密肋壁板结构参数识别与动力复合反演分析

以密肋壁板结构为研究对象,通过试验对密肋壁板结构模态参数识别结果的分析,验证了密肋壁板结构弹性等效模型的可行性;利用试验结果,重构结构动力完备信息,对密肋壁板结构进行动力复合反演分析,从而建立密肋壁板结构弹性层间刚度换算公式.为密肋壁板结构的安全可靠性评价提供了前提和依据.     

密肋壁板结构计算模型及Pushover分析

在前期试验和理论研究的基础上,将密肋壁板结构中的密肋复合墙板等效为整体斜撑,提出结构的刚架 - 等效斜撑力学模型,并结合试验数据确立了该模型主要参数的计算方法及塑性铰的设定.采用该模型对一实际密肋壁板结构进行了Pushover分析并进行了抗震性能评估.结果表明采用该模型是实现密肋壁板结构Pushover分析及抗震性能评估的一种有效方法.     

钢筋-沥青隔震层非线性震动特性研究

为了研究钢筋-沥青隔震层的材料与几何非线性震动特性,对钢筋-沥青隔震结构进行了振动台试验,分析了结构在不同加速度幅值输入时的隔震性能。同时,在钢材的应力-应变关系基础上,考虑构件竖向力的二次矩效应,提出了钢筋-沥青隔震层骨架曲线的计算方法,并结合双线型恢复力模型的滞回规则,建立了相应的恢复力模型。利用建立的恢复力模型,编制程序进行了弹塑性时程分析,并与试验结果作对比。结果表明:当钢筋-沥青隔震层的受力钢筋进入弹塑性阶段时,隔震层能够吸收大部分地震能量,显著降低上部结构的地震反应;弹塑性时程分析结果与试验结果吻合较好,由此建立的恢复力模型准确并且适用,可为钢筋-沥青隔震层的工程设计与非线性地震反应分析提供参考。     

SRC框支剪力墙结构地震反应简化分析模型研究

针对钢筋混凝土高层框支剪力墙结构抗震性能差的缺点,提出采用型钢混凝土（SRC）梁柱框支剪力墙,试验结果表明了其良好的抗震性能。提出了框支剪力墙结构地震反应简化分析模型,将结构简化为由墙单元和框支单元组成的弹簧体系,墙单元采用二元件模型。推导了框支单元刚度矩阵,基于理论公式和试验结果给出了框支单元恢复力模型。根据提出的简化模型,编制了结构地震反应时程分析程序。程序计算结果与ETABS分析结果及振动台试验结果吻合较好,为进一步对SRC框支剪力墙结构进行地震反应分析提供了理论基础。     

不等跨框支密肋壁板结构连续墙梁抗震性能试验研究

进行了一榀不等跨框支密肋壁板结构连续墙梁模型的伪静力试验，介绍了模型试件的破坏过程。根据试验结果，对这种形式墙梁的破坏形态、承载力、刚度、变形特性及滞回性能等抗震性能进行了分析研究，并与框支砖砌体墙梁进行了一定的对比分析。研究表明，框支密肋壁板结构墙梁具有良好的抗震性能。     

砖砌体房屋非线性地震反应分析方法和破坏状态指标的确定与验证

砖砌体房屋在历次地震中的破坏均较为严重,为了准确评估其在大震作用下的抗震性能,选择高效的结构分析方法并选取合适的破坏状态指标至关重要。首先,在仔细比较现有结构非线性分析方法的基础上,结合砖砌体结构的特点,采用了可以"考虑构造柱影响"的砖墙体三线型恢复力模型,并建立了砖砌体结构的层剪切非线性分析模型,利用基于自平衡力的弹塑性动力反应分析方法实现了砖砌体结构的非线性动力时程分析;然后,选取延伸系数作为砖砌体结构的破坏状态指标,来判别结构的破坏状态;最后,利用一个带有震害的实际算例,采用三条能充分反映该工程场地特征的地震动对其进行非线性动力时程分析,验证了文中砖墙体恢复力模型、非线性动力时程分析方法以及破坏状态指标的合理性和有效性。文中所确定的模型、方法和破坏状态指标可为大震作用下砖砌体房屋的抗震性能鉴定和评估、抗震加固以及震害分析提供方法和依据。     

密肋复合墙体的地震损伤极限概率分析

密肋复合墙体是密肋壁板结构体系的主要承载构件,本文根据32块密肋复合墙体在单调及低周往复循环荷载作用下的试验结果,结合我国现行规范的目标性能,提出了针对密肋复合墙体的三个损伤性能水平及相应的量化参数,研究了这种新型墙体的损伤模型及各性能水平的允许极限破坏指标的概率特性。结果表明,采用四种地震损伤模型计算的墙体屈服、极限、破坏状态的损伤指数,在给定的显著性水平下分别服从正态分布、对数正态分布或极值Ⅰ型分布,并得到了分布的统计参数,可为该类墙体基于损伤性能的可靠度分析提供依据和参考。     

