郑州国际会展中心展厅钢屋盖的动力特性分析

郑州国际会展中心展览厅钢屋盖采用了空间斜拉式索拱结构体系，为探讨该体系的动力特性，采用ANSYS有限元程序，分别建立钢屋盖与下部混凝土结构共同作用、钢屋盖单独作用以及无斜拉系统的钢屋盖单独作用时的3个空间计算模型，采用子空间迭代法计算其自振周期和振型，并加以比较。从而得出钢屋盖的动力特性，为进一步研究此类结构的受力特性奠定了基础。     

结构参数对郑州国际会展中心屋盖结构的抗震性能影响分析

本文以郑州国际会展中心展厅钢屋盖的矩形单元为工程算例,借助ANSYS,采用振型分解反应谱法,计算结构在不同参数下的自振频率、动位移、支反力、动静内力比和动静位移比并对结果加以比较分析。研究表明预张力对于结构的动力性能影响甚微,可以忽略不计;但边界条件却改变了结构在多遇地震作用下的受力性能,建议慎重选取。为掌握该类斜拉式预张力索拱结构体系的动力性能提供设计依据。     

拱结构动力稳定实用判别方法

在总结和借鉴已有动力稳定判别准则的基础上,提出了两种拱结构动力稳定性分析的实用判别方法。方法1通过提取发生最大位移响应时刻的刚度矩阵的特征根符号来判断,方法2通过荷载-位移曲线的斜率变化来判断。通过对不同荷载类型、不同计算条件下拱结构的动力失稳特征的分析对比,指出结构整体刚度矩阵出现负的特征值是结构失稳的必要条件,可依此判断结构动力失稳临界荷载的下限值,位移时程曲线发散、性质发生改变或发生跳跃,荷载-位移曲线出现不规则现象,是拱结构动力失稳的重要判断依据。     

斜拉索局部振动对结构地震响应的影响

以苏通长江公路大桥为研究对象,将斜拉索分成若干等长度的单元模拟斜拉索局部振动,以探讨其对结构地震响应的影响。计算结果表明:考虑斜拉索局部振动后,结构的自振频率变化较小;由于斜拉索基频与结构基频相近,斜拉索在地震动作用下,大幅振动,同时索—梁耦合振动明显,主梁和主塔内力降低,主塔根部弯矩明显减小。     

几何缺陷对拱结构动力稳定性的影响

分析了外激励下几何缺陷对拱结构动力稳定性的影响。推导了拱结构边界确定而结构本身节点坐标偏差随机且指数相关时的条件相关矩阵,分解得到几何缺陷的分布方式和大小。从非线性运动方程出发,分别得出了周期荷载作用下非线性刚度矩阵可线性化,非周期荷载作用下同时考虑几何、材料非线性的Lyapunov指数计算方法。最后以一圆弧拱为例分别对周期荷载、阶跃荷载、脉冲荷载及地震荷载作用下几何缺陷的影响进行了数值分析。结果表明周期激励作用下拱结构存在动力失稳频域;在不同分布方式几何缺陷中动力稳定性对与屈曲模态相似的缺陷最为敏感。     

斜拉索风雨激振水线的超声波测试研究

斜拉索风雨激振是在风和雨联合作用下的大幅值振动,斜拉索表面水线的形成和振荡是其发生风雨激振的一个重要原因。本文利用超声波传播和反射原理,建立一套适应于斜拉索表面水线监测的超声波测试系统,对水线特征进行定量的分析研究。在风洞中再现斜拉索的风雨激振,在测量斜拉索风雨激振响应的同时,测量得到斜拉索表面水线的振荡时程,分析了水线振动幅值与平衡位置,并得到上水线振荡频率与斜拉索风雨激振的频率相等。     

弦支穹顶结构的抗震性能研究

弦支穹顶是一种受力性能优良的结构体系，它综合了单层网壳结构和索穹顶结构的优点，详细分析了影响弦支穹顶结构自振特性的各类参数，指出了边界条件对结构抗震性能的决定性影响。研究表明：当采用径向滑动边界时，即边界节点竖向和法向受到约束而容许径向在水平面滑动时，局部布索的弦支穹顶具有较佳的抗震性能；当边界条件相同时，弦支穹顶在水平地震和竖向地震作用下反应相似，只是程度上不同。     

