轻钢结构临建房屋静力性能试验研究

进行了轻钢结构临建房屋骨架结构和整体结构在风荷载作用下的静力试验,对这两个结构的受力性能和变形性能作了考察.利用一种新的分配梁体系对结构施加水平荷载,较好地模拟了均布风荷载的作用,并得到了结构的侧移变化情况和荷载-应力曲线.通过对比整体结构与骨架结构在侧移和应力两方面的差别,发现墙面板的存在可以较大地改善水平荷载作用下结构的受力性能并显著提高其整体刚度.对轻钢结构临建房屋在水平风荷载作用下的静力性能进行了总结和讨论.     

拟静力试验装置比较与改进

为了精确地模拟建筑结构的实际受力情况,减少试验装置对试件加载过程中的影响,对比分析了不同类型的拟静力试验装置。通过分析拟静力试验装置的加载特征,提出了改进方法。首先,计算了反力横梁引起的附加水平荷载,计算结果表明由试验装置引起的附加水平荷载对开裂荷载或屈服荷载的影响可以达到5.07%～33.39%,因此在进行拟静力试验之前,应确定导轨的摩擦系数,考虑导轨摩擦力对试验结果的影响。其次,将带有球铰的竖向千斤顶倒置安装,可以保证竖向荷载的稳定性;用高精度油压传感器代替荷载传感器,可以减少试验安装的工作量。再次,对于上部设有可移动反力横梁的墙、柱拟静力试验装置,在移动反力横梁上部设置固定横梁,能够抵消由高强钢棒引起的附加水平荷载;在试件底部设置钢梁,与高强钢棒、可移动反力横梁组成自反力体系,可以降低静力台座设计难度。最后,当梁柱节点拟静力试验采用柱端加载方式时,用两根钢索代替支承连杆,用铁环或U形环代替铰支座,可以避免连杆失稳破坏。     

移动荷载作用下桁架桥动力响应的数值分析

为研究移动荷载作用下桁架桥的振动情况,采用有限元方法,编制了桁架桥有限元计算程序,分析了节点静力荷载和移动荷载两种工况作用下某工程中三联钢桁架桥的受力情况,计算了静力荷载作用下的节点位移和单元内力,模拟了移动荷载作用下桁架桥动力响应过程,并与MIDAS/Civil程序计算结果进行比较.计算结果表明,两种方法对静力问题求解是吻合的;在动力分析时,相对于MIDAS程序中施加的"跳跃"性节点动力荷载,所给的线性插值分配方案,使得移动荷载具有较好的连续移动性,其动力响应曲线相对缓和.     

框架-剪力墙结构在水平荷载作用下的弯矩迭代计算

利用框架结构中同时考虑结点转动与侧移的弯矩迭代计算方法,分析了水平荷载作用下框架-剪力墙结构的内力并计算出结构的侧移变形。本方法适用于沿房屋高度方向层间刚度相同或不相同的框架-剪力墙结构,作用有任意分布形式的水平荷载。     

装配式集装箱结构体系优化及节点性能

为建立装配式集装箱结构的标准体系并掌握其力学性能,以一个典型的集装箱建筑方案为基础,以规范要求为评价指标,对其进行了6种不同结构方案的静力分析和抗震分析,研究了设置横梁立柱、辅助拉杆等构造措施对结构性能的影响,结果表明:该集装箱建筑体系对风荷载较为敏感,构件截面主要由风荷载控制,地震作用不起控制作用,增加局部立柱和横梁对于提高集装箱建筑的抗侧移刚度作用不明显,而设置侧向拉杆则能有效加强结构抗侧移刚度.最后采用多尺度分析方法对结构所采用的装配式集装箱建筑节点进行了模拟分析,结果表明该节点在结构各种工况下均能保持良好的工作状态,可为类似集装箱建筑的节点选用提供技术参考.     

建立考虑节点域剪切变形的平面钢框架单元刚度矩阵

目的更精确计算平面钢框架结构在水平荷载作用下的侧移.方法以梁柱为计算单元,基于稳定函数法,在梁柱单元的角位移中计入节点域剪切变形,推导了平面钢框架杆件的单元刚度矩阵.结果采用传统的线弹性框架分析方法得到的水平侧移是不准确的,较实验结果误差为12.12%.笔者考虑了由于节点域剪切变形和二阶效应而导致的结构侧移刚度的降低,推导了单元刚度矩阵,并用MATLAB编制了平面钢框架的计算程序,计算所得的水平侧移,较实验结果误差仅为0.606%.结论采用考虑节点域剪切变形和二阶效应的平面钢框架单元刚度矩阵,所得计算结果与实验结果吻合良好,具有很高的准确度.     

密肋壁板轻框结构空间计算模型研究

密肋壁板轻框结构是由密肋复合墙板和轻型框架构成的一种新型结构体系,研究该结构的空间计算模型,旨在为工程计算提供依据.结构中的框架取为若干空间梁单元,复合墙板取为平面梁单元和杆单元的复合子结构,建立了空间梁-平面复合子结构有限元模型,编写空间有限元程序.对水平荷载作用下,10层1/3比例模型房屋结构的侧移进行计算,计算值与试验值吻合较好,空间梁-平面复合子结构分析模型可用于该结构的计算分析.对比表明复合墙板能有效提高结构抗侧刚度,减小结构侧移.     