钢管混凝土拱桥的材料非线性地震反应分析

采用组合单元和双单元法对钢管混凝土进行材料非线性分析,给出两种方法的恢复力模型曲线,并分别用这两种方法对某大跨度钢管拱桥进行非线性地震反应分析,结果表明,两种元法的分析结果比较接近,故都是非线性分析的有效方法;同线性分析结果相比较表明材料非线性对钢管混凝土拱桥的抗震性能影响足显著的。     

结构动力反应分析中阻尼和恢复力的相关性

以具有理想弹性恢复力模型的单自由度体系作为研究对象，分别考察了结构恢复力强度误差和刚度误差对结构弹塑性地震反应时程分析结果的影响，讨论了结构反应最佳等效的条件下阻尼和恢复力的相互影响规律。     

大跨度钢管混凝土拱桥非线性抗震性能研究

基于OpenSees平台建立钢管混凝土拱桥动力分析模型,并与Midas Civil模型结果进行比对。通过一条强震记录下的IDA分析,得到钢管混凝土拱桥拱肋横桥向非线性地震性能,比较拱肋采用弹性梁单元和纤维梁单元两种模型的拱脚弯矩时程曲线和拱顶位移时程曲线,分析拱肋关键截面屈服机理,绘制它们的曲率IDA曲线和拱顶位移IDA曲线。研究结果表明:横桥向在强震作用下拱脚和拱顶不一定先屈服,而是在拱肋截面突变或有集中质量连接处,在设计时需重点考虑;随着地震动增大,先是与横撑连接处拱肋首先屈服,然后是拱脚和拱顶位置,最后向整个拱肋扩展,拱肋非线性性能良好,仍有一定的抗震储备能力。     

水平荷载作用下密肋复合墙结构的变形计算

密肋复合墙结构是近年来应用在住宅领域中的一种新型建筑结构体系,目前关于地震作用下密肋复合墙结构的变形计算方法尚不完善,采用等效剪力墙结构模型不能同时考虑密肋墙的有效弹性模量和有效面内剪切模量,导致等效模型在水平荷载作用下的变形与实际结构存在一定误差.在试验研究基础上,依据铁木辛柯剪切梁理论并考虑密肋墙体弹性常数取值和构造特点,建立了包含剪切变形在内的密肋复合墙侧移曲线方程;同匀质混凝土墙侧移方程相比,密肋墙侧移方程中的弹性常数是与墙体构造有关的变参数表达式.算例分析表明,等效混凝土墙结构模型的侧移变形计算结果较实际结构偏小,在中高层结构中表现尤为明显,可能引起不可忽略的误差而导致结构存在安全隐患;建议对等效混凝土墙模型的侧移变形结果进行修正,给出了初步的修正系数供工程设计参考.     

基于OpenSees平台的钢管混凝土结构力学性能数值模拟

基于非线性纤维梁-柱单元理论,以OpenSees为求解平台分别进行了钢管混凝土结构滞回曲线计算和弹塑性动力时程分析等数值模拟,计算结果与试验吻合良好。钢管内核心混凝土采用考虑钢管约束效应的应力—应变关系,钢材采用随动强化本构模型。在传统纤维模型法的基础上,通过直接在截面层次定义非线性剪切恢复力的方法建立了考虑非线性剪切效应的剪力墙结构数值模型,结果表明该模型能较好地模拟组合剪力墙的抗剪承载力、捏缩效应以及刚度退化等力学性能。对输入不同地震波下钢管混凝土框架体系的动力时程分析表明,基于OpenSees求解平台的非线性纤维模型法能够较好地模拟钢管混凝土框架结构的非线性动力特性。     

基于宏观模型的暗支撑短肢剪力墙非线性分析

建立了适合于带暗支撑短肢剪力墙非线性分析的宏观计算模型，分析推导了SAP程序中Link单元的刚度矩阵，明确了Link（单元中各弹簧的物理意义，给出了各单元等效刚度计算方法，选取了合适的单元力一位移关系。用由Link单元建立的宏观模型对3片普通短肢剪力墙和3片带暗支撑短肢剪力墙进行了静力弹塑性分析，试验和计算所得顶点力一位移骨架曲线符合良好，说明所建宏观模型合理，用由Link单元建立的宏观模型能较好的模拟带暗支撑短肢剪力墙的非线性行为。     

