基于超级单元的钢-混凝土混合结构动力特性及地震反应研究

本文提出了基于超级单元的钢框架－混凝土剪力墙结构体系动力特性及地震反应分析的一种方法，该方法考虑了混合结构体系中钢框架部分的受力和变形特点，即节点柔性（半刚性）、梁柱效应（p-δ效应）及P－△效应（以下合称P－Delta效应），推导了考虑三种因素情况下，钢框架的层间侧移刚度及钢框架－混凝土剪力墙结构体系的超级单元刚度矩阵，采用刚度法求解钢框架－混凝土混合结构周期和振型。该方法物理概念清楚，计算简便。     

不同模型对足尺钢框架振动台试验模拟的影响

本文分别采用纤维单元模型和塑性铰单元模型对一个四层足尺钢框架振动台试验进行模拟分析,在三维空间非线性分析程序Perform-3D中进行动力非线性分析,比较分析结果,并与试验结果对比,以研究两种模型应用于钢框架整体结构非线性分析的计算精度。文中并讨论了纤维单元模型截面纤维的划分、塑性区长度的取值等问题。最后对采用组合梁的整体结构模型进行了动力非线性分析。结果表明,纤维模型的建模速度比塑性铰模型快,但塑性铰模型能模拟结构的倒塌时间。Perform-3D程序的纤维单元模型和塑性铰单元模型用于计算我国规范规定的7度和8度地震作用的多层钢框架结构,其结果是真实可靠的,而且计算结果偏于安全。     

摩擦消能支撑钢框架结构的弹塑性地震反应时程分析

本文分析了摩擦消能支撑及框架主体结构弹塑性本构关系，并给出了动力时程分析的计算方法。同时，对六层钢框架模型做了各种工况下的地震反应时程分析。结果表明，摩擦消能支撑钢框架（FEDBF）比抗弯钢框架（MRF）的地震作用明显降低，尤其在强震作用下效果更加明显。     

空腔结构砌体复合填充墙钢框架极限承载力分析及抗震计算

系统地研究了新型空腔结构材料钢结构住宅体系中空腔结构砌体复合填充墙与钢框架的屈服准则、破坏机构以及极限承载力计算，同时分析了空腔结构砌体复合填充墙钢框架水平地震力的计算与分配以及相应的变形，最后研究了在水平地震作用下填充墙墙体开裂后对填充墙框架刚度的影响。     

填充墙与钢框架协同工作性能非线性分析

在试验研究的基础上，运用ANSYS有限元中的接触单元建模，对加气混凝土填充墙钢框架的结构性能进行了研究，同时与纯钢框架结构在强度、刚度、以及延性等方面进行了对比分析，结果表明：填充墙与钢框架协同工作能够改善钢框架结构的受力性能和抗震能力，这为钢结构及其围护体系的研究与推广应用提供了一定的理论依据。     

钢支撑性能对高层钢结构动力反应的影响

钢框架－支撑结构体系是高层钢结构常用的结构体系。支撑的性能对高导钢框架－支撑体系的动力性能影响较大，其中支撑的工细比是关键的影响因素。文中通过大量的计算分析研究支撑长细比对高层钢框架－支撑体系弹塑性地震反应的影响，所得结论可供工程设计时参考。     

E-Defense振动台试验预测性分析比赛的研究综述

文中介绍了日本E-Defense的足尺钢框架振动台试验预测性分析比赛的情况,研究了分析人员对该钢框架结构所采用不同的数值分析方法。分析方法大致分为纤维模型,塑性铰模型,微观单元模型及结构协同分析方法4种。纤维模型与塑性铰模型属于宏观单元,假定条件较多但自由度数少适用于整体结构分析。微观单元假定条件较少,力学概念明确,能准确反映构件局部破坏,整体分析比较困难。结构协同分析方法属于混合单元法,通过不同单元甚至不同程序模拟各个构件,再通过主程序组装总刚度进行动力分析,该方法发挥了微观单元和宏观单元各自的优点。     

北京机场新塔台结构模拟地震作用试验研究

本文对首都机场新塔台钢筋混凝土筒-钢框架组合结构缩尺模型进行了模拟地震振动台试验研究,分析了高耸塔台结构的地震反应和破坏特征,并对这种下部为混凝土筒体,上部为钢框架结构的锚固连接及钢榧架结构层间位移控制进行了探讨,为提出这类钢-混凝土组合结构体系抗震计算模型和设计理论提供了试验依据。     

