结构动力分析阻尼模型研究

提出了结构动力时程分析修正的Ｒａｙｌｅｉｇｈ阻尼模型和一个基于单元特性的阻尼参数方法,可用于合理确定复杂阻尼结构的阻尼参数,工程应用实例表明,阻尼参数的计算对时程响应计算结果的影响是十分明显的,必须在分析结构体系振动特性的基础上慎重确定阻尼参数,以避免为为放大或滤掉主要振型,造成虚假的结论。     

附加或不附加粘滞阻尼墙的RC框架试验与分析

本文阐述了附加或不附加粘滞阻尼墙的2个相同的RC框架模型振动台试验和理论分析的情况.这2个钢筋混凝土框架模型为3层1跨两开间,几何相似关系大致为1：2.将阻尼墙附加到一个RC框架模型当中,先后对附加或不附加阻尼墙的2个相同的RC框架模型进行振动台试验.试验结果表明,阻尼墙有效减小了框架模型的地震反应.对耗能框架模型和普通框架模型进行了弹性和弹塑性时程分析,计算结果和试验结果吻合良好.改变阻尼墙的参数进行分析,结果表明选取合适的阻尼墙参数,才能达到最好的耗能减振效果;适当减小层间位移较小处的阻尼墙参数,对减振效果影响很小而又能节省投资.     

基于P-Z模型的直立墙振动台试验数值模拟

基于块石静、动室内三轴试验确定的广义塑性模型参数,对直立墙结构振动台试验进行有限元数值模拟,并与试验结果进行对比分析,进一步探讨直立墙结构在地震荷载作用下的破坏过程和破坏特征。计算表明:该模型可较合理地模拟直立墙结构的地震反应特性和破坏特征,计算结果与试验现象基本相符。位于抛石基床上的直立墙结构破坏模式为直立墙向外海侧的滑移、倾斜和竖向沉降,其破坏过程为:当输入加速度较小时,直立墙处于稳定状态;随着输入加速度逐渐增大,直立墙在自身惯性力和墙后回填块石的动土压力作用下缓慢向外海侧水平滑移、倾斜和竖向沉降,墙后回填块石出现沉陷,但变形较小;当加速度达到一定值时,直立墙向外海侧移动和回填块石沉陷速率急剧增加,变形较大。     

新型软钢阻尼墙的试验研究及性能分析

本文提出的新型软钢阻尼墙是一种设计新颖、耗能能力很强的剪切型金属阻尼器。给出了该新型软钢阻尼墙试件的构造形式。基于提出的加载方案对试件分别进行了基本性能试验和疲劳性能试验,分析了试件的滞回性能与疲劳性能等。试验结果表明该新型软钢阻尼墙具有稳定、良好的滞回性能和疲劳性能。采用ABAQUS软件对其建立了精细化有限元模型,并对其进行了有限元分析。数值仿真结果与试验结果很接近。这种新型软钢阻尼墙耗能性能优越,构造简单,且施工方便,有广阔的工程应用前景。     

利用ARX模型识别土-结构体系的低阶模态频率和阻尼

利用美国Alaska-14层的办公大楼及周围场地上记录到的地震动,对此结构进行了低阶模态频率和阻尼的识别。和考虑土-结构动力相互作用后的土-结体系的低阶模态的频率和阻尼的识别。提供了一种ARX参数模型辨识方法,并与非参数模型辨识比较分析,发现两种模型得到的低阶模态频率和阻尼基本一致,但在高阶模态上会出现明显的差异。通过分析还发现考虑土-结相互作用后,体系的传递函数幅值有所降低。并编制了相应的Matlab计算程序。     

基于复阻尼理论的混合结构Rayleigh阻尼模型

混合结构的阻尼矩阵不满足经典阻尼条件,导致传统的模态叠加法无法适用。复阻尼理论无法适用于时域计算,其自由振动响应中存在发散现象。针对混合结构的阻尼矩阵非比例性和复阻尼理论的时域发散性,基于频域等效原则构建了求解Rayleigh阻尼系数的数学优化模型,进而得到与复阻尼理论等效的Rayleigh阻尼运动方程。算例分析表明:依据位移时程响应和结构等效阻尼比可证明Rayleigh阻尼运动方程的正确性。基于本文研究成果,等效复阻尼理论的混合结构Rayleigh阻尼运动方程可直接采用模态叠加法,结合其确定的结构等效阻尼比,为混合结构的振型分解反应谱法提供理论依据。     