密肋复合墙板耗能性能及地震损伤分析

根据15榀1/2比例密肋复合墙板在单调及低周反复荷载作用下的试验结果,对这种新型复合墙板的破坏形态、滞回性能、耗能能力和累积损伤模型等进行了分析,探讨了墙板累积损伤的发展过程和发育规律,提出了阶段损伤指数的概念,并通过损伤模型计算的破损结果与试件实际破坏特征对比,确定了墙板的阶段损伤界限值,可供工程实际抗震设计和评估参考。     

A macro‐model with nonlinear springs for seismic analysis of URM buildings

Seismic assessment of existing unreinforced masonry buildings represents a current challenge in structural engineering. Many historical masonry buildings in earthquake regions were not designed to withstand seismic loading; thus, these structures often do not meet the basic safety requirements recommended by current seismic codes and need to be strengthened considering the results from realistic structural analysis. This paper presents an efficient modelling strategy for representing the nonlinear response of unreinforced masonry components under in‐plane cyclic loading, which can be used for practical and accurate seismic assessment of masonry buildings. According to the proposed strategy, generic masonry perforated walls are modelled using an equivalent frame approach, where each masonry component is described utilising multi‐spring nonlinear elements connected by rigid links. When modelling piers and spandrels, nonlinear springs are placed at the two ends of the masonry element for describing the flexural behaviour and in the middle for representing the response in shear. Specific hysteretic rules allowing for degradation of stiffness and strength are then used for modelling the member response under cyclic loading. The accuracy and the significant potential of the proposed modelling approach are shown in several numerical examples, including comparisons against experimental results and the nonlinear dynamic analysis of a building structure. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

横向荷载作用下密肋复合墙体计算模型及承载力计算方法研究

在横向荷载作用下,假设密肋复合墙体结构为夹层悬臂梁,提出其计算模型,根据变形协调原理对其进行受力分析,建立了结构横向位移及各组成构件承受剪力和弯矩的表达式,给出了密肋复合墙体结构在横向荷载作用下各组成构件荷载分配的比例关系,并通过内墙板的抗剪承载力公式予以验证。与试验结果对比分析表明:模型计算结果吻合较好,本文提出的横向荷载作用下计算模型及抗剪承载力计算公式具有一定精度,适合用于密肋复合墙体的计算分析。     

密肋复合墙体非线性数值分析及抗剪承载力研究

结合课题组前期的研究成果,通过对墙体中不同材料的本构模型、墙体中裂缝、多种材料的联结以及墙体边界条件的研究与探讨,运用通用有限元程序ANSYS对密肋复合墙体进行非线性有限元分析;并在试验结果与有限元模拟的基础上,依据极限平衡理论,建立起来复合墙体的斜截面抗剪极限承载力公式。理论分析与试验研究表明:复合墙体非线性有限元模型能够较好地模拟墙体内力和变形发展的全过程,描述裂缝的形成和扩展,对于实际工程和科学研究具有足够的精度;墙体斜截面抗剪承载力公式与实测值吻合较好,具有一定的精度,满足工程设计需要。     

Linear and nonlinear response of concrete slab on CFR dam during earthquake

The joint between concrete slab and rockfill is designed as welded contact in the classical modeling of concrete-faced rockfill (CFR) dams and earthquake response of the CFR dams is determined by this method. In this study, linear and nonlinear response of Torul CFR Dam including interface element between concrete slab and rockfill were investigated for the duration of strong seismic excitation. The finite element analyses were performed by employing both cases, empty and full reservoir, to research the effect of the reservoir water on the earthquake response of the dam. The reservoir water was modeled with fluid finite elements by the Lagrangian approach. The Drucker-Prager model was used in nonlinear analyses for concrete slab, rockfill and soil materials. According to finite element analyses, displacement and stress components were increased by hydrodynamic pressure. The nonlinear response of the concrete slab was monitored about the peak ground acceleration (pga). This study reveals that the size of sliding zone increases with increasing acceleration amplitudes.     

高强混凝土剪力墙地震损伤模型分析

在分析比较现有钢筋混凝土结构的地震损伤模型的基础上,根据高强混凝土剪力墙的滞回曲线特性及刚度退化规律,采用能量耗散系数和最大变位处的卸载刚度的退化为破坏参数,提出了适用于高强混凝土剪力墙构件的双参数地震损伤模型。依据已有的高强混凝土剪力墙构件试验研究结果,对损伤模型进行非线性回归分析,确定了相应的地震损伤模型参数,提出了高强混凝土剪力墙各性能水平的损伤指数以及相应于三水准抗震设防的损伤指数允许值。分析结果表明,按本文所提出的损伤模型计算得到的剪力墙构件最终破坏时对应的损伤指数,其平均值在合理范围内,标准差较小;损伤指数计算值对应的损伤程度基本符合试验结果,计算结果离散程度较低。