新型空冷支架结构体系抗震性能的理论分析

随着火电厂大容量机组的出现,传统钢桁架+钢筋混凝土管柱形式的空冷支架结构已不能满足结构性能要求,实际工程中出现了钢斜撑+钢桁架+钢筋混凝土管柱的新型空冷支架结构体系。以三边悬挑新型空冷支架结构体系为例,建立SAP2000有限元模型分析其动力特性,并与传统结构体系进行了对比;通过反应谱及弹性时程分析,对比了地震作用计算结果的差异;建立ABAQUS弹塑性有限元模型,分析了不同强度地震动输入下结构的整体变形性能及管柱变形性能。本文可为新型空冷支架结构体系在工程中的应用提供理论参考。     

一种新型的预制空心墙板连接件抗震性能研究与有限元分析

针对实际工程项目邵阳县五环时代全民健身中心体育馆轻钢结构装配施工过程中的中空挤出成型混凝土外墙板(ECP)与立柱的连接问题,设计了一种拥有自主知识产权的新型预制空心墙板与立柱连接件,并应用于该工程项目当中,该连接件连接方便,可更换性强,耐磨损性能好,针对该种新型连接件进行了设计荷载下的有限元模拟分析,并考虑了与ECP外墙板在风荷载作用下的受力情况。并取一工程实例,模拟地震荷载作用,对该墙板连接件的抗震性能做了分析,为该种连接件今后的工程应用提供了一定的理论参考。     

新型预制预应力混凝土框架结构有限元分析

为了研究新型预制预应力混凝土框架结构的抗震性能,本文采用ABAQUS软件对试验节点进行有限元分析,验证了建模方法的正确性,并以试验节点为原型,建立相应的两层两跨的新型预制预应力混凝土平面框架模型。采用低周往复加载方式分析了新型预制预应力混凝土框架结构和现浇框架结构的滞回性能,并模拟了新型预制预应力混凝土框架结构在不同的初始荷载、预应力筋数量及控制应力和U形筋配筋率下的滞回性能。结果表明,新型预制预应力混凝土框架和现浇框架的滞回性能非常接近;框架轴压比、预应力筋数量和U形筋配筋率对新型预制预应力混凝土框架的滞回性能有影响,而梁上荷载和预应力筋控制应力的影响较小。     

新型伸臂消能体系的抗震性能研究

以天津某实际工程项目为例,对新型伸臂消能结构体系中消能伸臂的数量、位置和黏滞阻尼器参数进行了优化,比较了这一新型消能体系与常规消能减震方案的减震效果.研究表明,相对于常规消能减震方案,新型伸臂消能结构体系可在布置较少数量阻尼器时,仍获得较好的减震效果,其经济性十分明显,可望在实际工程中进一步推广应用.     

新型钢板装配式屈曲约束支撑有限元分析

提出一种新型钢板装配式屈曲约束支撑,介绍了其构造和特点,采用有限元软件ABAQUS对不同数量螺栓、不同端部构造方式的6个模型进行分析。结果表明:新型钢板装配式屈曲约束支撑具有稳定的滞回耗能能力,螺栓间距应小于两倍的核心单元波长,提出的端部嵌入式构造方式对端部有较明显的加强作用。     

扇形铅粘弹性阻尼器性能的有限元分析研究

设计了18组不同构造和参数的扇形铅粘弹性阻尼器（SLVD）,采用ABAQUS软件对其进行有限元数值模拟分析,研究了铅芯个数、铅芯直径、铅芯布置形式、橡胶剪切模量、薄钢板与橡胶层厚度比及加载应变幅值对其耗能性能和阻尼特性的影响。分析结果表明：SLVD的耗能系数和等效阻尼比随着铅芯个数的增多、直径的增大而增大,随着橡胶剪切模量、应变幅值的增大而减小;铅芯布置形式应以双铅芯形式为宜,薄钢板和橡胶层的厚度之比应控制在0.4~0.5。     

底部开缝预应力剪力墙结构力学性能的有限元分析

根据现浇混凝土结构与装配混凝土结构的耗能特点,建立了底部开缝后张拉预应力摇摆剪力墙结构模型,并采用数值模拟方法研究其抗震耗能性能,分析分布钢筋、预应力水平、轴压力等参数对其力学性能的影响,并与同类型整体现浇剪力墙进行了对比分析。结果表明：底部开缝后张拉预应力摇摆剪力墙结构具有一定的耗能能力,虽然相对于现浇剪力墙结构,其承载力较低,但变形能力较强,墙体损伤和残余变形较小,并且具有较好的自复位能力。     

