混凝土框架模型结构参数的识别

框架结构是常见的建筑结构形式,也是结构损伤诊断的主要研究对象之一。本文以钢筋混凝土框架结构模型的振动测试数据为基础,采用灵敏度分析方法,对结构的物理参数进行识别。有限元分析中,考虑框架结构的节点转动,采用静凝聚方法得到结构刚度矩阵。参数识别结果表明,对于不同的固有频率和振型的测试信息组合所识别的物理参数有所不同。根据已知的概率分布,利用MonteCarlo方法,将模态参数的不确定性传递给物理参数,得到了物理参数的不确定性。     

考虑节点半刚性影响的预压装配式PC框架内力分析

考虑节点半刚性的影响下,建立了预压装配式预应力混凝土框架在竖向荷载作用下的内力分析模型,采用螺旋弹簧模拟节点连接的半刚性,导出了梁端节点相对转动刚度K不同时的杆件单元刚度矩阵,并对试验框架进行了受力验算.研究表明,在节点半刚性的影响下,预压装配式PC框架梁端弯矩有所降低,较按节点刚接计算,框架受力更接近于实际状态,与试验值吻合较好.     

带隅撑胶合木梁-双肢柱框架结构节点抗震性能试验研究

针对胶合木梁-柱节点抗弯能力弱的问题,提出了一种带隅撑的胶合木梁-双肢柱框架结构节点,以提高节点的转动刚度,改善梁柱结构框架的抗侧性能.对3组6个足尺胶合木梁-双肢柱框架结构节点进行了单调和低周反复加载试验以研究节点的抗震性能.结果表明:无隅撑节点类似于铰接,抗弯承载力很小,增设隅撑后显著提高了节点的转动刚度和抗弯承载...     

新型装配式混凝土框架连接节点抗震性能试验

为推广装配式混凝土框架结构的应用,提出3种不同的新型装配式钢筋混凝土框架中节点连接形式,进行低周往复荷载试验。对比各试件的破坏形态、滞回性能、刚度退化、累积耗能和节点剪切变形等抗震指标。研究结果表明:采用方钢管连接的装配式混凝土节点呈现梁端弯曲破坏,采用工字钢连接或对拉螺栓连接的节点呈现节点核心区剪切破坏。采用方钢管的连接形式既能改善节点核心区的破坏形态,又能提高其承载能力、变形能力、耗能能力和梁端转动能力,同时显著改善节点的滞回特性,减小核心区的剪切变形。在弹塑性和塑性变形阶段,采用方钢管连接形式的装配式混凝土节点的抗震性能优于工字钢连接和对拉螺栓连接的节点。此外,采用工字钢连接形式比对拉螺栓连接形式的节点具有更高的承载能力、耗能能力和较小的核心区剪切变形。     

装配式钢筋混凝土框架节点抗震性能试验研究

通过对2个新型装配式混凝土框架节点和1个现浇混凝土框架节点进行拟静力试验研究,对比分析装配式混凝土框架节点破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化和耗能能力等指标。研究结果表明:新型装配式混凝土框架节点比普通现浇混凝土框架节点具有较好的滞回性能,较高的耗能能力以及较缓的刚度退化。在满足梁筋锚固长度要求的前提下,预制梁内钢端头长度增加使框架节点抗震性能稍有提高。装配部分后浇混凝土可以提高框架节点的承载能力和刚度。采用ABAQUS有限元软件对节点进行数值模拟,发现模拟结果与试验结果吻合较好。     

基于OpenSEES的FRP加固装配式梁柱节点抗震性能研究

为研究FRP加固对装配式梁柱节点及整体框架结构抗震性能的影响,本文基于OpenSEES有限元程序,建立了某装配式梁柱节点的有限元计算模型,以相关试验为基础,比较验证了所建有限元模型的可靠性。同时选用合适的FRP约束混凝土本构关系来表征FRP对混凝土性能的提升作用,设计3种装配式梁柱节点FRP加固方案,并通过有限元数值模拟,分析比较了节点承载力、滞回曲线和位移延性的差异,考察了FRP包裹层数等因素对节点承载力的影响。随后对装配式框架结构设计了3种FRP加固方式,并选取3条地震波进行结构动力时程分析以考察结构抗震性能。结果表明：FRP环向包裹加固及纵向加固能分别有效提高节点的延性能力和承载能力;FRP加固的装配式框架结构具有更好的延性及耗能能力,能有效增强结构的整体抗震性能,为装配式结构FRP加固设计提供参考。     

