新型开孔十字芯钢管混凝土防屈曲耗能支撑性能分析研究

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作者 庄紫绚 周云 +1 位作者 曹邕生 林一煌 《地震工程与工程振动》 北大核心 2025年第3期168-179,共12页

针对传统十字芯钢管混凝土防屈曲耗能支撑(cross-core concrete-filled steel tube buckling-restrained brace,CSBRB)破坏位置随机、钢材切割量大以及焊接长度过大的问题。该文提出一种新型开孔十字芯钢管混凝土防屈曲耗能支撑(perfora... 针对传统十字芯钢管混凝土防屈曲耗能支撑(cross-core concrete-filled steel tube buckling-restrained brace,CSBRB)破坏位置随机、钢材切割量大以及焊接长度过大的问题。该文提出一种新型开孔十字芯钢管混凝土防屈曲耗能支撑(perforated cross-core concrete-filled steel tube buckling-restrained brace,PCSBRB)。介绍了PCSBRB的构造方式及特点、给出基本力学参数的计算公式。设计6组不同开孔参数的PCSBRB及1组CSBRB模型,采用ABAQUS软件对其进行拟静力有限元分析,研究PCSBRB的构造合理性、开孔率和开孔个数对PCSBRB力学性能、耗能性能、应力分布、高阶变形特征、开孔段面内失稳现象以及等效累积塑性应变的影响规律。研究结果表明:PCSBRB构造合理,承载能力、耗能性能与CSBRB相近,PCSBRB屈服区域均位于开孔段,具有定点屈服、多点同时耗能的优势;设计合理的PCSBRB滞回曲线稳定、饱满,对称性好;开孔率过小的PSCBRB,应力集中在限位孔处,无法达到“定点屈服”的目的,开孔率过大的PCSBRB,开孔段易发生面内失稳,导致PCSBRB的承载力下降,PCSBRB的开孔率宜取33%~50%;当开孔段总长为1500 mm时,开孔数量设置为4~8性能相近;相比CSBRB,PCSBRB材料利用率更高,焊接成本显著减少。 展开更多

关键词 防屈曲耗能支撑 开孔 十字芯 钢管混凝土 开孔率 开孔个数

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风与地震耦合作用下钢管混凝土框架-防屈曲支撑结构体系易损性研究 被引量：14

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作者 刘杨 李宏男 +2 位作者 李超 郑晓伟 张皓 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期56-65,共10页

工程结构在其全寿命服役期间会不可避免地遭受风或地震等多种灾害的作用。以钢管混凝土框架-防屈曲支撑结构体系为研究对象,模拟了重现期分别为1年、10年和50年的结构不同高度处的风速时程,基于OpenSees有限元软件对结构开展了地震单独... 工程结构在其全寿命服役期间会不可避免地遭受风或地震等多种灾害的作用。以钢管混凝土框架-防屈曲支撑结构体系为研究对象,模拟了重现期分别为1年、10年和50年的结构不同高度处的风速时程,基于OpenSees有限元软件对结构开展了地震单独作用和重现期分别为1年、10年和50年的风与地震耦合作用4种工况下的非线性动力时程分析,并基于地震需求分析方法生成了结构在不同工况下的易损性曲线。结果表明:随着风作用的增大,结构的反应和易损性均有增大趋势;而随着地震动强度的增大,风作用对结构易损性的影响则逐渐减小。 展开更多

关键词 风与地震耦合作用 钢管混凝土框架 防屈曲支撑 非线性动力时程分析 易损性

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方钢管混凝土组合异形柱防屈曲支撑框架抗震性能试验 被引量：7

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作者 于敬海 郑达辉 +2 位作者 胡相宜 闫翔宇 李路川 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CSCD 北大核心 2018年第A01期135-142,共8页

