桁架式跨河管架的优化设计及地震可靠性评价

在管道穿跨越工程中,桁架式跨河管架是一种常见形式.本文在结构优化设计中分别对矩形桁架结构和倒三角形桁架结构两种方案进行优化,并对优化结果进行了比较分析,确定了结构最优方案.通过模拟结构在地震作用下的响应对结构的抗震性能进行了分析,并通过可靠性分析评价了结构的抗震可靠度.结果表明:适当增加结构高度和减小结构宽度对结构有利;结构的总重量随杆件截面尺寸的减小而迅速降低,10次优化循环后即从54 t降至24 t左右;三角形桁架比矩形桁架结构简单,重量减轻36％;可靠性分析表明结构的可靠度为99％.     

大跨度钢桁架转换结构振动台试验研究

以某带高位大跨钢桁架转换结构高层建筑为工程背景,进行了1/25缩尺比例的模型振动台试验,通过粘贴在钢桁架杆件上的应变片,测试了输入不同加速度峰值地震波作用下钢桁架的地震响应。在加速度峰值0.9g地震波作用下,两端支承钢桁架筒体剪力墙才出现裂缝,表明连接部位剪力墙受力性能较好;人工波作用下结构的地震响应最大,层地震作用力在钢桁架转换结构层有突变;试验中随模型结构裂缝发展和抗侧刚度衰减,层地震作用力分布发生变化,其中钢桁架转换结构层承担地震力相对减小,钢桁架应变反应也相对趋缓;钢桁架两端杆件受力较大,表明支承剪力墙对钢桁架的约束作用较大。     

巨型框架-次框桁架结构抗震性能分析

提出了巨型框架—次框桁架结构体系。采用ANSYS有限元程序对巨型框架—次框桁架结构体系进行了抗震动力时程分析,讨论了该结构体系在多条地震波作用下的动力位移及内力等地震响应。计算结果表明,巨型框架—次框桁架结构体系具有良好的抗震性能,能够提高巨型框架结构的抗震性能,不但可以有效地降低结构构件的地震内力,同时也不会给主框架结构体系的布置带来较大的影响,巨型框架—次框桁架结构是一种抗震性能良好的结构体系。计算结果对巨型结构的抗震设计有较大的参考价值。     

高层建筑桁架转换层地震反应线性分析方法研究

为探究高层建筑桁架转换层地震作用下的动力反应情况,采用SAP2000程序中平面壳单元和杆系单元对高层建筑桁架转换层进行有限元建模,采用模态分析法和地震反应谱分析法对高层建筑桁架转换层结构进行地震反应分析,结果表明:高层建筑中桁架转换层前8阶振型对自振周期影响较大,分析高层建筑桁架转换层地震作用反应时,主要采用前8阶振型振型,且桁架转换层及其上、下层间容易出现层间位移角突变现象,桁架转换层极易发生位移集中,是高层建筑的脆弱部分,应加强高层建筑桁架转换层设计,提升建筑安全性。     

大跨度张弦桁架竖向地震反应分析

在张弦桁架优化设计及约束条件影响分析基础上，建立了60m、80m、100m、125m、150m跨度模型，采用振型分解反应谱法和时程分析方法对竖向地震作用进行分析，得到了小震、大震作用下结构最大动内力系数及动内力分布规律，并对大震时结构挠度与拉索是否会松弛进行了分析，用反应谱法与时程法得到的结果基本一致。本计算结果可供张弦桁架设计参考。     

大跨度主-副桁架钢结构的地震反应探讨分析

桁架钢结构被广泛应用于大跨度建筑中,分析桁架钢结构的地震反应具有一定的现实意义。构建大跨度主-副桁架钢结构的有限元模型,以该模型作为研究对象,对其进行地震反应的探讨分析。采用自振特性分析方法在刚度和质量两个因素的基础上分析大跨度主-副桁架钢结构的自振特性;通过振型分解反应谱法分析大跨度主-副桁架钢结构的力学性能,利用桁架钢结构的力学性能分析其地震作用下的反应。模拟发现,大跨度主-副桁架钢结构刚度较好,其抗风柱柱脚连接处的受力最强且位移最大,为大跨度主-副桁架钢结构的地震反应研究提供参考,为其抗震设计提供初步依据。     

