钢框架结构直接基于位移的抗震设计方法研究

将钢框架结构按其性能划分为使用良好、人身安全、防止倒塌三个水平,并用层间侧移角予以量化采用钢框架的最大层侧移模式来确定其目标侧移曲线在等效线性化的前提下,由等效位移用弹性位移反应谱求出等效周期,然后对构件进行刚度设计和承载力设计用静力弹塑性分析方法对结构进行分析,校核其实际侧移曲线与满足性能目标的侧移曲线是否一致.采用...     

中国古木结构建筑基于位移的抗震加固方法研究

提出了古木结构建筑采用基于位移的抗震加固方法,通过限制水平地震作用下结构的最大侧移和最大滑移而防止结构倒塌,其中最大侧移限值由结构的最大水平惯性力及其自身抗倾覆条件确定,最大滑移限值为柱基础半径。根据最大侧移限值并考虑古木结构建筑的特殊性,确定了在罕遇地震作用下的目标位移角及相应的目标刚度。最后分析了构架刚度下对古木结构建筑侧移和滑移的影响,认为适当加大刚度对建筑是有利的。研究结果可为古木建筑的抗震加固提供科学依据。     

考虑空间效应的非线性结构主共振分析

本文针对考虑空间效应非对称刚度的单层结构，利用能量法得到了结构水平侧移和扭转相耦合的振动方程，采用多尺度法研究了侧移刚度和扭转刚度之间有某一关系时的主共振，分析了结构主共振的定常解并且讨论了其稳定性，通过算例分析得到了考虑空间效应时结构的一些有益的结论。     

对“小洞墙片”侧移刚度计算的改进

本文总结了目前我国砖墙墙片和钢筋砼墙片的侧移刚度计算方法，叙述了国内对“小洞墙片”侧移刚度计算的规定。在分析比较“小洞墙片”侧移刚度计算数据的基础上，提出了对“小洞墙片”侧移刚度近似计算公式的改进，供抗震设防计算参考。     

框架结构侧移曲线的泛函推导和目标位移确定

直接基于位移的抗震设计方法要求在设计之初确定结构各楼面处的目标侧移以便将多自由度体系转化为单自由度.基于Hamilton原理,从能量的理论出发建立了关于框架结构侧移曲线的泛函,通过数学中的变分原理推导了该侧移曲线,并指出了数学原理与力学中能量观点的联系,使得框架结构侧移曲线有了可靠的数学理论基础.最后提出了按该侧移曲线确定结构目标侧移的方法并通过算例说明了该方法的可行性.文中提出的侧移曲线适用于刚度沿高度分布较均匀的框架结构.     

强震作用下钢框架结构的残余侧移研究

根据现行规范设计的钢框架结构在强震作用下会产生较大的不可恢复的塑性变形,震后残余变形过大的结构往往无法修复到正常使用状态,最终只能被拆除,造成了严重的直接以及间接经济损失,因而准确分析结构的残余变形对于震后结构性能的评估与控制具有重要意义。为了研究钢框架结构在强震作用下的残余侧移,本文根据现行抗震设计规范和钢结构设计规范设计了2至10层的5个钢框架结构,分别采用静力非线性和动力时程分析方法对所设计结构进行了数值分析,得到了结构在中震和大震作用下的峰值侧移、残余侧移和侧移集中系数。结果表明,所得的残余侧移具有较大的离散性。基于分析结果,提出了预测钢框架结构残余侧移的计算公式,该公式为峰值侧移、弹性侧移以及侧移集中系数的函数。     

平面非规则隔震结构性能参数对地震反应的影响

本文提出了考虑内部刚度分布层单元构造方法。该法将楼板视为剪切弯曲深梁,并用单元平均刚度、刚度偏心距和弹力半径来构造侧移刚度分布。以U型和L型结构为算例,用反应谱方法和时程分析方法计算分析了隔震体系性能参数对非规则结构的局部变形的影响。     

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.     

