带翼缘开洞剪力墙抗震性能

为探究翼缘形状、开洞尺寸、轴压比、剪跨比等参数对带翼缘开洞剪力墙抗震性能的影响,通过带翼缘不规则开洞剪力墙拟静力试验,采用ABAQUS软件建立剪力墙精细化有限元模型,并校验模型的准确性.模拟所得的荷载-位移曲线与试验曲线吻合良好,较好地模拟了带翼缘开洞剪力墙破坏的过程.在成功验证模型的基础上,首先通过改变开洞尺寸,考虑有无附加纵筋,分析开洞率对开洞带翼缘剪力墙抗震性能的影响,得到表征开洞率对带翼缘开洞剪力墙极限承载力影响规律的数学表达式;其次通过改变翼缘形状,分析矩形、带翼缘、T形、带端柱、L形开洞剪力墙的抗震性能;最后建立不同轴压比和剪跨比的带翼缘开洞剪力墙模型.分析发现,随轴压比的增大或剪跨比的减小,洞口对剪力墙极限承载力的劣化影响逐渐增大.在低剪跨比且高轴压比的条件下,翼缘对开洞剪力墙极限承载力的强化作用更为明显.     

焊接加固热作用对工形截面压弯钢构件承载性能的影响

为研究焊接加固热作用及不同初始负载对工字形压弯钢柱承载性能的影响,基于考虑热影响的热结构耦合分析方法进行了热源模型热输入改进,并考虑初始几何缺陷、初始残余应力及摩擦等,完成了不同负载下焊接加固的3个工字形压弯钢柱的模拟分析。研究了焊接位移时程、腹板应力应变重分布及荷载位移关系,通过有限元分析与相应试验结果对比验证,进而获得了试验无法获得的焊接温度场、翼缘与加固板间的焊接应力应变重分布以及翼缘边缘屈服承载力等结果,并将承载力结果与规范计算结果对比,考察了现有设计方法。结果表明,焊接顺序决定焊接变形的发展过程,焊接热输入和初始负载共同决定持载焊接的位移变化范围和焊接残余变形的大小;初始负载越大,应力应变重分布往偏心受力方向发展更多,承载力越低,而初始残余应力不影响极限承载力;采用考虑热影响的有限元方法具有一定可行性和总体安全性,规范设计方法仍有可提升空间。     

实用可靠的钢管混凝土柱环梁节点

介绍了有限元计算和荷载试验中得到的钢管混凝土柱环梁节点的力学性能和破坏形态,归纳了其抗剪环的设计、对钢管混凝土柱承载力的影响、低周反复荷载作用下的性能、在框支梁中的应用和抗弯、抗剪承载力设计方法等研究成果,并探讨了节点计算刚度选择、环梁与钢管间剪力传递机理和环梁内扭转应力分布三个关键问题．     

腹板加劲肋对空翼缘梁LHFB承载能力的影响

为改善空翼缘梁LHFB的受力性能,对LHFB设置了横向加劲肋.考虑几何非线性与材料非线性的影响,利用有限元软件ANSYS计算其在3种不同荷载作用下的承载力.研究加劲肋厚度、连接形式、加劲肋数量、端部加劲肋对LHFB承载力的影响.分析结果表明,对LHFB设置横向加劲肋,能有效的抑制空翼缘梁LHFB畸变屈曲的发生,提高构件的承载力.建议对LHFB加设横向加劲肋时,加劲肋厚度按bs/15选取,并且与翼缘和腹板全部焊接.在纯弯状态和均布荷载作用下沿梁长均匀布置两道加劲肋,在跨中集中力作用下在跨中位置布置一道加劲肋.     