为研究方钢管混凝土组合异形柱(SCFST柱)防屈曲支撑框架的抗震性能,对一榀1∶2的SCFST柱防屈曲支撑框架模型进行了拟静力试验,同时采用ABAQUS有限元软件对试验模型进行了数值模拟.试验结果表明,试件呈现出防屈曲支撑、钢梁依次出现塑性... 为研究方钢管混凝土组合异形柱(SCFST柱)防屈曲支撑框架的抗震性能,对一榀1∶2的SCFST柱防屈曲支撑框架模型进行了拟静力试验,同时采用ABAQUS有限元软件对试验模型进行了数值模拟.试验结果表明,试件呈现出防屈曲支撑、钢梁依次出现塑性铰的破坏机制.试件滞回曲线饱满,骨架曲线为S形,且强度和刚度退化不明显,位移延性系数可达3.21.防屈曲支撑耗能能力强,有效保护了框架结构.与异形柱普通支撑框架试验结果进行对比分析可知,异形柱防屈曲支撑框架抗震性能明显优于异形柱普通支撑框架.有限元分析中试件的破坏机制与试验基本一致. 展开更多

关键词 方钢管混凝土组合异形柱 防屈曲支撑 抗震性能

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组合钢管混凝土式防屈曲支撑 被引量：8

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作者 梅洋 吴斌 +2 位作者 赵俊贤 郝贵强 杜永山 《灾害学》 CSCD 2010年第B10期99-104,共6页

由于河北省图书馆加固改造工程的实际需要,开发出了一种新型组合钢管混凝土式防屈曲支撑。该新型支撑解决了全钢型防屈曲支撑在大长度时难以满足稳定性的问题,而且比起传统钢管混凝土约束的防屈曲支撑,无需考虑内芯与混凝土之间的粘结... 由于河北省图书馆加固改造工程的实际需要,开发出了一种新型组合钢管混凝土式防屈曲支撑。该新型支撑解决了全钢型防屈曲支撑在大长度时难以满足稳定性的问题,而且比起传统钢管混凝土约束的防屈曲支撑,无需考虑内芯与混凝土之间的粘结力问题,加工过程简便、施工速度快,且质量容易控制。现已对此类新型支撑完成了短试件和足尺试件的拟静力滞回性能试验,试验结果表明,新型支撑的滞回曲线饱满稳定,整体稳定性和局部稳定性较好,满足工程要求。 展开更多

关键词 防屈曲支撑 钢管混凝土 足尺试件 滞回性能

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带防屈曲支撑的钢管混凝土框架抗震性能参数分析 被引量：3

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作者 任凤鸣 张杰标 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2014年第4期422-428,共7页

设置防屈曲支撑的钢管混凝土框架是一种新型钢管混凝土减震结构。采用有限元软件Opensees对设置防屈曲支撑的单层单跨钢管混凝土减震框架进行数值模拟,研究了框架梁柱线刚度比、防屈曲支撑初始刚度以及钢管混凝土柱轴压比等设计参数对... 设置防屈曲支撑的钢管混凝土框架是一种新型钢管混凝土减震结构。采用有限元软件Opensees对设置防屈曲支撑的单层单跨钢管混凝土减震框架进行数值模拟,研究了框架梁柱线刚度比、防屈曲支撑初始刚度以及钢管混凝土柱轴压比等设计参数对该减震结构抗震性能的影响。研究结果表明：1数值模拟和试验结果吻合较好,验证了有限元模型的正确性;2梁柱线刚度比在0.1~0.3之间变化时,钢管混凝土减震框架的抗震性能较好;3BRB耗能支撑的初始刚度K1在40~80kN/mm变化时,减震框架的耗能减震效应较明显;4在合理的钢管混凝土柱轴压比范围内,当轴压比较大时,在钢管混凝土框架中设置防屈曲支撑能明显地提高结构的耗能能力和改善结构的强度退化现象。 展开更多

关键词 钢管混凝土框架(CFST) 防屈曲支撑(BRB) 抗震性能 参数分析

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十字形内芯含隔离钢管式防屈曲支撑及其滞回性能试验 被引量：5

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作者 周翔子 马宁 欧进萍 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2014年第4期162-167,共6页