交错桁架-剪力墙结构体系的研究

通过分析高层住宅和灵活空间住宅两种结构的特点,提出了一种新型灵活空间高层住宅结构体系-交错桁架-剪力墙结构体系.对交错桁架-剪力墙、交错桁架和大开间剪力墙3种高层住宅结构体系在水平地震作用下的反应进行计算分析,结果表明,交错桁架-剪力墙体系的抗震性能优于后两者,而且交错桁架-剪力墙结构体系不仅增大了结构空间,而且降低了大开间结构对楼板的要求,还可以弥补交错桁架纵向刚度弱的缺点,真正满足了高层大空间住宅的使用要求,值得在高层住宅中推广应用.     

基于模拟植物生长算法的桁架结构截面与形状优化分析

针对桁架结构优化问题，给出基于改进的生长空间限定与并行搜索的模拟植物生长算法（GSL&PS-PGSA）优化模型，对典型平面桁架、空间桁架结构分别进行截面优化及形状优化分析，结果表明：改进GSL&PS-PGSA算法的优化效果显著，其优化所得结构经济高效；对于平面桁架截面优化，相比二级优化法、相对差商法及连续变量法，改进GSL&PS-PGSA所得结构较其减少了8%～15%的用钢量；对于空间桁架优化，截面优化所得结构总质量较序列两级算法轻约8.1%，较蚁群算法轻约3.6%，而形状优化所得结构总质量则分别较序列两级算法、蚁群算法轻约31.2%、22.4%。因此，改进的GSL&PS-PGSA算法对桁架结构优化问题具有良好的适用性。     

带钢桁架连梁的框架剪力墙结构振动台试验研究

钢桁架连梁作为一种新型的连梁形式,具有优良的延性与耗能性能,而采用钢桁架连梁的建筑结构,其整体抗震性能尚需进一步研究。通过对一幢12层带钢桁架连梁的框架剪力墙结构1∶15比例模型的地震模拟振动台试验,研究了该结构的动力特性与地震响应。结果表明,钢桁架连梁具有足够的刚度,能够有效连接剪力墙,使得该结构具有良好的变形能力,能够满足延性设计要求。因此,带钢桁架连梁的框架剪力墙具有良好的抗震性能。     

交错桁架多层钢结构推倒分析方法研究

随着基于性能的抗震设计思想的发展,推倒分析开始成为罕遇地震下多、高层结构抗震设计的有力工具。本文以交错桁架多层钢结构为例,采用推倒分析对其在E l Centro波作用下的地震反应进行研究,分别采用位移系数法和能力谱法确定结构目标位移,同时进行结构在相同地震动下的弹塑性时程分析。研究表明,推倒分析能准确地评价交错桁架多层钢结构的抗震性能,采用位移系数法和能力谱法确定的结构顶点侧移均与弹塑性时程分析吻合较好,对层间位移及塑性铰分布的预测,能力谱法比位移系数法更为准确。     

基于零阶和一阶优化算法的建筑结构抗震优化设计

针对第三水准“大震不倒”的抗震设防目标,提出一种建筑结构的抗震优化设计方法,依据“用相同的投资获最好的设计”的设计理念,建立了在强烈地震波的作用下,以建筑结构最大的层间相对位移最小化作为优化目标,同时满足体积约束的优化数学模型,并采用动力有限元分析模型和高效的显式动力分析方法进行结构分析获得最大的层间相对位移,采用零阶和一阶优化算法分别求解优化数学模型,在显式动力分析软件ANSYS／LS—DYNA的基础上进行二次开发,实现了一个三维框架结构的抗震优化设计。数值结果表明该方法能获得较高质量的解,经优化设计后建筑结构的抗震性能得到了很大的改善。     

钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架核心筒抗震性能试验研究

为进一步改善混凝土核心简的抗震性能,本文提出了钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架组合核心筒.进行了2个1/6缩尺的核心筒模型在低周反复荷载下的抗震性能试验研究,1个为钢管混凝土叠合柱边框毛组合核心筒,1个为钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架组合核心筒.通过试验,对比分析了2个核心简的承载力、延性、刚度及其衰减、滞回特性、耗能能力及破坏特征,给出了钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架组合核心筒的承载力计算模型,计算结果与实测值符合较好.研究表明,钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架组合核心筒与钢管混凝土叠合柱边框组合核心筒相比,其抗震性能明显提高.     

上海浦东国际机场T2航站楼弹塑性时程分析

上海浦东机场T2航站楼结构为复杂大跨混合结构,本文采用NosaCAD2005有限元程序建立结构分析模型,模型主要由非线性杆单元组成,包括梁、柱和二力杆单元,梁、柱采用三段变刚度杆模型,以受弯为主的梁单元截面弯矩-曲率关系采用二折线和三折线模型,柱和二力杆截面采用纤维模型。通过多遇和罕遇烈度下的弹塑性时程分析,研究了该结构的变形、内力、破坏情况的发展历程。计算结果表明,该结构可以满足"小震不坏,大震不倒"的设防要求。     

Optimal design of structures for earthquake loads by a hybrid RBF-BPSO method

The optimal seismic design of structures requires that time history analyses （THA） be carried out repeatedly. This makes the optimal design process inefficient, in particular, if an evolutionary algorithm is used. To reduce the overall time required for structural optimization, two artificial intelligence strategies are employed. In the first strategy, radial basis function （RBF） neural networks are used to predict the time history responses of structures in the optimization flow. In the second strategy, a binary particle swarm optimization （BPSO） is used to find the optimum design. Combining the RBF and BPSO, a hybrid RBF-BPSO optimization method is proposed in this paper, which achieves fast optimization with high computational performance. Two examples are presented and compared to determine the optimal weight of structures under earthquake loadings using both exact and approximate analyses. The numerical results demonstrate the computational advantages and effectiveness of the proposed hybrid RBF-BPSO optimization method for the seismic design of structures.     

圆钢管混凝土边框内藏钢桁架剪力墙抗震性能试验研究

圆钢管混凝土边框内藏桁架剪力墙是一种新型组合剪力墙.为了解这种剪力墙的抗震性能,进行了 3个1/5缩尺试件的低周反复荷载试验.3个试件中,1个为圆钢管混凝土柱框架结构,1个为圆钢管混凝土边框-钢桁架结构,1个为圆钢管混凝土边框内藏钢桁架剪力墙.基于试验,对比分析了各试件的承载力、刚度及其退化过程、滞回特性、耗能能力及破...     

Shaking table model test on Shanghai World Financial Center Tower

The height of 101‐storey Shanghai World Financial Center Tower is 492m above ground making it possible the tallest building in the world when completed. Three parallel structural systems including mega‐frame structure, reinforced concrete and braced steel services core and outrigger trusses, are combined to resist vertical and lateral loads. The building could be classified as a vertically irregular structure due to a number of stiffened and transfer stories in the building. Complexities related to structural system layout are mainly exhibited in the design of services core, mega‐diagonals and outrigger trusses. According to Chinese Code, the height 190 m of the building clearly exceeds the stipulated maximum height of for a composite frame/reinforced concrete core building. The aspect ratio of height to width also exceeds the stipulated limit of 7 for seismic design intensity 7. A 1/50 scaled model is made and tested on shaking table under a series of one and two‐dimensional base excitations with gradually increasing acceleration amplitudes. This paper presents the dynamic characteristics, the seismic responses and the failure mechanism of the structure. The test results demonstrate that the structural system is a good solution to withstand earthquakes. The inter‐storey drift and the overall behaviour meet the requirements of Chinese Design Code. Furthermore, weak positions under seldom‐occurred earthquakes of seismic design intensity 8 are found based on the visible damages on the testing model, and some corresponding suggestions are proposed for the engineering design of the structure under extremely strong earthquake. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