附加位移放大型阻尼墙的高层钢结构地震易损性分析

对普通阻尼墙(VDW)和位移放大型黏滞阻尼墙(ADW)进行了理论分析,通过模型装置的力学性能试验研究,对比2种阻尼墙在不同位移幅值下的耗能能力,试验表明ADW的滞回曲线更为饱满,并验证了ADW的理论模型和高效的耗能能力。建立20层钢框架结构模型,选取近场和远场地震动各16条,以层间位移角作为损伤指标,分别对无控结构、附加VDW和ADW结构进行动力时程分析,基于增量动力分析方法得到结构易损性曲线。结果表明：相比于无控结构和VDW结构,ADW减震结构达到各级破坏状态的超越概率显著下降;近场波对结构损伤的概率高于远场波,而ADW结构在近场波和远场波作用下的抗震性能均大幅提高;ADW结构在罕遇地震下梁柱的塑性状态等级和损伤数量明显减少,可有效地控制结构的地震响应。     

带钢板暗支撑高阻尼混凝土核心筒斜向加载拟静力试验研究

为研究双向耦合作用对带钢板暗支撑高阻尼混凝土核心筒抗震性能的影响,对两个试件进行了低周往复荷载试验,其中HCW-P加载角度为0°,HCW-D为45°。研究了不同加载角度时,试件的破坏形态、承载力、延性、耗能等。结果表明,斜向45°加载试件的破坏形态与0°加载试件有较大的不同,HCW-D斜裂缝主要集中于中部墙肢,端部墙肢则主要为水平裂缝,而HCW-P则是水平及斜裂缝共存于腹板;在抗震性能方面,HCW-D的屈服位移、极限位移均有提高,延性系数下降,峰值承载力及耗能增加。对HCW-D的混凝土及钢筋应变进行了分析,应变分布表明,在受到正向水平荷载作用时,一个端部墙肢以受拉为主,呈小偏心受拉,另一个则是以受压为主,呈小偏心受压,且中部墙肢洞口约束边缘构件受压较大,连梁参与作用较小。     

钢板剪力墙结构的简化模型研究

统一等代模型(USM)和混合杆系模型(CSM)是从纯拉杆模型(SM)基础上发展起来的两种钢板剪力墙结构简化模型。本文在已有试验研究基础上,通过有限元软件ABAQUS对采用精细模型和简化模型的钢板剪力墙结构进行了单调荷载弹塑性分析和动力时程分析,基于理论推导对USM模型进行了修正,并给出了CSM模型的理论荷载-位移曲线,同时讨论了CSM模型应用于时程分析的适用性。结果表明:相比于SM模型,USM模型估计的极限承载力具有更高的精度,但初始刚度提升不明显;虽然CSM模型估计的初始刚度精度很高,但是当墙板高厚比较大时,其承载力高于精细模型,而CSM模型应用于动力时程分析时,对于墙板高厚比大于250的钢板剪力墙结构模拟等效结果较为准确。该研究为钢板剪力墙结构的简化模型应用提供一定参考。     

型钢高性能混凝土剪力墙恢复力模型研究

在前人研究成果的基础上,本文通过对6个型钢高性能混凝土剪力墙荷载-位移滞回曲线的分析,得出了简化的三折线型恢复力模型,并提出各个特征参数的计算公式,计算值与与试验值较为吻合。滞回规则采用考虑刚度退化和强度退化的剪切滞变模型,为型钢混凝土剪力墙的弹塑性分析提供了依据。     

钢管水泥土围护墙等效弹性模量的有限元计算

分析了水泥土围护墙弹性模量对于控制基坑变形的重要性、根据上海某钢管水泥土墙基坑支护的工程实例建立ABAQUS平面二维有限元模型,计算钢管水泥土围护墙等效弹性模量,量化了内插钢管对提高水泥土重力式围护结构的支护强度所起到的作用,并对钢管长度、外径、间距和插入位置进行了参数分析。     

耗能减震技术在抗震加固工程中的简化设计

介绍了阻尼器型屈曲约束支撑和阻尼器型屈曲约束钢板墙这两种耗能减震技术的简化设计方法,并通过这种简化设计方法使阻尼器型屈曲约束支撑这种耗能减震技术在抗震加固工程中的得到了应用,从案例分析结果看,这种耗能减震技术简化设计方法为结构抗震设计提供了可靠、便利的设计依据,是一种合理有效的抗震途径或结构振动控制技术手段,可应用于抗震加固工程的设计理论和分析。     

网架减震球型钢支座减震性能振动台试验研究

针对网架结构的受力特点,提出了一种新型网架减震球型钢支座.按照相似原理制作了网架减震球型钢支座的缩尺模型,并通过模拟地震振动台试验系统地研究了这种支座在地震作用下的减隔震性能.试验结果表明,网架减震球型钢支座能够有效阻隔地震动向上部结构的传递,滞回环饱满、等效阻尼比大,具有良好的隔震及减震耗能能力.     

