钢筋混凝土建筑在连续震动下的壁板结构破坏程度分析

计算连续震动下钢筋混凝土建筑的壁板结构破坏程度需要对大量数据进行回归计算,不能快速、有效地确定壁板承载力,因此提出一种新型钢筋混凝土建筑在连续震动下的壁板结构破坏程度分析方法。通过确定混凝土建筑材料、钢筋材料、壁板截面与单元材料等属性参数,完成钢筋混凝土壁板结构有限元建模;通过对连续震动下破坏壁板结构的内、外力分析,确定壁板结构总体破坏程度。设计对比实验结果表明,应用新型壁板结构破坏程度分析方法能有效确定壁板抗剪承载力和抗弯承载力,避免因壁板结构失去支撑力,而造成建筑损坏现象发生。     

核电厂转运-清洗间地震反应分析

转运-清洗间作为核电厂反应堆堆外换料系统中的主要设施,为反应堆换料操作提供了安全可靠的生物屏蔽空间,转运-清洗间采用的是双钢板重混凝土组合结构。本文基于有限元软件ABAQUS对转运-清洗间的抗震性能进行分析,包括地震动激励下结构的峰值应力、应变和动力特性。结果表明,在转运间的底部悬挑边缘部位存在应力集中,但是钢板、栓钉和重混凝土墙仍有充分的安全裕度。转运-清洗间的整体刚度较大,在设计基准地震动激励下结构反应的峰值加速度放大系数及峰值相对位移较小,结构具有良好的安全性和完整性,核电厂转运-清洗间的设计安全可靠。     

地震区居民建筑钢结构极限承载力测试与分析

传统方法一般依据静力检测数据测试居民建筑钢结构的极限承载力,对构件数量的要求较高,无法量测隐蔽构件,测试结果精度低。因此提出基于振动参数以及动力模型修正的地震区居民建筑钢结构极限承载力预测与分析方法,分析建筑钢结构振动参数与极限承载能力的关系,塑造地震区居民建筑钢结构简化以及振动方程,获取其极限载荷与振动参数间的关系。采用基于动力模型修正的极限承载力评估方法,基于动力模型修正理论,采用线性屈曲法、几何非线性法以及双重非线性分析法,对地震区居民建筑钢结构极限承载力进行检测。实验结果说明,所提方法能对居民建筑钢结构立柱轴向性和大钩荷载关系以及荷载-扰度曲线,且实施数值运算效果好,预测获取的极限承载力值精度高,建筑的钢结构状态比较稳定。     

岩溶区砌体建筑环境振动特性分析

当前地震动速度时程时域特性分析方法,仅能分析岩溶区地震动速度时程的振动周期、强弱程度与时间变动的问题,但未能准确计算岩溶区砌体建筑物自振频率,导致砌体建筑环境振动特性分析结果存在误差。深入研究岩溶区砌体建筑环境振动特性分析方法,构建混凝土损伤塑性模型,分析岩溶区砌体建筑材料的屈服(受压)应力-非弹性应变关系、开裂(受拉)应力-非弹性应变关系和损伤因子;采用贝叶斯方法检测岩溶区砌体建筑受压受拉时的自振频率,通过L-M神经网络法消除自振频率后,使用振动特性分析方法准确分析岩溶区砌体建筑环境振动特性。实验结果表明,所提方法分析准确率高达0.99,分析16栋岩溶区砌体建筑环境振动特性耗时仅有5 ms,具有较高的分析精度和效率。     

砖砌体单轴压缩与拉伸应力应变关系

砖砌体是被广泛应用的建筑材料,大量学者对砖砌体的压缩和拉伸行为特性以及应力-应变关系进行了试验研究。研究发现:砖砌体表现出与混凝土相近的应力-应变关系,为基于混凝土应力-应变关系模型发展砖砌体的应力-应变关系模型提供了基础。对已经提出的几种不同的砖砌体应力-应变关系模型进行了比较,通过比较分析,基于中国混凝土应力-应变关系模型,推荐了可用于估计砖砌体单轴压缩和拉伸载荷下应力-应变曲线的简单分析模型,模型中使用的参数不仅可以很容易地通过实验获得,而且常在规范中被规定使用。     

