考虑组合效应的钢框架梁柱节点恢复力模型研究

为了研究考虑节点区组合效应后高层钢框架节点的抗震性能,根据钢框架节点在低周反复荷载作用下足尺模型试验研究成果,总结了各试验节点试件的滞回性能,包括节点的延性、耗能能力等指标.在试验滞回曲线的基础上,考虑试件强度、刚度退化等影响,建立了考虑组合效应的梁柱节点的恢复力模型,所建立的模型可以用于结构弹塑性时程反应分析和钢框架节点抗震设计.     

恢复力模型研究现状及存在问题

恢复力模型是根据大量从试验中获得的恢复力与变形的关系曲线经适当抽象和简化而得到的实用数学模型，是结构构件的抗震性能在结构弹塑性地震反应分析中的具体体现。对迄今为止国内外关于钢筋、混凝土和钢筋混凝土结构构件的恢复力模型的研究成果进行了汇总和简要评述，分析了现有恢复力模型存在的主要问题，在此基础上提出恢复力模型今后的研究建议。     

不同轴压比RCS梁柱组合件恢复力模型研究

以6个1/2模型RCS梁柱节点拟静力试验为基础,研究不同轴压比下RCS组合件的滞回性能。试验结果表明:梁铰破坏时试件的滞回曲线饱满,耗能能力优于构造破坏;随着轴压比的增大,试件滞回环愈加丰满,初始刚度有所增加,承载力有所增大;随着加载位移的增加,刚度退化速率变慢,且梁铰破坏时随着轴压比增大,刚度退化速率变大。基于试验结果和现有恢复力模型理论,建立的三折线骨架曲线模型与实际试验骨架曲线具有较高的吻合度,能较好的反映轴压比对其滞回特性的影响,可为该RCS梁柱组合件的弹塑性分析及工程应用提供参考。     

钢框架扩翼型节点抗震性能研究

基于4个梁端翼缘扩大型节点试件和1个传统节点试件的低周循环加载试验,对直接圆弧扩翼型节点和加侧板扩翼型节点2种钢框架扩翼型节点采用ANSYS软件进行了往复荷载作用下的节点性能有限元分析,研究了这2种不同型式的梁端扩翼节点的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、极限荷载、延性和耗能系数等抗震性能,其结果与试验结果吻合较好.研究结果表明,通过合理地设计扩翼截面,圆弧扩翼型节点和侧板扩翼型节点均能有效的将塑性铰移出焊缝热影响区,且较传统节点具有更强的承载力、延性和耗能能力,能满足我国现行抗震规范的要求.另外,圆弧扩翼型节点构造相对简单,扩翼处连接焊缝少,可避免焊接热影响区母材变脆而发生脆性撕裂,其抗震性能要优于梁端翼缘侧板加强型节点.     

外伸式端板连接型钢-混凝土组合节点恢复力模型研究

通过对7个外伸式端板连接蜂窝钢梁-复合焊接环式箍筋混凝土柱节点组合试件进行低周反复荷载作用下的拟静力试验,分析了不同的螺栓数量、直径以及不同排列方式下节点的抗震性能,建立了该种组合节点的恢复力模型。试验结果表明:螺栓数目多、直径大的试件,抗震性能好;8个螺栓排成四行两列的节点为最合理的节点形式;建议的恢复力模型骨架曲线与试验骨架曲线符合较好,可供外伸式端板连接型钢梁-混凝土柱组合节点组成框架结构的弹塑性地震反应分析参考。     

考虑轴力弯矩耦合的截面随动强化恢复力模型

截面层次的恢复力模型能兼顾计算精度与计算效率,为此在梁-柱单元中得到了广泛的应用。但目前给定＂轴力-弯矩-曲率＂的截面恢复力模型无法灵活考虑轴力与弯矩的耦合作用;采用屈服面的截面恢复力模型尚未考虑截面强化效应。提出了基于屈服面的截面随动强化恢复力模型及其积分方法,首先依据截面屈服面建立了截面随动强化恢复力模型,然后依托塑性理论,进行截面状态确定和本构关系积分。最后利用所提出的恢复力模型进行了悬臂柱的静力往复分析。结果表明：（1）所选用的截面恢复力模型能很好考虑轴力存在对弯矩的影响;（2）该模型具有随动强化的特性;（3）在精度上接近纤维截面所用的单轴材料随动强化模型。     

