网壳结构的粘滞阻尼减振分析与试验研究

本文将粘滞阻尼器引入网壳结构,针对网壳结构粘滞阻尼器减振系统,编制了有限元分析程序,并对网壳结构进行了大量的振动控制分析和计算。作者设计制做了适合网壳结构的粘滞阻尼器,进行了性能试验;在此基础上设计制作了一个球型网壳结构模型,并进行了粘滞阻尼器减振的地震模拟振动台试验。     

单层鞍型网壳的抗震性能分析

采用子空间迭代法计算单层鞍型网壳的自振特性，利用圆管截面空间梁系弹塑性本构关系，用时程分析法计算单层鞍型网壳的弹塑性地震响应，通过对SDAP和ANSYS有限元程序计算结果比较分析，总结出单层鞍型网壳的自振特性、地震内力响应及地震内力系数随参数的变化规律。     

单层网壳结构的阻尼减振控制分析

对凯威特型单层球面网壳结构进行了削弱杆件刚度、附加阻尼器杆件的减振控制研究.削弱部分原有杆件的刚度后,附加阻尼减振杆件.根据阻尼杆件的力学特性,在ANSYS软件中建立附加阻尼杆件的数值计算模型,根据阻尼杆件的不同位置进行结构建模及动力分析,主要考察阻尼杆件的布置位置对网壳结构减振效果的影响,以附加斜杆和附加环杆两种方式为例进行了网壳减振结构地震作用分析.研究结果表明:阻尼杆件的布置位置对网壳结构的减振控制效果有非常重要的影响,通过合理削弱原有杆件刚度并设置附加阻尼杆件,可以使网壳结构的位移、加速度和杆件内力等动力反应有较大的降低.     

网壳结构的二维地震响应分析

网壳结构是空间结构中常见的结构形式,利用ANSYS有限元分析方法对局部双层网壳结构进行了地震作用时程分析计算,得到了结构杆件的内力、节点和位移,对结构动力响应在线性、几何非线性及几何和材料非线性情况下进行了分析对比,分析结果表明:网壳结构在二维地震作用下应该考虑几何和材料非线性的影响.     

张弦网壳结构的自振特性及地震响应分析

对安徽大学体育馆屋盖张弦网壳结构的动力特性进行了分析,采用时程分析法对改变矢跨比的张弦网壳结构进行水平、竖向地震作用分析。分析结果表明,张弦网壳结构的自振频率密集,结构的低阶整体振型以竖向振动为主,刚性网壳下布置索杆施加初始预应力可以提高结构竖向刚度并由此提高结构基频;结构空间刚度的变化决定结构在不同方向地震作用响应的特点。     

单层球面网壳结构的柱顶隔震研究

以带下部混凝土支承结构的单层联方型球面网壳为研究对象,针对工程实际中支承刚度过强的情形,提出了柱顶隔震的方法,从而改善了整体结构的抗震性能。非线性时程分析表明,多遇地震作用下LRB能在一定程度上降低支座反力,且使支座反力分布趋于均匀,降低了支座设计的要求;罕遇地震作用下LRB支座基本进入塑性状态,支座反力维持在屈服力附近,与原结构相比有大幅度的降低,支座滞回曲线饱满,同时上部网壳的塑性发展程度大大减轻,基本保持为弹性,取得了良好的减震效果。     

凯威特单层球面网壳结构隔震分析

将凯威特网壳结构的固定支座设置成隔震支座,分别采用弹簧支座和粘弹阻尼支座对结构进行了隔震控制。在有控和无控状态下,计算了凯威特网壳结构的自振频率,初步分析了凯威特网壳结构的隔震控制机理。分别在常遇和罕遇各三种地震作用下,对网壳结构进行了时程分析,对网壳结构的最大水平位移、隔震支座的最大水平位移、最大支座反力和网壳结构的杆件轴力进行了数值计算。研究结果表明：两种隔震装置均有效地控制了凯威特网壳结构的支座反力和杆件轴力,粘弹阻尼支座还明显地减少了隔震支座的水平位移和隔震结构的水平位移。隔震方法对于大跨网壳结构的减振是有效的。     