基于损伤塑性模型的砌体墙体非线性有限元分析

为了研究砌体墙体用钢结构加固后的力学性能,需要提供较准确的砌体墙体非线性计算,考虑到砌体与混凝土的材料性质具有相似性,将混凝土损伤塑性模型经修正后应用于砌体数值模拟,实现对砌体墙体的非线性有限元分析。通过与水平加载试验结果对比,验证了有限元模型的正确性。探讨了损伤塑性模型中的粘性系数、膨胀角、砌体本构关系中的初始弹性模量、受拉应力应变关系对计算结果的影响。结果表明：粘性系数和膨胀角对抗剪承载力、峰值位移及下降段性能均有较大影响,而对初始刚度影响很小;随着初始弹性模量的增大,砌体墙体抗剪承载力随之提高,但峰值位移无明显变化;受拉应力应变方程中待定系数的取值,对抗剪承载力及峰值位移影响较大。     

强约束大尺寸钢筋混凝土柱轴心受压试验研究

为研究箍筋强约束钢筋混凝土柱的轴心受压性能,完成了7根配箍特征值0.22-0.47、截面尺寸600mm×600mm的大尺寸钢筋混凝土柱试件的轴心受压试验研究。结果表明,试件的破坏形态均是纵筋受压屈曲,中部箍筋外凸,部分箍筋拉断,混凝土保护层剥落;除个别试件外,大部分试件核心区混凝土未压碎;强约束能有效提高钢筋混凝土柱的轴心受压承载力和竖向变形能力;达到峰值竖向应力时,纵向钢筋受压屈服,提供竖向承载力,箍筋受拉屈服,对核心混凝土起到约束作用。以小尺寸试件试验建立的约束混凝土应力-应变关系,可以较好地预测本文试件峰值前的应力-应变关系和峰值应力,但有可能高估混凝土的峰值应变及峰值后的变形能力。     

接触对桩-土-结构动力相互作用体系的影响

为了考察桩-土接触效应对结构地震反应的影响,利用有限元软件ABAQUS建立了土-桩-框架二维有限元模型,分别采用损伤塑性模型和动力粘塑性记忆型嵌套面模型模拟混凝土和土体,利用rebar单元模拟混凝土内的钢筋,取得了较好的计算效果.计算分析中采用19条不同频谱的地震波记录,考虑了地震动强度、桩径、摩擦系数等因素,以层间位移角和桩顶最大位移为主要评价指标,揭示相互作用体系的动力响应特性.分析认为,计算结果对桩、土摩擦系数的取值不敏感;不考虑土-桩接触时,近场土体的动力反应与实际情况存在一定的误差,且上部结构和桩基的动力反应会被低估,应该考虑桩-土动力接触效应;地震动强度增加时,随着结构进入塑性状态,低估程度减小;桩径增加时,低估程度没有显著变化,虽然桩基和上部结构的反应都有所减小.     

基于ABAQUS的传统风格建筑钢筋混凝土梁-柱节点有限元分析

在传统风格建筑钢筋混凝土梁-柱节点抗震性能试验的基础上,采用ABAQUS非线性有限元软件对传统风格建筑钢筋混凝土梁-柱节点进行单调荷载作用下的有限元分析。通过对模型的有限元分析,得到了此类节点的变形图、混凝土受拉损伤分布图、最大主塑性应变云图和单调荷载作用下的P-Δ骨架曲线等。并且对节点体积配箍率、轴压比及上梁和下梁间距等影响此类节点抗剪承载力的主要因素进行了分析。结果表明:利用ABAQUS对传统风格建筑钢筋混凝土梁-柱节点的有限元分析结果与试验结果符合较好;随体积配箍率的增大,节点抗剪承载力提高幅度降低;随轴压比的增大,节点抗剪承载力和延性均得到不同程度的提高;上梁和下梁间距的变化对节点抗剪影响较小,考虑到上梁和下梁的协调性及建筑的美观性,建议在不影响建筑的美观基础上,上梁和下梁间距可以适当增大,以提高节点的抗剪能力。     