三角形空翼缘梁的极限承载力试验研究

在澳大利亚学者提出的空翼缘梁（HFB）的基础上,提出一种新型三角形空翼缘梁（THFB）.通过试验测试,对三角形空翼缘梁（THFB）和传统H型钢梁在承受集中荷载作用下的破坏过程进行了对比,发现两种梁的破坏模态存在明显差异,THFB在集中荷载作用下极易发生局部屈曲,传统H型钢梁则易发生整体失稳,且THFB比传统H型钢梁具有较好的抗弯扭性能.利用有限元软件ANSYS对试验试件进行有限元模拟,试验结果和有限元模拟结果吻合较好.基于所建的有限元模型对THFB进行参数分析,参数主要包括上翼缘板厚、上翼缘板宽、腹板厚和钢材屈服强度,得出了THFB梁的承载力随不同参数的变化规律.最后结合理论和有限元分析,验证了Eurocode 3提供的H型钢梁设计公式计算THFB极限承载力的适用性.研究结果表明：采用Eurocode 3提供的H型钢梁设计公式对THFB的极限承载力进行验算是安全的,但偏于保守.     

T 型钢半刚性连接节点的非线性性能分析

用ANSYS 有限元程序对T 型钢半刚性连接节点的非线性性能进行了分析, 将其计算结果 与试验结果做了比较, 两者吻合较好.通过对11 个系列共28 个T 型钢连接试件的有限元分析, 探 讨了各类组件对节点性能的影响.结果表明:T 型钢翼缘厚度及柱翼缘厚度对节点性能的影响很 大, 且柱腹板的抗剪能力对此有较大影响;柱腹板水平加劲肋、柱腹板厚度及柱截面高度对节点性 能有一定影响;增大梁截面高度, 能够显著提高节点的承载力和初始刚度;T 型钢腹板厚度、螺栓的 直径及排列间距对节点的性能影响较小.T 型钢连接梁柱节点属于半刚性连接节点, 建议设计中应 考虑其不利影响.     

剪力钉连接件拉剪共同作用抗剪性能

为明确剪力钉连接件在拉剪荷载作用下的力学性能,开展了5组受拉、受剪和拉剪共同作用模型试验,结合有限元模型,探讨了混凝土强度和剪力钉尺寸对抗剪承载力的影响,提出了拉剪共同作用剪力钉连接件荷载-滑移关系式和抗剪承载力计算公式。结果表明：当拉力施力比从0增到0.6时,剪切刚度下降69%,弹性极限荷载与抗剪承载力的比值从0.55下降至0.24,抗剪承载力下降31%;混凝土强度和拉力施力比对剪力钉抗剪承载力的影响具有相关性。本文提出的拉剪共同作用剪力钉连接件荷载-滑移关系式和抗剪承载力计算公式可应用于工程设计和计算。     

型钢混凝土异形柱的受剪机理及承载力影响因素分析

为了揭示型钢混凝土(SRC)异形柱的受剪机理,进行了17个试件的低周反复荷载试验,试验表明:SRC异形柱的破坏形态有剪切斜压、剪切粘结、剪弯型和弯曲破坏;试验实测的荷载-应变滞回曲线反映了试件在发生剪切斜压破坏时型钢及箍筋屈服,而发生剪切粘结、剪弯型和弯曲破坏时,型钢及箍筋尚未屈服.同时也对异形柱中翼缘、截面的配钢形式、荷载加载方向、剪跨比以及轴压比等因素对SRC异形柱受剪性能的影响进行了分析;结果表明:翼缘的存在能提高异形柱的抗剪承载能力,提高的程度与截面形式和荷载作用方向等因素有关;实腹配钢试件的抗剪承载能力大于空腹配钢试件;SRC异形柱的抗剪承载力随着轴压比的增大而增大,但随着剪跨比的增大反而减小.     

冷弯薄壁型钢门式刚架极限承载力影响因素

为研究冷弯薄壁型钢门式刚架极限承载力,提出梁-弹簧单元模拟冷弯薄壁型钢门式刚架节点工作性能和考虑构件初始几何缺陷影响的有限元模拟分析法,研究冷弯薄壁型钢门式刚架在竖向荷载作用下的变形性能及破坏特征。对已有冷弯薄壁型钢门式刚架试验模型进行模拟分析的结果显示,有限元计算结果与试验结果吻合较好。通过改变构件的腹板厚度和翼缘宽度、节点板厚度、刚架梁坡度、柱脚刚度等因素计算刚架极限承载力,计算结果表明,增大前述各个参数值均可以提高冷弯薄壁型钢门式刚架的极限承载力。     