预制+现浇装配式地铁地下车站结构地震反应的三维有限元分析

目前对装配式结构的抗震性能研究较少,尤其对装配式地下结构的抗震性能研究尤为缺乏。鉴于此,本文以实际新型预制装配+现浇钢筋混凝土箱型框架式地铁地下车站结构为研究对象,通过建立土-地连墙-装配式地下车站结构的二维和三维两种非线性整体有限元模型,分析了该类新型车站结构的整体抗震性能。结果表明:采用带肋梁预制装配板与现浇钢筋混凝土板的叠合楼板和钢管混凝土中柱的施工工艺能够明显增强结构抗震性能;同时发现二维有限元模型的计算结果高估了车站结构中柱顶底端的地震损伤程度,而低估了车站结构纵梁与中柱连接部位的地震损伤程度。在强地震作用下,建议采用土与地下结构非线性动力相互作用的三维有限元分析模型来真实反应车站结构中柱和纵梁的抗震性能。     

An elastic-plastic analysis of short-leg shear wall structures during earthquakes

Short-leg shear wall structures are a new form of building structure that combine the merits of both frame and shear wall structures. Its architectural features, structure bearing and engineering cost are reasonable. To analyze the elastic-plastic response of a short-leg shear wall structure during an earthquake, this study modified the multiple-vertical-rod element model of the shear wall, considered the shear lag effect and proposed a multiple-vertical-rod element coupling beam model with a new local stiffness domain. Based on the principle of minimum potential energy and the variational principle, the stiffness matrixes of a short-leg shear wall and a coupling beam are derived in this study. Furthermore, the bending shear correlation for the analysis of different parameters to describe the structure, such as the beam height to span ratio, short-leg shear wall height to thickness ratio, and steel ratio are introduced. The results show that the height to span ratio directly affects the structural integrity; and the short-leg shear wall height to thickness ratio should be limited to a range of approximately 6.0 to 7.0. The design of short-leg shear walls should be in accordance with the "strong wall and weak beam" principle.     

通过改进节点性能确保火灾下钢框架结构的鲁棒性

介绍了钢框架结构火灾下鲁棒性的背景知识,建议对于非常重要的建筑结构,抗火安全设计必须包括通常设计中尚未考虑到的意外破坏模式。文章辨识了结构意外破坏的不同模式,并提出了保证结构安全性的可行方法。本文主要介绍了如何利用梁的悬链线效应,使荷栽从受损结构重新分配到相邻结构,该效应是梁受弯承载力状态的一种转变。为确保钢梁中悬链线效应的充分发展,最重要的是要保证节点具有足够的抗拉承栽力与转动能力。本文提出了一种节点转动能力需求的量纲分析方法,并根据一些试验结果,介绍了英国常用的梁柱节点可到达的转动能力。虽然一些延性较好的节点在升温时能够达到10°的转动能力,但当钢的温度非常高时,其仍不能满足使悬链线效应充分形成时所需要的转动能力（〉15°）。随后,讨论了如何提高节点的转动能力,包括：采用具有较好延性的节点（例如开反向槽口的节点）,改进节点的细部构造（如将节点的受拉区移近至受压区,并为螺栓开槽型孔）和采用更强的、延性更好的由耐火钢制成的螺栓。这些提出的节点技术需要与节点在其他设计要求下的性能要求相协调（如刚度）,为满足不同的结构性能要求,找到最优的节点设计方法,仍需要更深入的研究。     

CFRP板条嵌入式加固RC框架节点的抗震性能试验研究及有限元分析

为验证 CFRP板条嵌入式加固方法对提升十字形 RC框架节点抗震性能的有效性,开展了1 个 CFRP板条嵌入式加固节点和1个对比节点的拟静力试验研究.试验结果表明:在核心区及相邻梁端嵌入 CFRP板条可起到类似箍筋的抗剪作用,使得节点由核心区剪切破坏转变为梁端受弯破坏,且梁铰得到转移;构件抗震性能明显提升,承载力和延性分别提高了16．3%和13．7%.同时, 利用 ABAQUS建立试验数据验证的有限元模型,并对节点主要加固设计参数进行影响分析.结果表明,节点承载力随着 CFRP板条面积的增大、板条间距的减小和基体混凝土强度的提高而提高.所提节点加固方法体现出塑性铰转移的抗震设计理念,同时提高核心区抗剪强度和梁端的抗弯强度,可用于 RC节点的抗震加固.     