基于OpenSees平台的钢管混凝土结构力学性能数值模拟

基于非线性纤维梁-柱单元理论,以OpenSees为求解平台分别进行了钢管混凝土结构滞回曲线计算和弹塑性动力时程分析等数值模拟,计算结果与试验吻合良好。钢管内核心混凝土采用考虑钢管约束效应的应力—应变关系,钢材采用随动强化本构模型。在传统纤维模型法的基础上,通过直接在截面层次定义非线性剪切恢复力的方法建立了考虑非线性剪切效应的剪力墙结构数值模型,结果表明该模型能较好地模拟组合剪力墙的抗剪承载力、捏缩效应以及刚度退化等力学性能。对输入不同地震波下钢管混凝土框架体系的动力时程分析表明,基于OpenSees求解平台的非线性纤维模型法能够较好地模拟钢管混凝土框架结构的非线性动力特性。     

设计参数对高层装配式钢结构建筑抗倒塌能力的影响

以某高层装配式钢结构建筑为研究对象,研究设计参数对其抗倒塌能力的影响,通过ABAQUS有限元软件,对装配式混凝土平面框架的低周反复加载试验进行模拟。结果表明,增大框架柱轴压比可提高结构承载力,在荷载峰值达到后会有较快的降低,显著降低了延性。在荷载低周反复作用下,结构延性、承载力、耗能等随着梁柱线刚度比的降低,抗震指标全部呈现增加趋势。随着梁柱线刚度比的增大,层间位移角沿楼层分布均匀性变得越来越差;由于受到荷载作用低周反复后,会大大增加混凝土的强度,并降低耗能和延性指标,同时结构承载力则略微增大。增大轴压比后,如果保持相同的地震动强度,则将会大大提高结构性能极限状态的可能性,而如果结构的轴压比较大,很可能会出现对地震响应性能水平产生破坏等问题。     

圆不锈钢管混凝土短柱轴压承载力性能研究

为了研究圆不锈钢管混凝土柱轴压承载力性能,在试验的基础上,利用有限元软件ABAQUS建立合理的有限元模型,并进行不同混凝土强度和约束效应系数参数化分析及不锈钢管和核心混凝土的轴力分配研究.结果表明:壁厚相同时,CFSST短柱的极限荷载增大幅度由大到小为:30MPa增加到40 MPa,50 MPa增加到60 MPa,40...     

抗拔钢筋对提高混凝土承台-钢柱脚锚固承载力的研究

在试验研究基础上,采用ANSYS有限元分析程序,对不同抗拔钢筋配筋率的混凝土承台-钢柱脚在单向加载下的性能进行了弹塑性计算分析。结果表明,随着抗拔钢筋配筋率提高,其抗拔承载力、后期刚度、耗能能力均比未配抗拔钢筋的混凝土承台-钢柱脚逐步提高,但其提高的比例逐渐趋慢。用承载力桁架模型对各混凝土承台-钢柱脚承载力进行了计算,结果与有限元计算结果符合较好。     

钢桁架(ST)约束混凝土组合柱抗震性能研究

目前,组合柱在建筑结构中进行了广泛应用和研究,研究表明:截面形式对组合柱的抗震性能有很大影响。首先,对钢桁架(ST)约束混凝土组合柱进行了试验研究。并在此基础上,利用有限元软件ABAQUS建立了数值分析模型;其次,基于数值分析模型,分析了组合柱中各部件的应力应变状态,分别考察了轴压比、缀板排列方式、体积配箍率、角钢肢宽与肢厚等因素对柱抗震性能的影响;最后,给出了组合柱在不同抗震等级下轴压比限值的建议值,可为后续组合柱的研究提供参考。研究表明:随着轴压比的增大,组合柱的延性变差,承载力先增大后减小;合理的缀板排列方式可有效抑制角钢的局部屈曲;随着体积配箍率的增大,组合柱的承载力有一定提升,延性提高较为显著;随着角钢肢宽和肢厚的增加,组合柱的承载力和延性均有显著提升。     