考虑柱体摇摆效应的半刚性榫卯柱架弹性抗侧刚度简化计算方法

为了准确描述半刚性榫卯柱架在水平荷载下的抗侧行为,提出能够综合考虑榫卯节点半刚性和柱体摇摆效应的弹性杆-弹簧单元的简化分析模型.分别采用直接刚度法和静力凝聚法计算得到柱架的整体刚度矩阵和抗侧刚度表达式,通过计算值和拟静力试验结果的对比,验证了模型的有效性.选取木材弹性模量、榫卯刚度、柱高及竖向荷载为研究对象进行拓展参数...     

带缝钢筋混凝土空心剪力墙1/3模型房屋抗震性能试验研究

为了研究带缝钢筋混凝土空心剪力墙结构房屋的抗震性能,对一幢按1/3缩尺比例建造的六层模型房屋进行了不同峰值加速度地震波作用下的拟动力试验和低周反复水平荷载作用下的拟静力试验,获得了模型房屋从加荷到破坏的全部试验参数,分析了模型房屋的动力特性变化规律、破坏机理及抗震性能.试验研究结果表明:带缝钢筋混凝土空心剪力墙结构当设计合理时,结构各构件的屈服顺序是:首先部分连梁端部纵筋屈服、再是底部墙端暗柱外层钢筋屈服、再是缝侧暗柱下(上)截面纵筋屈服,最后缝间墙部分分布筋屈服.这种屈服顺序使结构延性和耗能性能显著提高.论文对此种结构房屋的抗震性能作出评价.     

基于位移的抗震设计中结构方案选取研究

将高层建筑结构的性能水平划分为3个,即使用良好、保证人身安全和防止倒塌,并用层间侧移角予以量化.建立了各类型高层建筑结构在倒三角分布荷载作用下的侧移模式,进而由各性能水平层间位移角限值确定结构目标顶点位移;导出了结构目标顶点位移与等效单自由度体系等效位移的关系式,根据位移反应谱,由等效位移确定结构在各性能水平的目标周期.由初步设计结构的静力弹塑性分析曲线确定结构刚度退化机理,导出结构各性能水平相应的自振周期比例关系,以结构各性能水平自振周期小于或等于目标周期为依据确定结构最优设计方案.算例分析表明,这种计算方法简单可靠,能够确保结构安全、经济.     

脉冲燃烧风洞新型悬挂式测力系统

针对高超声速风洞试验中存在的支架干扰问题和内式天平占用带动力试验模型内部功能性空间问题,提出新型悬挂式测力系统.该系统基于盒式天平原理,试验模型、响应拉杆和支撑框架分别作为浮动框、带传感弹性连杆和固定框,将三者作为测力系统的整体来开展研究,不单独设计内式天平.响应拉杆杆体设计为铰链形式,实现空气动力的机械分解,拉杆固定端为轮辐式结构,轮辐条上的应变计组为惠斯顿全桥,实现空气动力的电气分解.在流固耦合方面的计算结果表明,悬挂式测力方案相比传统方案在升力测量上的干扰降低了约11%,在模态、强度和刚度等方面均能满足脉冲燃烧风洞试验的要求.     

既有框架结构的新型等效简化动力模型构建方法

为了实现对长期服役后的结构在地震、风等动荷载作用下安全性和舒适性的评估,利用监/检测数据建立一个能准确反映实际建筑在地震、风等动荷载作用下动力响应的结构动力学模型至关重要。本文针对非常普遍的框架建筑结构,提出了一种基于少量移动传感器的框架结构等效简化动力学模型构建方法。首先,提出建筑结构等效简化模型构建的层间剪力等效原理,证明了以该原理构建的简化模型具备准确模拟实际建筑结构动力响应的能力。其次,推导了框架结构简化模型形式,并研究了简化模型参数特点。然后,提出了一种框架结构简化模型参数的迭代识别方法,实现了仅使用少量无线移动传感器的简化模型参数识别。最后,通过一个12层3跨钢框架结构数值模拟算例,研究了在不预知结构刚度退化的具体形式和仅使用少量移动加速度传感器的条件下,由本文所提方法构建的等效简化模型对实际框架结构在不同水平动荷载作用下结构动力响应的预测能力。数值试验结果表明,等效简化模型能准确模拟不同荷载工况下框架结构加速度和位移响应。因此,本文提出的框架结构等效简化模型构建方法将在评估既有框架结构在风、地震等动荷载作用下的结构安全性和舒适性方面具有重要的应用前景。     

轻型木结构剪力墙抗侧力性能试验与有限元分析

为研究国产钉连接轻型木结构剪力墙的抗侧力性能,对7组14片不同尺寸规格和构造的剪力墙进行了标准推力试验,并利用ABAQUS建立了剪力墙的有限元模型,对其工作性能进行分析.结果表明:钉连接失效是导致剪力墙破坏的主要原因;剪力墙的承载力和刚度与墙体宽度成正比;开洞剪力墙的承载性能均比宽度与洞口两侧墙肢总宽度相等的剪力墙高;石膏板对剪力墙的承载性能有显著提高作用.由试验和有限元分析结果拟合得到了预测剪力墙的荷载-位移曲线、极限承载力和刚度的经验公式.     