窑洞外形特征对结构抗震性能影响研究

调查发现山西北部农村地区农居窑洞多是独立式土坯窑洞,结构主要受力体系是土坯砌体砌筑拱结构,其建造无统一标准,外形样式存在差异。由于拱结构的内力分布对外形尺寸变化比较敏感,为研究窑洞外形特征对结构抗震性能影响,建立相应的有限元模型进行计算分析,对比不同外形特征窑洞在地震作用下的损伤情况,并结合历史震害,指出窑洞结构的薄弱位置。研究结果表明覆土较厚的窑洞容易损伤,连拱孔数较多窑洞的两侧位置更容易发生破坏,拱的曲线形状对结构抗震性能有一定影响,合理拱曲线窑洞的抗震性能优于一般形状窑洞。     

轮辐式大跨度张拉结构地震反应分析

以世纪莲体育中心大跨度轮辐式张拉索膜结构为研究对象,利用有限元程序ANSYS,分别采用振型分解反应谱法和时程分析方法,计算地震作用下结构的受力性能。研究表明:结构以索膜屋盖竖向振动为主,上压环、下压环及腹杆等均参与了振动,动力特性复杂;地震作用下结构内力和位移较大,不同方向地震作用的危害主次不明显,应同时考虑一维及多维地震组合作用的影响;2种计算方法下,结构的内力和位移变化趋势基本一致,为全面了解结构的动力特性,建议采用时程分析方法。     

大跨度钢、木混合结构屋盖设计并基于实例分析对抗震性能的研究

为有效提高建筑中屋盖的抗震性能、节约建筑施工成本,深入研究大跨度钢、木混合结构屋盖的抗震性能。基于一个工程实例对该问题进行研究。分析从基本周期与抗侧刚度比、地震作用估算、承载力设置、抗震变形验算、连接与基础设计五个测试参数展开,在此基础上确定预应力拉索的地震响应及张拉控制应力。设计的混合屋盖是使用4道X形布置的屋面预应力主索与外柱斜拉索结构,这样是确保屋盖结构在地震下能够有效工作,根据该结构结合一工程实例展开大跨度钢、木混合结构屋盖抗震性能测试。实验结果表明,大跨度钢、木混合结构屋盖相对单一结构屋盖而言,抗震性能更强;同时实例分析表明,在多向地震输入下大跨度钢、木混合结构屋盖的各个构件中,内柱是抗震性能较弱的部位。     

双层打包带加固窗间墙抗震性能试验研究

地震时砌体结构窗间墙易发生破坏,为了提高其抗震性能,对高宽比为1的2组共4片墙体,其中:2片为双层打包带加固墙体,2片为原墙,进行了拟静力试验,研究墙体的破坏形态、水平承载力、滞回曲线和耗能等抗震性能。试验发现原墙发生剪切破坏,加固后墙体发生摇摆破坏,加固改变了墙体破坏模式,加固后墙体滞回曲线饱满但有捏笼,破坏荷载、延性和耗能能力都有提高,破坏时未发生剥离,表明双层打包带加固法有效地提高了窗间墙体抗震性能,对承受较大竖向应力墙体效果更好,建议加固时要加强加固层与窗下和窗上墙体的连接。     

Hybrid seismic protection of cable‐stayed bridges

This paper proposes a hybrid control strategy combining passive and semi‐active control systems for seismic protection of cable‐stayed bridges. The efficacy of this control strategy is verified by examining the ASCE first‐generation benchmark problem for a seismically excited cable‐stayed bridge, which employs a three‐dimensional linearized evaluation bridge model as a testbed structure. Herein, conventional lead–rubber bearings are introduced as base isolation devices, and semi‐active dampers (e.g., variable orifice damper, controllable fluid damper, etc.) are considered as supplemental damping devices. For the semi‐active dampers, a clipped‐optimal control algorithm, shown to perform well in previous studies involving controllable dampers, is considered. Because the semi‐active damper is a controllable energy‐dissipation device that cannot add mechanical energy to the structural system, the proposed hybrid control strategy is fail‐safe in that the bounded‐input, bounded‐output stability of the controlled structure is guaranteed. Numerical simulation results show that the performance of the proposed hybrid control strategy is quite effective in protecting seismically excited cable‐stayed bridges. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

Optimal design and performance evaluation of systems with Tuned Mass Damper Inerter (TMDI)