方钢管混凝土框架-十字加劲薄钢板剪力墙的力学性能研究

采用大型通用非线性有限元软件ABAQUS 6.10分别对方钢管混凝土框架-十字加劲薄钢板剪力墙和非加劲薄钢板剪力墙进行了数值分析,对二者的受力特征、刚度、极限承载力、剪力分配及柱子的受力特征进行了研究.结果表明:当肋板刚度比为30时,十字加劲肋能够提高钢板剪力墙结构的弹性屈曲荷载、极限承载力、初始刚度,降低柱子轴压比对剪力初始分配的影响;在加载的初始阶段(顶点侧移角小于0.2％),钢板剪力墙承担了大部分剪力,随后墙板承担剪力的比例逐渐下降,框架承担的比例逐渐上升,当顶点侧移角达到1％时,框架和钢板剪力墙承担剪力的比例保持不变;方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙的滞回环饱满,滞回性能稳定.由于薄钢板墙拉力场作用,方钢管混凝土柱壁易与混凝土发生分离,在设计时应予以注意.     

钢框架-带缝钢板剪力墙结构受力性能分析

本文对4种钢框架、6种带缝(两排)钢板剪力墙片(四周与构件无连接)和6种固接的钢框架-带缝钢板剪力墙结构在3种不同竖向荷载作用下的抗侧能力和往复荷载下的滞回性能进行了研究,并对比分析。结果表明:前两种结构的侧移刚度、抗侧能力相对较低,屈曲后刚度退化快;钢框架-带缝钢板剪力墙结构的侧移刚度、抗侧能力和耗能能力比前两种结构有明显的提高,说明钢框架与带缝钢板剪力墙片固接后工作协调性能良好。带缝钢板剪力墙片与钢框架-带缝钢板剪力墙结构的整体设计参数宽高比W/H,开缝设计参数开缝墙肢的高宽比h/b、宽厚比b/t、开缝墙肢与剪力墙的高宽比h/H对结构的抗侧能力和滞回性能有很大影响。W/H增大,结构的抗侧能力增强,滞回性能降低;h/b、b/t、h/H增大,结构的抗侧能力降低,滞回性能提高。     

中高层钢筋混凝土异形柱框架-抗震墙结构的抗震性能研究

本文通过对一幢中高层住宅在不同水准地震作用下进行的弹性计算和弹塑性动力时程分析,研究了钢筋混凝土异形柱框架-剪力墙结构的动力特性和抗震能力。结果显示该结构整体抗侧刚度大,抗震性能较好。进入塑性阶段后,塑性铰分布合理,满足了结构延性设计的要求。     

Influence of the soil–structure interaction on the fundamental period of buildings

This paper includes an investigation of the influence of the soil–structure interaction (SSI) on the fundamental period of buildings. The behaviour of both the soil and the structure is assumed to be elastic. The soil‐foundation system is modelled using translational and rotational discrete springs. Analysis is first conducted for one‐storey buildings. It shows that the influence of the SSI on the fundamental frequency of building depends on the soil–structure relative rigidity K_ss. Analysis is then extended for multi‐storey buildings. It allows the generalization of the soil–structure relative rigidity K_s to such complex structures. Charts are proposed for taking into account the influence of the SSI in the calculation of the fundamental frequency of a wide range of buildings. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

预应力管式空心板柱结构抗震性能试验研究

通过一四层无粘结预应力现浇混凝土空心板柱结构的1/4比例模型的模拟地震振动台试验,对其在弹性和弹塑性阶段的抗震性能以及在El Centro地震动不同峰值加速度作用下的地震反应和受力过程进行了研究.对无黏结预应力现浇混凝土空心板柱结构的破坏形态、滞同性能、骨架曲线、恢复力模型、延性、刚度退化、耗能能力进行了比较深入的分析...     

基于弹性拉索的超高墩三塔斜拉桥减震效果研究

为探究超高墩三塔斜拉桥在弹性拉索装置下的减震效果,首先利用SAP2000建立了考虑支座非线性和拉索几何非线性的三维有限元模型;其次基于弹性拉索装置,研究了弹性拉索刚度对三塔斜拉桥地震响应的影响;最后基于数值分析结果并结合某三塔斜拉桥实际工程提出3种减震方案。研究表明:在两边塔塔梁结合处设置弹性拉索可显著减小桥梁在地震作用下的内力和位移响应;提出的方案1(两边塔单根弹性索均为50股,单股刚度均为12000kN/m)、方案2(两边塔单根弹性索均为100股,单股刚度均为10000kN/m)和方案3(15#主塔单根弹性拉索100股,单股刚度10000kN/m;17#主塔单根弹性拉索100股,单股刚度为16000kN/m)相较于无弹性索状态,均可有效降低主塔塔底弯矩、塔底剪力、塔顶位移及主梁纵向位移;相较于方案1,方案2和方案3是更优方案。     