本文提出了一种含隔离钢管式钢管混凝土防屈曲支撑,既解决了全钢防屈曲支撑长度较大时整体稳定性难以满足的问题,又解决了传统钢管混凝土防屈曲支撑混凝土与内芯接触易被压碎,且摩擦力大的问题。本文对此类防屈曲支撑进行了支撑构件足... 本文提出了一种含隔离钢管式钢管混凝土防屈曲支撑,既解决了全钢防屈曲支撑长度较大时整体稳定性难以满足的问题,又解决了传统钢管混凝土防屈曲支撑混凝土与内芯接触易被压碎,且摩擦力大的问题。本文对此类防屈曲支撑进行了支撑构件足尺试验,旨在了解支撑的性能并探索其合理构造。结果表明,该支撑滞回曲线饱满稳定,具有良好的延性和耗能能力,且整体稳定性和局部稳定性良好。 展开更多

关键词 钢管混凝土防屈曲支撑 隔离钢管 滞回性能 构件试验

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二重钢管防屈曲耗能支撑的有限元分析 被引量：4

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作者 邓雪松 杨叶斌 +2 位作者 陈真 周云 邹征敏 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2011年第6期96-101,共6页

设计了12组41种二重钢管防屈曲耗能支撑试件,应用有限元软件ABAQUS对其进行了有限元分析,研究了径厚比、约束比、长细比和边界条件对支撑性能的影响。分析结果表明:二重钢管防屈曲耗能支撑的径厚比取值不大于24、约束比的取值不小于3时... 设计了12组41种二重钢管防屈曲耗能支撑试件,应用有限元软件ABAQUS对其进行了有限元分析,研究了径厚比、约束比、长细比和边界条件对支撑性能的影响。分析结果表明:二重钢管防屈曲耗能支撑的径厚比取值不大于24、约束比的取值不小于3时,支撑的滞回曲线饱满、稳定;当支撑的长细比增加时,可以通过提高约束比来避免支撑发生整体屈曲;支撑的边界条件宜设计成固接。 展开更多

关键词 二重钢管防屈曲耗能支撑 滞回性能 有限元分析

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钢管混凝土框架-屈曲约束支撑结构概率地震易损性评估研究 被引量：1

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作者 王静峰 李贝贝 +1 位作者 王元清 李国强 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期311-322,共12页

为了研究钢管混凝土(CFST)框架-屈曲约束支撑(BRB)结构的抗震性能以及地震动持时对结构概率地震易损性的影响,基于能量平衡的塑性设计方法,设计了9层框架支撑结构.选取其中一榀单层单跨的框架支撑试件进行了低周循环加载试验和数值分析... 为了研究钢管混凝土(CFST)框架-屈曲约束支撑(BRB)结构的抗震性能以及地震动持时对结构概率地震易损性的影响,基于能量平衡的塑性设计方法,设计了9层框架支撑结构.选取其中一榀单层单跨的框架支撑试件进行了低周循环加载试验和数值分析.采用OpenSees程序建立了9层典型三跨子结构的弹塑性分析模型;通过增量动力分析法得到了结构在不同工程需求参数和地震动强度参数下的易损性曲线,分析了地震动持时对结构抗震性能的影响.研究结果表明:试件的水平荷载-位移滞回曲线饱满,耗能稳定;结构90%的塑性变形耗能集中于屈曲约束支撑;整体损伤因子(ODI)可以较好地反映地震动持时对框架支撑结构累积损伤的影响;长持时地震动下结构的倒塌中位值比短持时的低24%.以ODI为工程需求参数时,考虑地震动谱加速度和重要持时的地震动强度综合指标INP-D表现出更优的实用性、有效性、充分性和调幅鲁棒性.对于I_(NP-D),罕遇地震水平下,长持时地震动下的ODI超越0.2和0.4限值的概率分别是短持时的1.74和5.0倍,因此建议钢管混凝土框架-屈曲约束支撑结构的抗震设计和分析应关注地震动持时对结构累积损伤的影响. 展开更多

关键词 地震动持时 钢管混凝土框架 屈曲约束支撑 易损性曲线 损伤因子

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约束内置的新型双重方钢管防屈曲支撑研究 被引量：1

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作者 张英 周强 +1 位作者 瞿伟廉 汪思成 《工程抗震与加固改造》 北大核心 2020年第6期41-46,共6页