实空心钢管混凝土抗剪承载力统一计算方法

抗剪承载力是钢管混凝土在复杂受力设计时需要考虑的关键问题之一,但是目前实心和空心钢管混凝土的抗剪承载力公式不连续.为了建立统一的计算方法,首先建立了钢管混凝土在纯剪作用下的有限元模型并进行了试验验证,在此基础上分析了空心率对钢管混凝土抗剪承载力的影响规律.基于极限平衡方法推导了实空钢管混凝土在纯剪下的承载力理论公式,并结合有限元对理论公式进行了参数标定.最终给出了实空心钢管混凝土完全统一的抗剪承载力计算公式,并收集了相关试验数据对公式进行验证,证明了统一公式的有效性.该工作将为实空心钢管混凝土的统一设计提供参考.     

钢管混凝土剪力墙钢板耗能键的参数设计

为了分析钢板耗能键的厚度、布置间距和跨高比对钢管混凝土剪力墙的影响,通过采用ABAQUS有限元分析软件,在低周往复荷载下,建立与试验对应的有限元模型.对不同参数试件进行了数值模拟分析,得出了不同参数的应力云图及骨架曲线.结果表明,钢管混凝土剪力墙的承载力和刚度与钢板耗能键的厚度、布置数量成正比,与跨高比成反比;该组合结构的延性随钢板耗能键厚度的增加、布置数量的增多而减小,随跨高比的增大而提高,为工程实践的参数设计提供了参考.     

带钢板耗能键的钢管混凝土排柱剪力墙抗震分析

为了分析带钢板耗能键的钢管混凝土排柱剪力墙的抗震性能,采用ABAQUS有限元分析软件,在低周往复荷载下,对4个不同设计参数的试件进行了破坏特征、滞回特性、耗能能力、承载力、延性、强度退化及刚度退化的研究,得出各试件应力云图、骨架曲线和滞回曲线,计算出承载力和位移延性比.结果表明,该组合剪力墙的承载力较高,刚度较大,耗能能力强,延性较大,抗震性能良好;随着钢板数量的增加,结构的承载力、耗能能力均提高,但延性下降,外包混凝土能大大提高结构的承载力和耗能能力.     

箱梁剪滞效应分析样条有限点法

为了研究箱梁剪滞效应,以能量变分法为基础提出一种箱梁剪滞效应分析的样条有限点法.对箱梁底板、顶板及悬臂板分设不同的纵向位移差函数,采用二次抛物线作为箱梁翼缘板纵向位移沿梁宽的分布函数,导出相应广义刚度矩阵和广义荷载列阵.分析了简支梁在均布荷载和跨中集中荷载条件下的剪力滞效应,与相应的试验结果和有限元数值模拟结果对比,验证了该方法的有效性和可靠性.     

墙趾可更换竖波钢板剪力墙抗剪承载力

针对钢板剪力墙在地震作用下墙趾容易出现应力集中,导致剪力墙局部屈曲和脆性破坏的问题,设计墙趾可更换竖波钢板剪力墙,即在剪力墙墙趾塑性区安装耗能阻尼器. 通过拟静力试验将墙趾可更换竖波钢板剪力墙与传统竖波钢板剪力墙的抗震性能进行对比. 研究墙趾可更换竖波钢板剪力墙的破坏模式、滞回性能、延性和耗能能力、强度和刚度退化以及墙趾阻尼器的可更换性. 试验结果表明：与传统竖波钢板剪力墙相比,墙趾阻尼器的安装不仅可以显著提升墙趾可更换竖波钢板剪力墙的抗侧刚度,也能进一步加强其抵抗面外失稳的能力. 利用ABAQUS有限元软件详细讨论墙趾可更换竖波钢板剪力墙波形钢板厚度、波角、阻尼器腹板厚度对抗剪承载力的影响,并给出墙趾可更换竖波钢板剪力墙的抗剪承载力计算公式.     