铰接隅撑钢框架抗震性能研究

传统抗弯钢框架的梁柱节点通常设计为刚性连接,这种刚性节点具有很大的抗弯刚度,然而节点延性不足,罕遇地震作用导致节点脆性断裂.研究学者提出了多种解决该问题的思路,例如半刚性连接节点、节点加强或削弱方法使塑性铰外移等.本文提出了一种简化的梁柱节点连接方式-铰接连接,改变梁柱节点的传力方式,在节点处设置隅撑提供框架的抗侧刚度...     

基于多弹簧模型的钢框架结构三维弹塑性地震反应分析

文章提出了考虑剪切变形弹塑性刚度影响的多弹簧模型的空间梁柱单元,用于反复加载下钢构件的数值模拟。应用多轴应力状态下的塑性应力-应变关系理论,在单元模型中考虑了弹塑性区域剪切变形对单元的弹塑性刚度的影响,针对单元模型的塑性区长度和弹簧布置两个参数,文中给出了合理建议取值。数值模拟分析表明,所提出的单元模型能够很好地模拟钢构件的弹塑性性能。在此基础上,以多高层钢结构商业设计软件MTS为平台,进行三维钢框架结构弹塑性动力时程分析模块的开发。最后,文章对一纯钢框架结构足尺振动台试验进行数值模拟,模拟分析结果表明,本文所提出的多弹簧单元模型及开发的动力分析模块能够较好地模拟钢结构在地震作用下的弹塑性性能。     

Input and system identification of the Hualien soil–structure interaction system using earthquake response data

This paper presents an input and system identification technique for a soil–structure interaction system using earthquake response data. Identification is carried out on the Hualien large‐scale seismic test structure, which was built in Taiwan for international joint research. The identified quantities are the input ground acceleration as well as the shear wave velocities of the near‐field soil regions and Young's moduli of the shell sections of the structure. The earthquake response analysis on the soil–structure interaction system is carried out using the finite element method incorporating the infinite element formulation for the unbounded layered soil medium and the substructured wave input technique. The criterion function for the parameter estimation is constructed using the frequency response amplitude ratios of the earthquake responses measured at several points of the structure, so that the information on the input motion may be excluded. The constrained steepest descent method is employed to obtain the revised parameters. The simulated earthquake responses using the identified parameters and input ground motion show excellent agreement with the measured responses. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

某新型梁柱节点的装配式钢筋混凝土框架结构基于性能的抗震设计研究

在一种新型无黏结预应力装配式混凝土梁柱框架节点抗震性能试验基础之上，使用基于位移的抗震设计方法对新型框架节点的无黏结预应力装配式钢筋混凝土框架结构进行整体抗震设计研究。首先使用有限元软件sap2000进行预应力三维结构设计并建立相应的有限元模型，同时建立该梁柱节点的梁恢复力模型，进而实现自定义塑性铰本构关系研究该装配式框架结构。使用pushover分析去表征结构的抗震性能，对比研究不同目标位移下的相应性能水平要求。通过施加Y方向均匀分布荷载对结构进行弹塑性推覆分析，对结构的层间位移角、破坏机制进行分析讨论。结果表明：按照"功能良好""生命安全""防止倒塌"三水平的设计均达到预期结果，各层层间位移角和薄弱层的性能均能满足规范的相应要求。并选用三条地震波对结构进行弹塑性动力时程分析，表明基于该新型梁柱节点的装配式结构在基于位移的抗震设计中可以较好满足相关抗震性能水平要求。     

钢筋混凝土平面框架结构拟动力有限元分析

采用ABAQUS软件建立2层1榀1跨钢筋混凝土平面框架结构的三维实体精细有限元模型进行拟动力分析,模型考虑混凝土的塑性损伤和钢材的弹塑性混合强化性质、结构阻尼和连续地震引起的塑性损伤累积效应.在位移、恢复力的计算结果与已有拟动力试验结果符合较好的基础上,进一步分析该平面框架的结构损伤、塑性耗能分配机制以及混凝土、钢筋的...     