防屈曲支撑受压屈服而不屈曲的特点,使其具有良好的耗能减震效果。针对目前防屈曲支撑震后难以观察核心受力构件的变形及损伤,不利于后期震害调查的情况,提出了一种约束构件内置的新型双重方钢管防屈曲支撑。该新型防屈曲支撑震后能够... 防屈曲支撑受压屈服而不屈曲的特点,使其具有良好的耗能减震效果。针对目前防屈曲支撑震后难以观察核心受力构件的变形及损伤,不利于后期震害调查的情况,提出了一种约束构件内置的新型双重方钢管防屈曲支撑。该新型防屈曲支撑震后能够直观地观察到受力构件的变形情况,便于震后修复。应用Abaqus有限元软件对新型支撑进行数值分析,研究了长细比、约束比、径厚比、间隙以及摩擦力对支撑性能的影响。结果表明:长细比、约束比、间隙、摩擦力对支撑性能的影响较大,径厚比对支撑性能几乎无影响。同时,给出了可供设计参考使用的临界约束比曲线、间隙等参数。 展开更多

关键词 有限元分析 新型双重钢管防屈曲支撑 临界约束比 长细比

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防屈曲支撑组合框架优化设计与抗震性能分析 被引量：2

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作者 王宏伟 叶达伟 +1 位作者 任凤鸣 周云 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期829-837,共9页

目的以抗侧刚度比为设计变量,对设置防屈曲支撑的某18层钢管混凝土组合框架Benchmark模型进行优化设计与抗震性能分析.方法编制了基于遗传算法的优化程序,考虑以结构最大层间位移角、基底剪力为约束条件,在抗震性能不变的前提下优化防... 目的以抗侧刚度比为设计变量,对设置防屈曲支撑的某18层钢管混凝土组合框架Benchmark模型进行优化设计与抗震性能分析.方法编制了基于遗传算法的优化程序,考虑以结构最大层间位移角、基底剪力为约束条件,在抗震性能不变的前提下优化防屈曲支撑的截面面积,以及考虑防屈曲支撑总截面面积为约束条件,在支撑用量相同的前提下,改善结构的抗震性能两种设计方案.结果在防屈曲支撑总用量不变的前提下,以变化抗侧刚度比设计的结构能够减少结构29%的最大层间位移角,减少4. 3%的最大层间剪力;在抗震性能不变的前提下,以变化抗侧刚度比设计的结构能够减少44%的支撑用量,其防屈曲支撑的耗能比例达78%.结论两种优化方案设计的结构均充分发挥防屈曲支撑的耗能能力,较优化前的结构更能保护框架梁、柱免受破坏. 展开更多

关键词 防屈曲支撑 抗侧刚度比 优化设计 抗震性能 钢管混凝土组合框架

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基于抗侧刚度比的防屈曲支撑组合框架优化研究 被引量：3

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作者 王宏伟 叶达伟 +1 位作者 覃建华 周云 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第3期458-464,471,共8页

针对某26层设置了防屈曲支撑的钢管混凝土组合框架的benchmark模型,以振型分解反应谱法作为基础算法,编制了基于遗传算法的优化程序,通过改变结构各层的抗侧刚度比,对设置防屈曲支撑的钢管混凝土组合框架结构进行了防屈曲支撑截面面积... 针对某26层设置了防屈曲支撑的钢管混凝土组合框架的benchmark模型,以振型分解反应谱法作为基础算法,编制了基于遗传算法的优化程序,通过改变结构各层的抗侧刚度比,对设置防屈曲支撑的钢管混凝土组合框架结构进行了防屈曲支撑截面面积的优化设计,对以变化抗侧刚度比设计的结构和以固定抗侧刚度比设计的结构进行了弹性阶段和弹塑性阶段的地震响应对比分析。结果表明：以变化抗侧刚度比设计的结构能在不减弱抗震性能的同时,减少48%的防屈曲支撑用量。在罕遇地震作用下,以变化抗侧刚度比设计的防屈曲支撑的耗能比例达54.98%,充分发挥防屈曲支撑的塑性变形能力消耗地震能量,起到保护框架梁、柱的作用。 展开更多

关键词 抗侧刚度比 防屈曲支撑 遗传算法 钢管混凝土组合框架 振型分解反应谱法

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钢管混凝土减震框架与钢管混凝土框架-剪力墙结构的对比试验研究 被引量：6