The paper concerns the optimal design and performance evaluation of a Tuned Mass Damper Inerter (TMDI) to reduce dynamic vibrations. The system exploits properties of the inerter, a two‐terminal mechanical device able to produce a force proportional to the relative acceleration between terminals, with the ability of generating an apparent mass even two orders of magnitude greater than its own physical mass. A primary single‐degree‐of‐freedom structure is equipped with a classical linear Tuned Mass Damper (TMD), the secondary structure, whose mass is connected to the ground via an inerter. The optimal design of the TMDI is conducted by assuming a white noise process as base input and utilizing three different design methodologies: displacement minimization, acceleration minimization and maximization of the ratio between the energy dissipated in the secondary system and the total input energy. Optimal results obtained with the different methodologies are carried out and compared. Two limit cases are also considered when the inerter is not contemplated: conventional and non‐conventional TMDs, characterized by a low and a large mass ratio, respectively. The TMDI performance is evaluated and compared with conventional and non‐conventional TMDs; moreover, its robustness is assessed with a sensitivity analysis varying the design parameters. Attention is focused not exclusively on the primary structure response but also on the secondary one. Finally, the effectiveness of the optimally designed TMDI is evaluated having considered earthquake base excitation. Results demonstrate the effectiveness of TMDI systems for dynamic response reduction with superior performances and robustness than classical TMDs. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

地下与地上钢筋混凝土矩形结构抗震性能对比研究

地下结构由于受周围土体的约束作用,其受力与变形特点与地上结构存在差异。采用Pushover分析方法分别对考虑土-结构相互作用的地下结构和不考虑土体的地上结构的抗震性能进行对比研究,探讨单层单跨和单层双跨钢筋混凝土矩形结构在有、无土体存在时抗震性能的差异。研究表明:考虑土-结构相互作用的地下结构变形能力与无土体时存在差异。在相同结构尺寸与初始轴压比的情况下,考虑土-结构相互作用的地下结构弹性层间位移角限值变小,地下结构更早出现塑性铰;单跨地下结构变形能力比地上结构的差,周围土体的剪切变形约束作用使得地下结构的延性变差;双跨地下结构与地上结构中柱变形能力相差不多,但侧墙的变形能力比地上结构的略差。因此,即使相同尺寸和初始轴压比的钢筋混凝土矩形结构,地上与地下结构的抗震性能仍存在较大差异,地上结构的相关研究成果不宜直接用于地下结构。     

用相关分析法检测两种地震计性能及记录数据差异

阐明利用同点记录数据相关性检测两种地震计性能及记录数据差异的方法,并用两台经过测试且性能相同的FBS - 3B型地震计进行验证,最后用该方法检测了STS -2、KS - 2000型地震计的高频段性能及记录数据差异.     

采煤沉陷区输电铁塔复合防护板基础抗变形性能及其板厚取值研究

以某采煤沉陷区内的典型输电铁塔及其复合防护板基础工程为背景,考虑地基-基础-上部铁塔结构的共同作用,对不同板厚复合防护板基础的抗采动变形性能进行了研究,并引入＂保护作用＂的概念,对独立基础和复合防护板基础的抗变形性能进行了分析。研究表明,设置复合防护板后,与独立基础相比,可明显减少铁塔支座的水平位移及上部结构的应力,支座位移与结构应力随着复合大板厚度的增大而减小,其减小的幅度随着板厚的增大而趋缓,当板厚达到一定数值以后几乎不再减小。提出的复合防护板的厚度可取铁塔基础长向根开的1/45～1/35的建议,以供采煤沉陷区内复合防护板基础的设计参考。     

基于位移的RC框架结构与附加消能减震装置一体化设计

消能减震结构中主体结构和附加消能减震装置通常是单独设计的,由于主体结构和附加消能减震装置之间的耦合特性,为实现期望的性能目标需要进行迭代计算。本文提出一种基于位移的主体结构与附加消能减震装置一体化设计方法,首先,基于所选地震动记录和预期性能目标,得出结构阻尼比需求曲面;其次,推导了阻尼器-支撑部件参数计算公式,在已知主体结构基本信息及预期性能目标时,根据阻尼比需求曲面及所提出公式即可获得所需附加消能减震装置的支撑刚度及粘滞系数;再次,引入无量纲成本指数,以成本指数最小为目标函数,在可实现目标性能的附加消能减震装置参数中识别最优设计参数;最后,基于所提出的设计方法,分别以等效SDOF体系、MDOF体系及SAP2000设计的6层RC框架结构为例,对所提出的设计方法的有效性进行了验证,结果表明:经一体化设计的结构体系均可实现性能目标。     

装配式钢模块柱-柱和梁-梁组合的框架结构及其抗震性能分析

钢模块装配式框架形成模块柱-柱和梁-梁分离的框架结构,模块之间除了节点连接之外、柱-柱和梁-梁没有连接形成结构整体的柱和梁,模块和模块协同工作并提高结构柱、梁和整体承载与抗震能力的性能没有充分利用和发挥,是这类结构仍需研究和发展的重要方面.本文提出了一种外包钢板柱-柱组合和垫板螺栓连接梁-梁组合的结构形式,并进行了设计...