增设节点阻尼器的外附钢框架结构抗震性能试验研究

提出一种组合型减震结构,由钢框架、节点阻尼器和原结构连接组成,外附钢框架将节点阻尼器连接在原混凝土框架结构上形成的增设节点阻尼器的外附钢框架结构,节点阻尼器的剪切滞回变形可以减小结构自身需要消耗的能量,从而提高原结构抗震性能。对原混凝土结构和增设节点阻尼器的组合型结构进行了的振动台试验。通过分析结构在不同地震波激励下的加速度和位移响应,得出楼层加速度和层位移的减震效果。研究结果表明:该结构体系在小震作用下通过提高结构刚度来增强其抗震性能;在大震作用下则可借助节点阻尼器的变形耗能来提升结构耗能能力,结构加速度减震系数达到53%,层间位移减震系数高达72%,验证了增设节点阻尼器的外附钢框架结构的减震效果。     

超长混凝土框架梁弹性内力行波效应研究

鉴于超长混凝土框架结构行波效应规律尚缺乏系统研究,借助建筑结构通用有限元软件MI-DAS/GEN,采用一致与非一致两种激励方式对165～1100m/s地震波速作用下长度为33～264m的3层钢筋混凝土框架结构进行弹性时程分析。通过对比一致与非一致激励下的梁弯矩、剪力和轴力,详细讨论了其随波速、长度以及不同部位的变化规律。研究表明:波速越慢,模型越长,行波效应越明显。框架梁弯矩的增大作用主要集中在264m模型第1层两端,减小作用表现在各模型第1层中部和第2、3层的梁上;剪力与弯矩有相似的变化规律;梁中存在拉力与压力,中部各梁的拉力和压力较两端的梁要大。     

水平加劲肋对刚性梁柱全焊节点力学性能的影响分析

梁柱节点是钢框架的关键连接部分,其连接性能直接影响框架结构在荷载作用下的整体行为。采用有限元法对刚性梁柱全焊节点的力学性能进行数值模拟,分析不同受力条件下全焊节点的力学行为,揭示不同弯矩作用时刚性梁沿长度方向的Mises应力变化特性,并对比分析有无水平加劲肋对全焊节点位移和Mises应力的影响规律。结果表明：有水平加劲肋的全焊节点总位移明显小于无水平加劲肋的,弯矩为65kN·m时,有水平加劲肋与无水平加劲肋全焊节点位移差值出现突变,且有水平加劲肋时,全焊节点转角随着所施弯矩的增大近似呈指数变化;无论有无水平加劲肋,Mises应力值从悬臂梁自由边缘到梁柱连接节点逐渐增大,梁与柱连接节点的Mises应力值较大,柱腹板节点域的Mises应力值最大。对比发现,有水平加劲肋时,悬臂梁及柱腹板节点域的Mises应力明显小于无水平加劲肋时的。由此可见,水平加劲肋可有效提高刚性梁柱全焊节点的承载能力,并有效防止节点处应力集中。     

高温下钢及组合钢节点有限元建模及基于构件的分析方法（英文）

欧洲规范EC3 Part 1-1第5章[1]允许工程师使用一些先进的有限元分析软件来分析和设计钢结构,如线弹性、刚塑性以及二阶弹塑性整体分析。这3种极不相同的分析方法,能够用于简支、半连续以及连续节点模型中[2]。节点模型根据刚度的不同,可分为铰接、半刚性和刚性模型;按照强度的不同,可分为铰接、部分强度和全强度模型。尽管大多数的工程问题仅仅要求进行线弹性分析,但仍有一些特殊结构可能要求采用高级分析以降低施工成本,例如底层无支撑钢框架结构。在这种结构中,采用半连续节点（具有半刚度和部分强度特性）进行框架分析,会显著增强结构抵抗名义水平荷载、风荷载、整体缺陷、地震作用时的抗侧刚度和强度,因此在控制的水平荷载下计算的横向侧移可能在EC3允许的范围内。在基于性能的抗火设计中,结构抗火工程师可能想利用钢节点潜在的刚度和强度,尤其是有端板节点的钢结构,这是一种最常见的钢结构施工形式。端板可以是部分深度的,或者是延伸端板,涵盖了名义铰接、半刚性和完全刚性节点模型。本文给出了端板节点高温性能研究的一系列数值分析结果;应用基于构件的方法,建立了这些节点在高温下的力学反应计算公式,以及梁腹板剪应力分量、连接处的拉应力和压应力区域的力学模型。基于构件的方法能够考虑钢节点的热约束效应。对已有钢端板节点试验进行了有限元模拟和基于构件的分析表明,2种方法的分析结果与试验结果的偏差都是可接受的,包括热约束效应。