储层弹性与物性参数地震叠前同步反演的确定性优化方法

储层弹性与物性参数可直接应用于储层岩性预测和流体识别,是储层综合评价和油气藏精细描述的基本要素之一.现有的储层弹性与物性参数地震同步反演方法大都基于Gassmann方程,使用地震叠前数据,通过随机优化方法反演储层弹性与物性参数;或基于Wyllie方程,使用地震叠后数据,通过确定性优化方法反演储层弹性与物性参数.本文提出一种基于Gassmann方程、通过确定性优化方法开展储层弹性和物性参数地震叠前反演的方法,该方法利用Gassmann方程建立储层物性参数与叠前地震观测数据之间的联系,在贝叶斯反演框架下以储层弹性与物性参数的联合后验概率为目标函数,通过将目标函数的梯度用泰勒公式展开得到储层弹性与物性参数联合的方程组,其中储层弹性参数对物性参数的梯度用差分形式表示,最后通过共轭梯度算法迭代求解得到储层弹性与物性参数的最优解.理论试算与实际资料反演结果证明了方法的可行性.     

主余震作用下高强钢筋混凝土框架的易损性分析

为研究主余震作用下配置高强钢筋的RC框架结构的抗震性能,根据相同设计指标和"等强代换"的原则,设计了三榀六层四跨的钢筋混凝土框架,纵向受力钢筋的强度等级分别为HRB400、HRB500和HRB600。通过OpenSees平台进行有限元建模,将最大层间位移角作为结构损伤指标,反应地震作用的结构响应。选取15条地震加速度时程,通过重复法构造人工主余震序列并进行IDA分析,得到结构在不同强度的主余震序列作用下的地震易损性曲线。结果表明:主震PGA越大,余震的最大层间位移角越大,结构达到各极限状态的概率越高。对比配置不同钢筋强度的三榀框架的计算结果,可知"等强代换"原则下,相同主余震序列作用时,钢筋强度的提高对结构抗倒塌性能有不利影响,但影响有限。     

Research on seismic performance of shear walls with concrete filled steel tube columns and concealed steel trusses

In order to further improve the seismic performance of RC shear walls, a new composite shear wall with concrete filled steel tube (CFT) columns and concealed steel trusses is proposed. This new shear wall is a double composite shear wall; the first composite being the use of three different force systems, CFT, steel truss and shear wall, and the second the use of two different materials, steel and concrete. Three 1/5 scaled experimental specimens: a traditional RC shear wall, a shear wall with CFT columns, and a shear wall with CFT columns and concealed steel trusses, were tested under cyclic loading and the seismic performance indices of the shear walls were comparatively analyzed. Based on the data from these experiments, a thorough elastic-plastic finite element analysis and parametric analysis of the new shear walls were carried out using ABAQUS software. The finite element results of deformation, stress distribution, and the evolution of cracks in each phase were compared with the experimental results and showed good agreement. A mechanical model was also established for calculating the load-carrying capacity of the new composite shear walls. The results show that this new type of shear wall has improved seismic performance over the other two types of shear walls tested.     

地震信号分数阶Gabor变换谱分解方法及应用

本文将分数阶Gabor变换(FrGT)引入到地震信号的分析与处理中,即利用新近兴起的分数域时频分析技术及其良好的局部时频能量聚集特性,进行地震信号的分数域谱分解及特征分析.论文在基本Gobor变换原理基础上推导了FrGT的公式及紧支撑时频带宽积下的最优阶次确定方法,建立了FrGT的一般流程,并进行了信号的数值仿真和性能...