钢框架-型钢混凝土剪力墙半刚性连接节点弯矩-转角模型及抗震性能研究进展

钢框架梁-型钢混凝土剪力墙新型混合结构是一种具有半刚性连接受力和优异的抗震性能等特点的新型混合结构,具有巨大的发展潜力,其卓越的性能吸引了越来越多的关注。在介绍国内外半刚性连接节点弯矩-转角模型及抗震性能研究进展的基础上,概述了目前各国学者对半刚性连接节点的研究成果和研究进展,提出了钢框架-型钢混凝土剪力墙半刚性连接节点在研究中存在的问题,并指出了钢框架-型钢混凝土剪力墙中半刚性连接节点的研究亟待开展。     

外包钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱连接节点的滞回性能研究

为研究外包钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱连接节点的抗震性能,基于外包钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱连接节点低周反复荷载作用下的试验结果和有限元的模拟,分析了两类试验节点的滞回特性,提出外包钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱连接节点的三折线恢复力模型及其特征参数的取值范围,并给出恢复力模型表达式。结果表明,试件具有良好的耗能能力,建立的恢复力模型骨架曲线与试验值接近;有限元与试验所得的滞回曲线及骨架曲线在弹性阶段吻合较好,随着荷载的反复,两者之间的差异逐渐增大。     

方钢管混凝土柱与钢梁半刚性连接节点的恢复力本构模型

本文在试验研究和有限元模型修正的基础上,对两类方钢管混凝土柱与钢梁半刚性连接节点——缀板连接节点和穿芯螺栓-端板连接节点进行反复荷载作用下的非线性有限元参数分析,结果表明：影响缀板连接节点转动性能的主要因素是缀板的厚度,影响穿芯螺栓-端板连接节点转动性能的主要困索是端板厚度和螺栓直径等。进而通过回归分析建立了上述两类节点弯矩-转角恢复力模型的简化计算公式,可供工程设计与数值简化计算参考。     

型钢混凝土柱恢复力模型试验研究

开展了6个1/2比例的型钢混凝土(SRC)框架柱试件的低周反复加载试验.重点考虑轴压力系数和配箍特征值对型钢混凝土柱变形性能和滞回特征的影响.在试验研究基础上,分析了滞回曲线特征,并确定了恢复力模型的滞回规则.通过对试验结果的回归分析确定了卸载刚度和反复加载下的强度退化率,主要考虑参数包括位移延性比和轴压力系数.恢复力模型的骨架曲线由弹性段、强化段和强度退化段组成三线形骨架曲线.骨架曲线采用基于截面条带法和按实验数据的统计回归分析方法确定,其强化段和强度退化段均考虑了轴压力系数的影响.从而建立了能够考虑轴压力系数对滞回特性影响的型钢混凝土柱剪力-侧移恢复力模型.     

可调滞回模型的磁流变阻尼器及其试验

本文在现在磁流变阴尼器性能研究的基础上，提出了可调滞回模型的磁流变阻尼器及其试验方法，并进行理论、试验及算例分析。首先，根据恒定电流下磁流变阻尼器的阻尼力滞力特性，利用磁流变材料特性的电流（即磁场）可控特点，建立了变电流下的阻尼力滞回模型；其次，在中通过电路板控制外加电流与装置变形间的函数关系，实现了变电流调节的阻尼力滞回模型；最后，将磁流变阻尼器与橡胶隔震装置结合，形成智能磁流变隔夺装置，并对一个单自由度隔震结构进行了数值仿真分析。     

基于等效框架模型的砌体结构抗震模拟及验证

等效框架模型采用宏观模型来模拟砌体墙在平面内的抗震性能。砌体墙的墙柱和墙梁采用同时考虑轴向弯曲和剪切变形的基于力法的纤维截面进行模拟,且两者的连接视为刚性区域。轴向压缩及弯曲效应在截面纤维模型中考虑,而剪切效应由V-γ剪切恢复力模型表达,弯曲和剪切在单元层面进行耦合。通过统计和分析,确定骨架曲线的计算方法,并基于Ibarra-Krawinkler模型提出剪切恢复力模型。通过算例得出:该模型在单调加载和循环加载下的数值计算结果与试验结果均吻合较好。     