节点刚度对单层柱面网壳地震响应及内力的影响分析

论文首先采用壳单元Shell163建立了单层柱面网壳模型,同时利用壳单元模拟了焊接空心球节点,并通过计算验证了模拟方法的合理性。然后,通过调节空心球节点的厚度,考察了节点刚度变化对单层柱面网壳地震响应的影响,分析结果表明,在强震作用下节点刚度变化对网壳节点响应与杆件内力的影响均较大,建议在进行此类结构的动力分析时考虑节点刚度的影响。     

单层柱面网壳弹塑性地震反应特征

本文对网壳结构的弹塑性抗震性能进行了探讨。根据结构弹性有限元理论，结合网壳结构受力特点，推导出网壳结构单元的弹塑性矩阵表达式。然后对单层柱面网壳结构的弹塑性地震反应进行了具体分析，给出了节点位移和杆件应力变化规律，并讨论了矢跨比变化对网壳弹塑性性能的影响，从而揭示出这类网壳的弹塑性地震反应特点。     

膜型网壳结构抗震性能研究

本文采用子空间迭代法分析了单层膜型网壳结构的自振特性;推导了大跨空间结构几何非线性地震响应时程分析的计算过程,编制相应的计算程序,用振型分解反应谱法与时程法进行了结构地震响应特性分析。研究表明:膜型网壳结构的抗震性能比较好;用反应谱法分析时,水平地震作用下截断振型取15、竖向地震作用下取60可满足工程设计要求;用反应谱法计算结构竖向地震响应是安全可靠的,但进行水平地震响应分析时,最终还需用时程法进行验算。     

二级结构地震反应的实验研究

本文针对结构顶部的附属结构在正弦激励和地震动作用下的反应，设计了多层结构模型并研究了附属结构的多种情况。实验结果表明，附属结构在地震作用下可对主体结构产生不同的影响，根据附属结构的参数的不同可能导致主体结构的反应增大或减小，因此得出结论：在结构设计时对主体结构和附属结构进行整体考虑，能使结构的地震反应控制在最佳的水平。     

不同减隔震措施下平板支座抗震性能试验研究

为探究不同减隔震措施对短边距混凝土网架平板支座的抗震性能和破坏模式的影响,分别针对不同混凝土边缘距离以及采用不同减隔震措施的四个平板支座缩尺试件进行拟静力加载试验,对平板支座破坏模式、滞回曲线、箍筋应变进行分析。试验结果表明:平板支座的运动伴随着平动和转动。当混凝土边距不足时,边缘混凝土在压剪作用下,会发生冲切破坏。开长孔支座能较好的释放水平位移,并且对锚栓约束较弱,使其受力较小,从而减轻了边缘混凝土的受力。对采用橡胶垫板的支座,混凝土边缘未发生破坏,原因是橡胶垫具有良好的变形能力,可以释放支座的位移和转角,使得边缘混凝土受力较小。因此,针对混凝土边缘距离较短的平板支座节点,为防止混凝土发生边缘破坏,可采用开长孔支座,但需要对孔长进行合理的设计。采用橡胶垫支座也可避免混凝土发生边缘破坏,橡胶垫板可按照我国相关设计规范进行设计。     

Dynamic behavior of single-layer latticed cylindrical shells subjected to seismic loading

The single-layer latticed cylindrical shell is one of the most widely adopted space-framed structures. In this paper, free vibration properties and dynamic response to horizontal and vertical seismic waves of single-layer latticed cylindrical shells are analyzed by the finite clement method using ANSYS software. In the numerical study, where hundreds of cases were analyzed, the parameters considered included rise-span ratio, length-span ratio, surface load and member section size. Moreover, to better define the actual behavior of single-layer latticed shells, the study is focused on the dynamic stress response to both axial forces and bending moments. Based on the numerical results, the effects of the parameters considered on the stresses are discussed and a modified seismic force coefficient method is suggested. In addition, some advice based on these rescarch results is presented to help in the future design of such structures.     