锚定板浅基础桥台抗震性能参数影响分析

基于浅基础桥台震后调查得到的破坏特点,参考锚定板挡土墙,设计出一种锚定板浅基础桥台。通过拟静力试验与有限元软件ABAQUS研究其抗震性能,探讨钢绞线直径、锚定板布置类型、锚定板面积与台背面积比值、台背填土弹性模量和钢绞线长度变化对结构抗震性能的影响规律。结果表明：有锚定板参与时桥台承载能力有明显提升,耗能能力增强;结构破坏主要由土体失效与钢绞线断裂引起,桥台与锚定板未发生破坏;在一定范围内增大钢绞线直径可以显著提升结构的承载能力,减缓刚度退化;提升台背填土弹性模量可以增加桥台承载能力;锚定板布置方式的改变基本不影响桥台承载能力;锚定板面积与台背面积比值较大时结构初始承载能力较强,但后期刚度退化较快;满足设计要求后钢绞线的长度不宜过大。     

设计变截面交叉柔性力学的模型在装配式钢构建筑梁柱预应力中的分析

为了提高装配式钢构建筑梁柱的抗震性能,设计一种变截面交叉柔性力学模型进行截面抗震性的预应力评估。方法中采用极限承载力约束进行抗震性分析,引入抗弯刚度软化系数进行误差修正,求出钢构建筑梁柱的荷载作用力矩,通过应力评估和结构解耦性设计,实现钢构建筑梁柱的抗震性评估。构建以钢材强度、延性指标和钢框架地震易损特征为约束参量的抗震性能分析函数,建立装配式钢构建筑梁柱开裂初始预应力预测方法,实现装配式钢构建筑梁柱预应力的准确评估。试验结果表明,所提模型能够对装配式钢构建筑梁柱的应力应变关系、屈服强度以及极限承载力进行准确计算,提高配式钢构建筑梁柱的抗震性能。     

钢筋混凝土框架结构震后可存活概率预测方法研究

针对当前钢筋混凝土震后存活预测相关方法存在预测值与实际值拟合度低的问题,提出基于有限元的钢筋混凝土框架结构震后可存活概率预测方法。利用混凝土本构模型关联数值和钢筋本构模型数值计算,实现钢筋混凝土框架材料本构模型关联数值分析。结合建筑和结构施工图实现钢筋混凝土有限元模拟,将钢筋混凝土框架有限元模型的最大竖向荷载作为结构整体构造竖向极限承载力,并引入随机Pushdown方法及随机竖向IDA法得到钢筋混凝土框架震后可存活概率。经实验证明,将有限元应用至钢筋混凝土框架结构震后可存活概率预测中切实可行;预测值与实际值拟合度高于目前常用方法。所提方法的性能完善,可为该领域发展提供可借鉴的信息。     

防屈曲开斜槽耗能钢板剪力墙的滞回性能分析

防屈曲开斜槽耗能钢板剪力墙（简称开斜槽剪力墙）是通过在钢板上开设一定数量斜槽,并在其两侧外挂混凝土板而形成的一种新型高层钢结构抗侧耗能构件。根据开斜槽钢板剪力墙的承载机制,采用理论推导的方法得到其承载力计算公式,利用ANSYS有限元方法对开斜槽剪力墙进行模拟,并通过改变不同参数验证了计算公式的准确性。同时,采用ANSYS建立有限元模型,对开斜槽剪力墙和普通薄钢板剪力墙的滞回性能进行了对比分析。结果表明,在提供足够约束（钢板与混凝土板间隙适宜,混凝土板厚度足够）的前提下,相对于普通薄钢板剪力墙,开斜槽剪力墙改善了钢板的捏缩现象,具有更稳定的耗能能力。