改进直接基于位移的钢筋混凝土框架结构抗震设计研究

直接基于位移法进行抗震设计时,最初结构的刚度和承载力均是未知的,设计中需假定预期设计结构的振型模式和由此得到的结构侧向地震力分布,这样的设计结果会产生一定的偏差.针对此问题,提出了改进直接基于位移的抗震设计方法,即首先初步设计结构,根据初设结构的振型模式等效单自由度体系,结合目标位移反向设计结构刚度,将设计结构的刚度与初设结构刚度比较,进行调整设计,最后进行承载力设计.程序中为减少迭代次数,定义了结构竖向刚度调整系数,用以简化结构弹性刚度的确定过程,从而实现设计结构在相应地震设防水准下满足预期位移的控制要求.最后通过算例证明了该方法具有一定的准确性.     

The possibility of the propagation of Love type waves in an intermediate heterogeneous layer lying between two semi-infinite isotropic homogeneous elastic layers

Summary The conditions under which Love type ofSH waves can propagate in a non-homogeneous internal stratum of finite depth lying between two semi-infinite isotropic elastic media are considered in this paper. Two types of non-homogeneity have been studied, in one case the rigidity is supposed to vary exponentially with depth while the density remains constant and in the other both rigidity and density are assumed to vary linearly with depth.     

钢筋混凝土筒中筒结构拟动力试验研究与理论分析

制作了一个14层的钢筋混凝土筒中筒结构模型,模型比例为1∶10,等效为两自由度体系,进行了6种工况的地震动加速度峰值的拟动力试验,研究了筒中筒结构在地震作用下的动力特性、弹性和弹塑性阶段的地震反应、抗震性能和破坏机理。研究表明,该结构在7度罕遇地震作用下仍处于弹性状态,9度罕遇地震作用下,核心筒除与底板相交处开裂外无其它可见裂缝,而外框筒开裂严重,但结构仍具有较高的承载能力和侧向刚度。实测滞回曲线反映了筒中筒结构具有良好的延性和耗能性能。最后,采用改进了的非线性杆单元模型编写了程序,对筒中筒结构进行了非线性分析。结果表明,位移时程曲线计算值与试验值基本吻合。     

Mechanical Stability Of Mt. Vesuvius Volcano: Effects Of Asymmetries On The Stress Field

The effect of nonaxisymmetric elasticheterogeneities on the mechanical stability of a nearly axisymmetricvolcanic structure, with particular reference to Mt. Vesuvius (Italy) is investigated. This is done solving numerical models using a finite element codein the framework of linear elasticity. The models include gravity,anisotropic depth-dependent regional stress, the edifice, thepossible presence of a pressurized feeding system and of heterogeneities inthe elastic behavior of country rocks. The criteria to assessinstability are the development of tensile stresses and, in compression, theNavier–Coulomb criterion. The presence of asymmetric heterogeneous structureswith lateral elastic contrast has been considered by solvingthree-dimensional (3D) models. To have computationally tractable models, axis-symmetric models were solved first, considering lateral symmetricheterogeneities of different shapes and sizes around the symmetry axis. This allowed us to assess the minimum size of smallermodels (submodels) to be developed in 3D. Thesubmodels were then solved including asymmetrical heterogeneities.In all the analyzed cases, the main characteristics of theinstabilities/stabilities found with the 3D asymmetric models are verysimilar to those found by the analogous symmetric models.Moreover, the presence of sharp lateral elastic contrast at shallow depthappear to produce a greater instability on the flanks of the volcanicedifice.     

Experimental study of human-induced effects on floor slab of an ancient Tibetan structure

With the opening of ancient Tibetan structures to visitors worldwide, human load has become the principal live load on these structures. This project studies the properties of the floor structure of an ancient Tibetan building and its behavior under human-induced load effects. Tests were conducted with static and dynamic crowd load, including stepping and jogging by people at a fixed position. The tests show that the floor structure does not behave as a continuous slab. It takes the load from local areas with minimal load transference properties. The acceleration response shows significant peaks when the footstep frequency is close to the natural frequency of the structure, but the human jogging excitation frequency does not have any obvious effect on the structural response. The elastic modulus of the Agatu material is estimated to be close to zero from the measured natural frequency of the slab. The Agatu material is concluded to be a discrete compacted material with insignificant contribution to the structural rigidity of the floor slab.