带粘弹性阻尼器结构振动台试验设计——基于OpenSees的阻尼器尺寸选择

基于带粘弹性阻尼器钢框架结构振动台试验,提出了基于OpenSees的阻尼器尺寸选择方法。首先,通过试验获得一种特定尺寸阻尼器的滞回曲线,根据粘弹性阻尼器相似理论,将其转换为一系列不同尺寸的阻尼器滞回曲线。使用Bouc-Wen模型对它们进行参数识别并添加到结构分析模型中,利用OpenSees软件对添加阻尼器结构和纯框架结构进行不同水准的3条地震波下动力时程分析。最后,通过综合考查阻尼器的减震效果和最大应变来确定合适的用于振动台试验当中的阻尼器尺寸。结果表明,本方法可避免对不同尺寸阻尼器逐个进行性能试验,Bouc-Wen模型可较准确地模拟阻尼器力学性能,OpenSees非线性动力时程分析可准确模拟试验过程,根据提出的选择指标能简单方便地确定阻尼器的尺寸。     

阻尼填充墙优化布置对不规则框架结构抗震性能的影响

在不规则结构中,填充墙的表现对框架结构的局部以及整体抗震性能的表现显得非常重要。随着阻尼填充墙的深入研究,大大提高了框架填充墙结构的抗震性能。但由于阻尼填充墙施工工艺复杂、施工成本较高,很难得以大规模使用。为了实现既降低施工的难度和成本又提高框架结构的抗震性能,本文选取一座不规则框架结构对其地震表现进行分析。采用局部优化布置阻尼填充墙的方法,达到既提高结构抗震性能又降低施工难度和成本的要求,为框架填充墙结构的设计提供一定的建议。     

基于LS-DYNA的墙体抗燃气爆炸能力数值分析

目前国内外有关墙体防爆的研究多是针对恐怖袭击,且建模分析中多采用单向墙体,而对于民宅内燃气爆炸防护的研究很少。本文详细讨论了数值模拟的建模关键技术,在此基础上建立了墙体三维模型,采用具有民宅燃气爆炸特征的荷载曲线,对四边约束墙体的破坏模式、抗爆能力等进行了初步分析,并与单向墙体进行了比较。结果表明,墙体边界约束条件、厚度、砂浆强度、平面尺寸等因素均会对计算结果产生一定影响,其中前两者的影响效果较为显著。以此为基础提出的一些民宅防爆建议,可为结构防爆设计提供参考。     

基于Revit平台设计建筑模型的钢网架结构抗震性能数值模拟

研究基于Revit平台设计建筑模型的钢网架结构抗震性能数值模拟方法,对于提高钢网架结构抗震性能以及安全性具有重要应用价值。该方法依据标高和轴网的定位信息设计钢网架建筑构件及结构构件后,通过Revit软件平台确定实例钢网架结构建筑模型大体框架;采用绑定约束以及接触约束方法,分别实现建筑模型杆件-梁以及混凝土-型钢间的约束,并采用位移控制加载方法在得到的建筑模型杆顶以及梁与轴线方向加载轴向荷载和往复荷载。采用TurnTool虚拟仿真软件,进行钢网架结构抗震性数值模拟。结果显示:在低周往复荷载作用下钢网架结构荷载与位移的变化较为稳定;在低周往复荷载作用下的塑性阶段时,结构的纵向系杆对混凝土存在约束效果,构件间距越小该结构的延性就越好,纵向系杆能够提高实例钢网架结构的受力性;不同地震波作用下钢网架结构楼层节点位移随着楼层的增高而加大,证明了所设计模型的抗震模拟结果准确性较高。     

筑坝反滤料动模量和阻尼比试验的颗粒流模拟

以筑坝反滤料的室内中型动三轴试验结果为基础,运用离散单元法中的二维颗粒流方法建立了轴对称数值试样模型,通过控制加荷过程中试样体积不变的方法,模拟了不排水加载条件下反滤料的动模量和阻尼比试验。调整颗粒的细观接触参数,与真实试验结果进行比较分析,在得到符合实际结果的宏观力学响应的同时,分析了配位数、孔隙率和超孔隙水压的变化,并从微观角度对动三轴试验进行了探讨。讨论了固结比和密实度对动模量的影响,认为粗粒反滤料的固结比对最大动模量的影响比较符合Hardin推导公式的结果。结果表明,颗粒流方法可以较好地模拟反滤料的动模量和阻尼比试验,试验过程中微观方面的袁现也符合实际室内试验的规律。