基于ABAQUS的PVA-ECC墩柱抗震性能有限元分析

为研究聚乙烯醇纤维—水泥基复合材料(PVA-ECC)墩柱的抗震性能,以有限元分析软件ABAQUS为主要研究手段,结合已有的2个试件的实测数据,并以箍筋间距、箍筋直径、纵筋直径为变化参数进行了13个试件的拓展分析,探讨了各影响参数对PVA-ECC墩柱柱抗震性能的影响。研究结果表明：所建立的ABAQUS有限元模型在破坏形态和滞回曲线曲线上具有较高吻合度;箍筋直径和间距对抗剪承载力的影响在5%以内,增大纵筋直径能有效提高试件的抗震性能。     

新型压电摩擦阻尼器的有限元分析及试验研究

利用压电陶瓷的压电效应,研发出一种基于半主动控制的新型压电摩擦阻尼器,介绍其构造和工作原理。建立新型压电摩擦阻尼器的ABAQUS有限元模型,得出阻尼器在不同工况下的滞回曲线,并进行其滞回性能试验,用试验值验证阻尼器有限元模型的相似性,两者得到的阻尼器摩擦力变化趋势相近;采用ANSYS建立安装有新型压电摩擦阻尼器的输变电塔模型,利用MATLAB计算输变电塔模型各层的加速度响应,验证新型压电摩擦阻尼器在实际结构中的摩擦耗能性能,为其工程应用提供理论依据。     

新型开孔H型钢阻尼器有限元分析

设计了分别开椭圆形孔和菱形孔的2种新型H型钢耗能器,阐述了它们的构造与耗能原理。采用有限元软件ABAQUS对开椭圆形孔、菱形孔和条形孔这3种新型耗能器的耗能性能进行数值分析,研究了开孔形状、肢宽与肢高等参数对新型耗能器耗能性能的影响。分析结果表明：新型H型钢耗能器具有饱满的滞回曲线,屈服位移较小、耗能性能稳定,耗能器的屈服位移、初始刚度和等效阻尼比随各肢钢板宽度增大（或高度减小）而增大;在开孔率相近或者肢宽相同的情况下,菱形孔H型钢耗能器的等效阻尼比要比条形孔和椭圆形孔的大,且应力分布更加均匀。     

新型钢柱脚抗震性能分析

为研究在普通露出型钢柱脚上安装楔块装置的新型钢柱脚的抗震性能,采用通用有限元软件ANSYS建立了该柱脚两种常用形式下的三维实体模型,在低周反复加载作用下对其进行了抗震性能分析。根据有限元分析所得该柱脚的M-θ滞回曲线,及M-θ骨架曲线,对新型柱脚耗能能力和延性性质做了相关研究。同时,对比分析了不同轴压和不同形式柱脚的力学性能。结果表明:新型钢柱脚的恢复力特性为非滑移型,其M-θ滞回曲线饱满,并有较好耗能和延性性能,显示出良好的抗震性能。研究结果对新型柱脚的设计和应用提供了相关参考。     

碳纤维布增强混凝土框架抗震性能的有限元分析

利用碳纤维布（CFS）对一个9层钢筋混凝土框架的底层柱进行了加固,运用有限元程序对加固前后结构的整体抗震性能进行了动力分析.分析结果表明,利用碳纤维布加固底部框架柱有助于提高框架的整体抗震性能,从而减少框架在地震作用下的最大侧移和各层间位移.     

钢管混凝土叠合转换柱抗震性能有限元分析

利用有限元软件ABAQUS,对不同参数的108根钢管混凝土叠合转换柱(STRC-RC)试件进行了低周反复加载模拟分析。结果表明,钢管延伸高度对转换柱承载力影响不大,但对转换柱延性影响较大;随着轴压比的增大,转换柱承载力先增大后减小,同时,较大的轴压比限制了弯曲变形的发展,导致试件延性和变形能力更差;随着含钢率的增大,转换柱承载力不断增大,位移延性系数则先增大后减少,因此需要保证转换柱合理的含钢率;增大配筋率可以显著提高STRC-RC转换柱的承载力,但对STRC-RC转换柱的延性影响较小;改变配箍方式对转换柱承载力和位移延性系数影响都较小。转换柱破坏形态主要有剪切破坏和弯曲破坏两种。钢管延伸高度越小、轴压比越大、含钢率越大的转换柱越容易发生剪切破坏;钢管截断位置箍筋加密能有效控制剪切裂缝的发展。     

钢柱脚混凝土承台锚固性能弹塑性有限元分析

在试验研究基础上,采用ANSYS有限元分析程序,对钢柱脚混凝土承台在单向加载下的性能作了弹塑性分析,研究了其在竖向抗拔荷载作用下的开裂、变形及破坏的全过程,并在此基础上,建立了简化的抗拔承载力计算的桁架模型,计算结果与试验结果符合较好。     