Experimental verification of seismic vibration control using a semi‐active friction tuned mass damper

A tuned mass damper (TMD) system consists of an added mass with properly functioning spring and damping elements for providing frequency‐dependent damping in a primary structure. The advantage of a friction‐type TMD, that is, a nonlinear TMD, is its energy dissipation via a friction mechanism. In contrast, the disadvantages of a passive friction TMD (PF‐TMD) are its fixed and predetermined slip load and loss of tuning and energy dissipation capabilities when it is in a stick state. A semi‐active friction TMD (SAF‐TMD) is used to overcome these disadvantages. The SAF‐TMD can adjust its slip force in response to structure motion. To verify its feasibility, a prototype SAF‐TMD was fabricated and tested dynamically using a shaking table test. A nonsticking friction control law was used to keep the SAF‐TMD activated and in a slip state in earthquakes at varying intensities. The shaking table test results demonstrated that: (i) the experimental results are consistent with the theoretical results; (ii) the SAF‐TMD is more effective than the PF‐TMD given a similar peak TMD stroke; and (iii) the SAF‐TMD can also prevent a residual TMD stroke in a PF‐TMD system. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Experimental study on seismic behavior of circular RC columns strengthened with pre-stressed FRP strips

Bonding fiber reinforced polymer （FRP） has been commonly used to improve the seismic behavior of circular reinforced concrete （RC） columns in engineering practice. However, FRP jackets have a significant stress hysteresis effect in this strengthening method, and pre-tensioning the FRP can overcome this problem. This paper presents test results of 25 circular RC columns strengthened with pre-stressed FRP strips under low cyclic loading. The pre-stressing of the FRP strips, types of FRP strips and longitudinal reinforcement, axial load ratio, pre-damage degree and surface treatments of the specimens are considered as the primary factors in the tests. According to the failure modes and hysteresis curves of the specimens, these factors are analyzed to investigate their effect on bearing capacity, ductility, hysteretic behavior, energy dissipation capacity and other important seismic behaviors. The results show that the initial lateral confined stress provided by pre-stressed FRP strips can effectively inhibit the emergence and development of diagonal shear cracks, and change the failure modes of specimens from brittle shear failure to bending or bending-shear failure with better ductility. As a result, the bearing capacity, ductility, energy dissipation capacity and deformation capacity of the strengthened specimens are all significantly improved.     

一种带构造柱混凝土砌块墙体抗震性能试验研究

提出了一种带构造柱混凝土砌块承重墙体,并已获得国家发明专利。进行了2个带构造柱混凝土砌块墙体和2个普通带芯柱混凝土砌块墙体低周反复荷载下抗震性能比较试验研究。砌块墙体高宽比为0.6和1.0,厚度均为240 mm,轴压比均为0.3。对比分析了各墙体的承载力、刚度及其退化过程、延性、耗能和破坏特征。研究表明,所提出的带构造柱混凝土砌块墙体与普通带芯柱混凝土砌块墙体相比,抗震性能显著提高。     

上部再生混凝土双肢剪力墙抗震性能试验研究

进行了3个1∶4缩尺的四层双肢剪力墙模型抗震性能的对比试验,连梁跨高比为1.5。模型1为普通混凝土双肢剪力墙,模型2为全再生混凝土双肢剪力墙,模型3为底部两层普通混凝土、上部两层再生混凝土双肢剪力墙。分析了各双肢剪力墙的承载力、延性、刚度、滞回特性、耗能及破坏特征。结果表明:与普通混凝土双肢剪力墙相比,全再生混凝土双肢剪力墙的抗震性能略差,底部两层普通混凝土、上部两层再生混凝土的双肢剪力墙与普通混凝土双肢剪力墙抗震性能接近。建立了再生混凝土双肢剪力墙的承载力计算模型,计算结果与试验结果吻合较好。     

再生混凝土低矮剪力墙抗震性能试验研究

为了研究不同再生骨料取代率对剪力墙性能的影响,进行了4个剪跨比为1.0的低矮剪力墙的低周反复荷载试验研究,包括1个普通混凝土剪力墙和3个再生混凝土剪力墙.在试验的基础上,分析了各剪力墙的承载力、延性、刚度、滞回特征、耗能及破坏特征.研究表明:与普通混凝土剪力墙相比,再生混凝土低矮剪力墙的抗震性能略差,且随着再生骨料掺量的增加,再生混凝土剪力墙的性能呈下降趋势;暗支撑的设置能够明显改善再生混凝土低矮剪力墙的抗震性能;在一定的条件下,再生混凝土可用于一些剪力墙结构的抗震设计.