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作者 任凤鸣 周云 +1 位作者 林绍明 张杰标 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期91-99,共9页

设计两榀比例为1:4、梁柱构件尺寸相同的试件:一榀为设置新型三重钢管防屈曲支撑的钢管混凝土减震框架,一榀为普通钢管混凝土框架-剪力墙结构。对两个试件进行反复荷载作用下的抗震性能试验,对比分析两种结构的破坏特征、滞回性能、骨... 设计两榀比例为1:4、梁柱构件尺寸相同的试件:一榀为设置新型三重钢管防屈曲支撑的钢管混凝土减震框架,一榀为普通钢管混凝土框架-剪力墙结构。对两个试件进行反复荷载作用下的抗震性能试验,对比分析两种结构的破坏特征、滞回性能、骨架曲线、强度和刚度退化、耗能能力和关键点应变等抗震性能指标。试验结果表明:钢管混凝土减震框架结构具有与钢管混凝土框架-剪力墙结构相当的承载力,并在变形能力、延性和耗能能力等方面均有明显的提高,对刚度退化和强度退化也有明显的缓解,具有更合理的受力性能和破坏机制,新型三重钢管防屈曲支撑起到良好的耗能减震作用,有效地改善钢管混凝土框架的抗震性能。 展开更多

关键词 钢管混凝土框架 三重钢管防屈曲支撑 混凝土剪力墙 抗震性能 耗能减震

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BRB-钢管高强混凝土结构的抗震性能分析 被引量：2

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作者 李帼昌 张迎 +1 位作者 高成富 田磊 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2012年第5期591-595,600,共6页

为了研究屈曲约束支撑-钢管高强混凝土框架结构在多遇地震和罕遇地震作用下的抗震性能,结合我国抗震规范,利用通用有限元分析软件SAP2000对设置了屈曲约束支撑的三层钢管高强混凝土框架结构进行静力弹塑性分析,得到了该结构在地震作用... 为了研究屈曲约束支撑-钢管高强混凝土框架结构在多遇地震和罕遇地震作用下的抗震性能,结合我国抗震规范,利用通用有限元分析软件SAP2000对设置了屈曲约束支撑的三层钢管高强混凝土框架结构进行静力弹塑性分析,得到了该结构在地震作用下的能力曲线、层间位移、顶点位移和塑性铰分布情况等相关参数,并对其抗震性能进行了分析.结果表明,框架中设置的屈曲约束支撑可有效提高钢管高强混凝土结构的抗震性能,满足结构抗震性能的要求. 展开更多

关键词 屈曲约束支撑 钢管高强混凝土结构 塑性铰 能力曲线 性能点 层间位移 静力弹塑性分析 抗震性能

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基于PSO的钢管混凝土减震框架小震作用下优化分析

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作者 梁健伟 任凤鸣 《地震研究》 CSCD 北大核心 2015年第3期475-479,518,共5页

基于粒子群算法,以钢管混凝土框架的层间位移角及构件内力为约束条件、防屈曲支撑核心单元横截面积总和为目标函数,采用Matlab编写了适用于钢管混凝土减震框架的优化算法,并对钢管混凝土减震框架进行了优化分析。结果表明:采用粒子群算... 基于粒子群算法,以钢管混凝土框架的层间位移角及构件内力为约束条件、防屈曲支撑核心单元横截面积总和为目标函数,采用Matlab编写了适用于钢管混凝土减震框架的优化算法,并对钢管混凝土减震框架进行了优化分析。结果表明:采用粒子群算法对钢管混凝土减震框架进行参数优化是可行的。粒子群算法参数少、收敛速度快,是一种适用于钢管混凝土减震框架的新型优化方法。 展开更多

关键词 粒子群算法 钢管混凝土框架 防屈曲支撑 参数优化

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大跨上承式钢管混凝土拱桥横向减震措施研究

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作者 刘鑫 周建庭 +3 位作者 张瑞杰 金双双 叶丹 史俊 《工程抗震与加固改造》 北大核心 2023年第6期68-76,共9页