基于AUKF的框架结构离线模型更新混合试验方法

模型更新混合试验在传统混合试验方法的基础上更新与试验构件具有相同恢复力特性的构件,扩展了混合试验方法的应用范围。本文旨在提高模型更新混合试验的精度,降低试验的成本并简化模型更新混合试验方法的流程。自适应UKF(AUKF)算法在传统UKF的基础上加入方差自适应模块,能够减轻初始参数设定对参数识别结果的影响,本文基于AUKF提出一种模型更新混合试验方法。对以Bouc-Wen为恢复力模型的防屈曲约束支撑(BRB)进行低周反复加载虚拟试验,通过Matlab编制AUKF算法程序进行参数识别,验证了AUKF算法的高效准确性。对一榀8层4跨带BRB的钢框架进行混合试验数值仿真,结果表明离线模型更新试验结果较在线模型更新更接近真实结果,且简化了试验流程。     

双向地震激励下储罐隔震计算模型对比分析

铅芯橡胶垫基础隔震浮顶储罐在双向地震激励下,采用不同的隔震层恢复力计算模型计算所得的地震响应存在差异.不同工况下,若不加区别地选取将给储罐设计带来不利影响.通过分析高径比、阻尼比、隔震周期以及屈服强度参数对计算结果的影响得出,特定高径比时等效线性模型计算所得波高偏小,基底剪力和位移偏大,因此设计时应综合权衡各模型的计算...     

基于人工神经网络的钢筋混凝土异型节点滞回模型

讨论了应用神经网络技术模拟钢筋混凝土材料滞回行为的若干问题，建立了钢筋混凝土异型节点滞回特性的BP神经网络预测模型，并获得了满意的结果。分析表明，神经网络计算是钢筋混凝土构件抗震性能研究中的一种很有潜力的新方法。     

Identification of the hysteretic behaviour of a partial‐strength steel–concrete moment‐resisting frame structure subject to pseudodynamic tests

In low‐rise steel‐concrete composite structures, moment‐resisting frames can be designed to develop a ductile response in beam‐to‐column joints and column bases by activating flexural yielding of beams and end plates, shear yielding of column web panel zones and yielding of anchors. To evaluate the performance of these components under differing earthquake intensities, a series of pseudodynamic, quasistatic cyclic and vibration tests were carried out on a two‐storey two‐bay moment resisting structure. The performance‐based seismic design and control of these structures requires that stiffness degradation, strength deterioration and slip are properly modelled. In this context, compact hysteretic models can play a key role and must therefore be striven for. Nonetheless, relevant techniques, like nonlinear system identification, are far from representing standard and reliable tools for the dynamic characterization of full‐scale structural systems. With this objective in mind, we present a restoring force surface‐based technique applied to pseudodynamic test data, in view of the nonlinear identification of multistorey frames. The technique is developed by means of a parametric approach, where a time‐variant stiffness operator is coupled to a modified Bouc–Wen model that allows both for slip and for degradation in stiffness. Strength deterioration is indirectly taken into account too. We also show how model‐based parameters can be correlated to the damage process progressively observed both in the structure and in its components. Finally, the predictive capabilities of the identified model are highlighted. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

钢筋混凝土构件率相关恢复力模型研究

通过钢筋混凝土构件的动态试验,研究不同加载速率下的钢筋混凝土梁柱力学特性。考虑屈服强度、极限强度和刚度的动力效应,引入损伤因子,并考虑混凝土损伤对卸载刚度的影响,建立了钢筋混凝土构件率相关的三折线恢复力模型。利用有限元分析软件模拟钢筋混凝土构件的动态试验,对比模拟结果与试验结果得出：考虑应变率效应和混凝土损伤对卸载刚度的影响,能够更好地反映构件的动力特性。对一平面框架结构模型进行不同加载速率下的动态分析,研究加载速率对结构动力反应的影响,结果表明,随着加载速率的增大,结构模型各构件的强度和刚度增大,结构模型整体抗侧移刚度增强,水平位移减小。     

基础隔震单层偏心结构扭转地震反应分析

采用微分型滞回恢复力模型模拟隔震支座的恢复力特性，对基础隔震单层偏心结构的扭转地震反应进行分析，研究隔震系统偏心距和上部结构偏心距对结构扭转反应的影响。结果表明，采用隔震技术可以显著降低隔震结构的扭转地震反应。