钢框架加劲肋壁板结构的受力失稳性能研究

钢框架壁板由于在宏观上参与了整体建筑结构的受力,为钢框架构件承担部分外荷载,使得壁板结构在受力性能方面需要进一步改善。加劲肋壁板可以保证其与外框架的连接状况较好,改善整体构件的受力性能。为此,提出钢框架加劲肋壁板结构的受力失稳性能研究。采用动力学分析方法计算壁板结构位移值,依照位移值大小判断壁板结构是否处于稳定状态,获取壁板结构稳定性。利用实例测试分析钢框架加劲肋壁板结构的受力失稳性能,发现滞回曲线形状拥有梭形滞回曲线的特点,整个结构受力后具有塑性变形性能与抗震性能;骨架曲线反映出实验试件承载力支持第一阶段壁板结构弹性设计所需且提供第二阶段弹塑性抗震设计所需以及延性要求,本文检测模型能够判断钢结构建筑壁板结构失稳性。     

受损发电机基座框架的动力承载能力分析

对某受损伤发电机基座框架进行可靠性分析。现场检测混凝土强度，利用有限元法对该结构进行动态特性、结构位移和内力计算和分析。在有限元计算中，采和弱化受损单元抗弯刚度的方法，考虑损伤的影响。分析结果表明基座框架能够承受改造后的设计荷载，振动线位移也满足规范要求。     

采用非线性纤维梁单元法的钢管混凝土组合框架动力响应分析

钢管混凝土结构已经广泛应用于我国高层和超高层建筑中,为研究该类结构的抗震性能,分别采用分离模量法和统一模量法对某13层钢管混凝土框架结构进行抗震性能分析,研究不同地震波作用下组合框架的模态和多遇地震下的弹性动力时程,对比组合框架顶点位移反应、加速度反应、层间侧移及动力放大系数等。研究结果表明,分离模量法和统一模量法建模方法在分析钢管混凝土框架抗震动力特性上总体相差不大,但前者可以考虑材料弹塑性,从而对结构弹塑性进行分析,而后者在弹塑性阶段需要用全曲线表达式,尚需进一步的研究。     

RC剪力墙结构小震与中震设计对比及其抗震性能研究

近年来,国内学者强调对于复杂和超限结构需进行中震性能设计,即在小震弹性设计后进行中震下的承载力复核及调整,然而中震设计能否提高结构整体抗震性能仍存在争议.为探究中震设计与小震设计方法的差异,本文依据现行规范,以设防烈度、结构高度和场地类别为变化参数,建立了48个典型RC剪力墙模型,并分别以"小震"、"高规中震"、"广东...     

多龄期钢框架结构地震损伤模型研究

基于ABAQUS非线性有限元分析,通过控制变量法分析得出影响多龄期钢框架地震损伤的主控因素为构件有效截面收缩与钢材极限强度退化。定义广义的锈蚀损伤,并探索锈蚀损伤与未锈蚀原型结构地震损伤的关系,最后建立基于未锈蚀原型结构地震损伤的多龄期结构地震损伤模型。     

高层钢结构基于均匀损伤设计的整体抗震能力提高方法

本文主要研究如何通过合理设计来提高高层钢结构的整体抗震能力。首先,给出了高层钢结构的非线性计算模型;其次,建立了高层钢结构在强地震动作用下的倒塌失效模式的极限状态判别准则;然后,通过模态pushover分析,研究了高层钢结构在水平地震作用下的损伤规律;最后,重点研究了高层钢结构的整体抗震能力的提高方法,提出了均匀损伤的设计方法,该方法通过消除结构的薄弱层,来达到提高高层钢结构的整体抗震能力的目的。通过对两栋20层的高层钢框架结构进行极限时程分析和极限pushover分析,验证了文中提出的均匀损伤的设计方法的可行性。本文的工作可为高层钢结构的抗地震倒塌设计提供参考依据。     

基于纤维模型的空间网架支承体系的优化设计与分析

近年来,民用航空制造业的快速发展给大柱距空间网架结构带来新的契机。本文针对某大柱距厂房设计了无柱间支撑、柱间钢支撑和柱间消能支撑3种抗侧力结构体系。在此基础上,分别建立了3种结构体系的三维整体有限元模型,通过优化设计确立了钢支撑和消能支撑的具体设计参数,并进行了多遇地震作用下的弹性时程对比分析。最后,建立了结构弹塑性分析的纤维模型,对3种结构体系进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,对比研究了3种结构体系在大震作用下的倒塌机制。结果表明：采用纤维模型能够较为精确地进行结构的弹塑性时程分析;相较于不加柱间支撑结构体系,柱间钢支撑和柱间消能支撑结构体系在多遇地震作用下的结构层间位移分别衰减约32%和64%,在罕遇地震作用下的结构层间位移分别衰减约12%和46%,且均具有更好的倒塌机制。本文可供大柱距空间结构的设计与分析参考和借鉴。     