特大跨上承式钢管混凝土拱桥的横向刚度较弱,往往是抗震的薄弱环节。针对某跨径500m的上承式CFST拱桥在横向罕遇地震下部分拱肋间斜撑应力超限易屈曲失稳和引桥墩墩底截面横向抗震能力不足的问题,提出在拱顶段斜撑和引桥墩上设置防屈曲... 特大跨上承式钢管混凝土拱桥的横向刚度较弱,往往是抗震的薄弱环节。针对某跨径500m的上承式CFST拱桥在横向罕遇地震下部分拱肋间斜撑应力超限易屈曲失稳和引桥墩墩底截面横向抗震能力不足的问题,提出在拱顶段斜撑和引桥墩上设置防屈曲支撑等四种减震方案。对原桥方案和4种防屈曲支撑布置方案建立有限元分析模型并进行非线性时程分析,将4种方案各关键截面的位移、内力和抗弯能力需求比与原方案进行对比分析。结果表明:方案一对拱顶位移、拱脚和拱顶内力减震效果不明显,且对设置防屈曲支撑的拱肋段弯矩有显著增大;方案二和方案三能有效减小引桥墩墩底弯矩,但对拱肋的位移和内力无明显减小;方案四(斜撑和引桥墩设置防屈曲支撑)对全桥的位移和内力减震效果最优,对拱顶和引桥墩墩顶的最大位移减震率分别为8.4%和28.6%,对全桥关键截面的抗弯能力需求比提高效果最好,能有效提高该桥梁的整体抗震性能。 展开更多

关键词 钢管混凝土拱桥 斜撑 防屈曲支撑 减震率 抗弯能力需求比

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基于构件性能的钢管混凝土减震框架性能指标研究

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作者 陈浩帆 任凤鸣 陈锦文 《工程抗震与加固改造》 北大核心 2017年第6期32-38,共7页

基于国内外68个圆形和82个方形钢管混凝土柱的抗震性能试验数据,根据损伤程度确定了钢管混凝土柱不同性能水准下的水平位移角限值,并结合钢梁和防屈曲支撑的性能指标,对具有不同设计参数的72个设置了防屈曲支撑的钢管混凝土减震框架进... 基于国内外68个圆形和82个方形钢管混凝土柱的抗震性能试验数据,根据损伤程度确定了钢管混凝土柱不同性能水准下的水平位移角限值,并结合钢梁和防屈曲支撑的性能指标,对具有不同设计参数的72个设置了防屈曲支撑的钢管混凝土减震框架进行静力弹塑性数值分析,确立了不同性能水准下钢管混凝土减震框架的性能指标限值,为建立基于性能的钢管混凝土减震框架抗震设计方法提供依据。 展开更多

关键词 钢管混凝土 防屈曲支撑 性能指标 层间位移角

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强震下拱式体系桥梁震害特征及抗震研究 被引量：14

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作者 李晓莉 邹雨鹤 王东升 《世界地震工程》 CSCD 北大核心 2018年第2期33-43,共11页

以汶川地震中拱式体系桥梁震害为主线,总结主拱圈、横向连接系和其它附属构件及减隔震设计拱桥的破坏情况,对国内外拱桥的震害特征及原因进行了剖析。以目前应用数量占优的钢管混凝土肋拱桥为具体背景,对拱式体系桥梁的抗震理论、抗震... 以汶川地震中拱式体系桥梁震害为主线,总结主拱圈、横向连接系和其它附属构件及减隔震设计拱桥的破坏情况,对国内外拱桥的震害特征及原因进行了剖析。以目前应用数量占优的钢管混凝土肋拱桥为具体背景,对拱式体系桥梁的抗震理论、抗震试验和减隔震设计进行了评述。分析认为拱式体系桥梁竖向和纵桥向抗震存在一定的安全储备,但横桥向存在明显的抗震薄弱环节。针对钢管混凝土肋拱桥横桥向振动及倒塌特点,就目前在拱式体系桥梁中引入防屈曲支撑代替横撑以形成耗能减震结构提出了建议及具体可行设计方式。 展开更多

关键词 拱式体系桥梁 震害 横向连接系 钢管混凝土肋拱桥 防屈曲支撑

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