D]. 朱兰影. 重庆大学. 2004
[6]. 火电厂主厂房型钢混凝土混合结构异型中节点抗震性能试验研究[J]. 王博, 白国良, 代慧娟, 朱佳宁, 李红星. 建筑结构学报. 2013
[7]. 矩形钢管混凝土柱—混凝土梁错层节点抗震性能分析[D]. 陈福平. 东南大学. 2018
[8]. 火电厂主厂房结构异型节点抗震性能试验研究[J]. 尹龙星, 白国良, 李红星, 朱佳宁. 地震工程与工程振动. 2013
[9]. 大型火电主厂房含异型节点钢框排架抗震性能试验研究[D]. 易孝强. 广西大学. 2012
[10]. 一种新型变梁截面异型节点抗震性能研究[D]. 邱光宇. 湖南大学. 2017
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