剪力墙竖向连接软钢阻尼器滞回性能试验研究

提出应用于剪力墙竖向韧性连接体的易拆装的拉压耗能软钢阻尼器.为了研究拉压荷载作用下该阻尼器的滞回性能,基于杠杆原理,设计制作能放大加载位移的高承载销轴-钢梁加载装置和3对不同耗能肢形状的试件,模拟阻尼器的螺栓连接边界和拉压往复受力过程.将阻尼器试件同条件依次安装并开展拟静力循环往复加载试验,研究试件的破坏模式、强度及变形能力、耗能特性及螺栓连接的可靠性,获得试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、承载力及延性系数等.对阻尼器的耗能承载能力进行评价分析,研究耗能肢型体参数对力学性能的影响.建立有限元模型,模拟阻尼器的失效行为.结果表明,阻尼器以耗能肢屈曲为典型破坏模式,Z型耗能肢阻尼器与其他2种耗能肢形状的阻尼器相比,具备更好的防屈曲性能和耗能能力,能够发挥低屈服点钢材的力学性能,震损后可以快速更换.     

规则锯齿型软弱结构面剪切特性的数值分析

为了探讨规则锯齿型软弱结构面的剪切特性,利用FLAC3D建立岩体软弱结构面的三维计算模型,分析结构面的剪切强度和变形特征.结果表明：剪切应力和剪切位移的关系从初期的线性特征转变为非线性特征;软弱结构面和岩体的耦合作用导致结构面的等效粘结力和等效内摩擦角均小于二者的平均值;迎剪切方向的结构面主要发生剪切破坏,而沿剪切方向的结构面主要发生拉伸破坏.结构面的剪切强度与剪切速率成线性关系;随着结构面厚度的增加,试样的剪切强度逐渐减小.研究得到的结果可为理论分析和工程实践提供参考.     

钢筋混凝土梁塑性损伤模型的数值模拟

为了对钢筋混凝土适筋梁和钢筋混凝土超筋梁的破坏过程进行数值模拟,利用ABAQUS软件的后处理程序分别绘出两种梁的荷载-位移曲线和弯矩-位移曲线,并针对两种梁的荷载-位移曲线和弯矩-位移曲线分析简支梁的不同破坏形式,求出两种梁的极限弯矩和受剪承载力,与按照现行混凝土结构设计规范计算的理论结果进行比较.试验结果表明,模拟结果与理论结果比较接近,且符合钢筋混凝土简支梁破坏的基本规律,采用的分析模型是正确的,对该结构采用有限元分析的方法是有效的.     

复合式金属阻尼器在高层剪力墙结构中的应用

将新型复合式金属阻尼器应用于某高层剪力墙实际工程结构.采用Perform-3D建立了结构的三维精细化非线性有限元模型,通过对结构在9度大震下的弹塑性分析,研究了该复合式金属阻尼器对高层剪力墙实际工程结构的减震控制效果.分析结果表明:加设复合式金属阻尼器后结构的耗能性能明显改善,结构的基底剪力减小20％以上,该复合式金属阻尼器在实际工程中具有良好的推广实用意义.     

电磁超声换能器在金属板厚度检测中的优化

为了提高电磁超声换能器（electromagnetic acoustic transducer,EMAT）在金属板厚度检测中的换能效率,利用ANSYS有限元软件对用于铝板厚度检测的电磁超声横波换能器进行三维建模与仿真.在仿真过程中,确定了电磁超声横波在铝板中的传播形状与方向,并以正交试验优化设计方法为指导,研究了电磁超声换能器的不同因素、不同尺寸对其换能效率的影响,并据此对EMAT模型尺寸进行了优化.通过实验验证,优化后EMAT得到的回波信号幅值是原始模型回波信号幅值的5倍,并且信噪比较高.     

内置CFRP圆管的方钢管混凝土角柱节点有限元分析

为了分析内置CFRP圆管的方钢管混凝土角柱节点在往复载荷作用下的力学性能,以及不同的材料属性对节点力学性能的影响,利用ABAQUS有限元分析软件建立了10个角柱节点模型,分析钢材强度、含钢率和轴压比等参数对节点力学性能的影响.结果表明,随着钢材强度的提高,极限承载力有显著提高,含钢率对极限承载力和延性均有一定的改善,轴压比的增加使得极限承载力急剧下降,且延性变差.加强环宽度的增加对节点承载力有显著提高,达到70 mm之后有脆性破坏的趋势.