钢筋混凝土框架梁火灾后抗剪性能有限元分析

火灾后会使钢筋混凝土框架梁的抗弯、抗剪等性能受到严重的损伤,影响结构的整体性能。目前,有关火灾后钢筋混凝土框架梁抗弯性能研究的试验和有限元分析比较多,而关于火灾后钢筋混凝土框架梁抗剪性能等方面的研究比较少。为此,开展了火灾后钢筋混凝土框架梁抗剪性能的研究,利用ABAQUS软件模拟了12根钢筋混凝土框架梁模型,对其温度场进行分析,考虑火灾发生后不同工况下对钢筋混凝土框架梁抗剪性能产生的影响。     

基于能量的新型消能摇摆结构体系抗震性能研究

利用能量法分析新型消能摇摆结构体系在地震动过程中的耗能机制,并对其抗震性能进行系统研究。以某已建成的6层框架结构为研究对象,建立新型消能摇摆结构体系的计算模型,利用Opensees软件获得新型消能摇摆结构体系在不同地震动激励下的动力响应,分析其各子结构的耗能部位及所占比例。结果表明:新型消能摇摆结构体系的耗能机制更为合理,其抗震性能优于传统结构体系,为工程设计和研究提供一些参考。     

基于有限元模拟的RC框架结构抗震性能影响因素分析

总结现行的RC框架结构抗震设计、抗震鉴定标准和震害资料,选取了场地条件、规则程度、混凝土强度以及结构层数4个影响框架结构抗震性能的主要因素进行分析;以7度设防的西南地区典型双跨外廊式教学楼为原型,设置8个分析工况,采用基于位移控制的非线性静力（Pushover）分析方法得到各工况在不同烈度罕遇地震下的最大层间位移角（ISDA）,以此为指标对4个框架结构抗震性能影响因素的重要性进行评价分析;最后采用模糊层次分析法,给出了以上影响因素在RC框架结构抗震性能评估中的重要性排序以及初始权重值。     

防屈曲支撑的有限元模拟及滞回性能分析

结合防屈曲支撑拟静力实验的研究成果,本文采用有限元软件ABAQU S对其进行了数值模拟分析。在模拟过程中,应用金属Com b ine本构模型设置内芯钢板材料属性。该模型是对传统双线性本构模型的改进,模拟结果很好地符合了实验结果,同时验证了防屈曲支撑具有良好的减震耗能性能,其在轴向加载达到7倍屈服位移时,依然能保持良好的滞回特性。通过对模型中橡胶无粘结层的合理设置,研究了内芯钢板在失稳变形中无摩擦滑移与能量缓冲转化的形变特点。分析表明,当外包约束强度和刚度足够时,内芯钢板在受轴向压力时只发生多波微幅弯曲失稳;随着内芯钢材与外包有效约束间隙的增大,支撑的失稳波幅也随之增大,支撑承载力与耗能能力显著降低。     

外挂再生混凝土墙板钢框架结构抗震性能有限元分析

在外挂再生混凝土墙板钢框架结构拟静力试验研究的基础上,采用有限元程序对试验试件进行了非线性分析,重点研究结构的滞回性能、钢框架的应力分布、外挂墙板及柱脚的变形形态等,继而对改进设计试件和外挂墙板挂点位置、再生混凝土强度、外挂墙板厚度和高跨比等参数试件进行了拓展分析。结果表明:有限元分析能较好地模拟结构的滞回性能,承载力与试验结果差值在3%以内,试件变形与试验现象吻合较好;沿外挂墙板对角线预埋X形钢板,及在下部外挂节点柱翼缘焊接加劲肋等改进设计,可以明显降低外挂墙板混凝土的开裂、减小柱翼缘的局部弯曲变形等;外挂墙板挂点位置、再生混凝土强度及外挂墙板厚度等设计参数对结构滞回性能的影响较小,而高跨比对结构滞回性能的影响较大。     

新型钢筋搭接灌浆套筒节点力学性能试验及有限元分析

对一种新型钢筋搭接灌浆套筒节点进行了力学性能试验研究和有限元分析。共设计了9组节点试件,变化的参数包括:搭接长度和钢筋直径、套筒壁厚和套筒端部约束方式。通过试验研究得出:套筒壁厚对灌浆料的约束作用较大,壁厚不宜小于5mm;套筒端部不做处理时节点的连接效果更好。基于试验结果采用ABAQUS软件进行了有限元补充分析,通过对比验证了有限元模型各个假设和本构模型取值的合理性。本研究以期为装配式混凝土结构的钢筋连接研究提供参考。