基于推覆分析的钢框架结构地震倒塌判别准则研究

结构地震倒塌判别准则是工程结构强震分析的关键问题。在层损伤模型的基础上,建立了基于推覆分析的建筑结构整体损伤模型,并以国内某2层2跨平面钢框架结构拟静力试验为背景,应用有限元程序ABAQUS对平面钢框架进行了强震倒塌数值模拟。分析了钢框架结构的倒塌破坏过程,基于建议地震倒塌判别准则研究了钢框架结构的损伤演化规律。结果表明:钢框架结构在强震作用下的损伤发展顺序与塑性发展顺序一致;基于推覆分析的结构整体损伤模型能较好的体现强震作用下钢框架结构的损伤演化规律,且在上下界处收敛;强震作用下,钢框架结构的初始损伤主要由结构的残余侧移引起,而后期损伤主要由结构的承载力和刚度退化引起。     

Development of elasto-plastic viscous damper finite element model for reinforced concrete frames

By advancing the technologies regarding seismic control of structures and development of earthquake resistance systems in the past decades application of different types of earthquake energy dissipation system has incredibly increased. Viscous damper device as a famous and the simplest earthquake energy dissipation system is implemented in many new structures and numerous number of researches have been done on the performance of viscous dampers in structures subjected to earthquake. The experience of recent severe earthquakes indicates that sometimes the earthquake energy dissipation devices are damaged during earthquakes and there is no function for structural control system. So, damage of earthquake energy dissipation systems such as viscous damper device must be considered during design of earthquake resistance structures.This paper demonstrates the development of three-dimensional elasto-plastic viscous damper element consisting of elastic damper in the middle part and two plastic hinges at both ends of the element which are compatible with the constitutive model to reinforce concrete structures and are capable to detect failure and damage in viscous damper device connections during earthquake excitation. The finite element model consists of reinforced concrete frame element and viscous damper element is developed and special finite element algorithm using Newmark׳s direct step-by-step integration is developed for inelastic dynamic analysis of structure with supplementary elasto-plastic viscous damper element. So based on all the developed components an especial finite computer program has been codified for “Nonlinear Analysis of Reinforced Concrete Buildings with Earthquake Energy Dissipation System”. The evaluation of seismic response of structure and damage detection in structural members and damper device was carried out by 3D modeling, of 3 story reinforced concrete frame building under earthquake multi-support excitation.     

粘弹性阻尼器对建筑结构非线性地震反应的控制

粘弹性阻尼器是抗震被动控制中一十分有效的耗能减震装置,本文４推导了粘弹性阻尼器和斜支撑的组合间单元刚度矩阵,并建立了在罕遇地震作用下,设置粘弹性阻尼器斜支撑的钢筋混凝土框架结构非线性地震反应时程分析的方法。     

多龄期钢框架时变损伤模型研究

对3种不同厚度的钢材标准试件进行酸性大气环境气雾加速腐蚀试验,并对锈蚀后的试件进行单向拉伸试验,得到钢材力学性能随失重率的衰变规律。同时考虑构件截面削弱与材料力学性能降低,建立不同锈蚀程度下的钢框架有限元分析模型,利用非线性静力推覆分析得到锈蚀钢框架结构的整体初始刚度随锈蚀程度增大的退化规律,以表征结构因锈蚀造成的损伤。提出同时反映最大变形效应和累积耗能效应的双参数结构整体地震损伤模型,并在此损伤模型的基础上集合钢材材性试验结果及有限元分析结果,提出适用于锈蚀钢结构的"时变"损伤模型。对比分析以层间位移角及时变损伤模型为性能指标建立的不同龄期钢框架结构的地震易损性曲线,结果表明:随着锈蚀程度的增加,在相同地震动强度下结构超越某一极限状态的失效概率均增大。     

钢框架结构的非线性静力抗震可靠性分析:Ⅰ有限元反应及其灵敏度

作为一种随机有限元方法,有限元可靠度方法通过有限元反应灵敏度分析将结构可靠度分析的近似解析方法与结构确定性分析的有限元方法结合起来,可以有效地处理结构反应是基本随机变量的隐式函数这一难题,因此成为大型复杂结构可靠度分析的有效工具。采用基于位移的非线性纤维梁柱单元对钢框架结构进行有限元建模,推导了单元与截面的基本方程。针对基于位移的纤维梁柱单元,采用逐级递进方式,分别推导了整体级、单元级、截面级和材料级的有限元反应灵敏度直接微分表达式。研究结果可为采用FORM或SORM等近似解析法进行钢框架结构的非线性静力有限元可靠性分析提供算法支持和编程依据。