Experimental study on full scale light frame wood house under repeated lateral load

In order to obtain a deeper understanding of the behavior of the structure under high wind load,this paper conducted an experimental study on a full-scale L-shaped single story light frame wood house under the uniform lateral load simulated using a gasbag.The investigation involved the performance of light frame wood structure after it experienced the repeated cyclic lateral wind load as well as the performance of the structure under the ultimate lateral load.Then,the study verified that light frame wood structure can resist repeated cyclic wind loads without observable degradation in stiffness during the anticipated serve life,and recommended shear wall percent drift restriction for lateral wind load design of wood structure in serviceability limit states is 1/400 drift,and in ultimate limit states is 1/80 drift.The conclusions of this paper can be benefit for the engineering practice of the light frame wood structures in high wind load regions.     

斜拉索顺桥向风阻系数的试验研究

采用风洞试验的方法研究了4种不同表面的斜拉索(包括1种光索、2种螺旋线索和1种凹坑索)在不同倾角下的顺桥向阻力系数.试验结果表明:凹坑索和2mm螺旋线索的阻力系数相差不大,均可应用于斜拉桥的设计当中.根据试验结果给出了形式上比较简单的用于计算斜拉索不同倾角下阻力系数值的拟合公式.分析表明,此拟合公式和试验结果拟合较好且偏于安全.     

基于网函数插值理论的结构表面风压预测

影响结构表面风荷载分布特性的因素很复杂,且具有不确定性,仅靠风洞试验难以完整地获得和描述其风荷载分布特性。因此,探讨了基于网函数插值理论的结构表面风压分布预测。首先,介绍了一种可多方向拟合一次误差调整的网函数插值法,并基于网函数插值技术对于多个传感器所获得的数据进行数据融合,提出了结构表面风压分布预测方法,然后用风洞试验数据进行了验证。实例验证结果表明：网函数插值法可以根据布置在结构物表面的测点网,快速计算出相邻位置的表面风压值,这是作为数据融合手段预测结构表面风压分布特性的一个有效途径,且该方法稳定性好,简单实用,精度较高,可被应用于风洞试验中减少测点数量和扩充复杂建筑表面风压分布数据等。     

龙卷风作用及核电站结构极端风荷载相关问题研究综述

在结构荷载规范中一般均不考虑龙卷风荷载,但对于某些设防要求极高的重要工程设施,如核电站,则需要考虑可能的龙卷风荷载作用。从龙卷风风场理论模型的研究发展入手,对直接风压荷载的确定、风致飞射物间接作用以及特种工程结构核电站抗龙卷风设计的研究现状进行了归纳总结,指出了龙卷风直接风压计算中考虑轴吸力作用、风场平移运动及风致扭转作用的必要性以及飞射物冲击作用应区别弹体相对刚度及端部形态对作用效果的影响。     

规则巨型框架表面风压分布数值模拟分析

风荷载对于建筑物来说是一种非常重要的荷载,尤其对高层和超高层的结构设计起着决定性的作用.因此如何准确预测建筑物表面的风压分布,以便进一步研究风荷载对结构的作用就显得非常重要.采用风洞模型试验和数值模拟计算相结合的方法,对规则巨型框架结构的表面风荷载进行了分析和研究.结果表明,采用数值模拟计算,不仅能够满足规则巨型框架结构的表面风压取值要求,而且可以完整地提供建筑物周围的风场环境,可为很多研究提供参考.     

某移动通信塔强风作用下抗倾覆分析

强风作用下某结构高耸的通信塔可能发生倾覆的问题,根据惯性风荷载法理论,采用数值风洞得到的塔体表面沿高度分段风压体型系数,考虑塔体前6阶振型的影响,得到强风作用下13个风向塔体风振响应计算结果.基于塔体风振响应结果,并考虑一体化机房上作用风力,对此通信塔进行抗倾覆研究.通过分析研究,得到了此通信塔抗倾覆最不利风向角为90°,移动基础安全设计重量为15.8 t.分析结果表明,计算方法可靠合理,同时也为通信塔类结构的风振和抗倾覆分析提供一种可参考的方法.     

单层球面网壳风振分析的时域法与频域法比较

根据风洞试验同步测量的风压数据,分别采用时域Newmark-β法、频域完全二次型组合法以及平方总和开方法计算单层球面网壳结构的节点峰值竖向位移响应,对3种方法的计算精度、计算时间等进行了比较;并且给出了一种离散荷载时间序列的新途径,即应用本征正交分解技术将脉动风荷载分解为空间协方差模态和主坐标,对主坐标时间序列利用三次样条插值函数离散成新的风荷载时间序列。分析结果表明：频域完全二次型组合法在进行屋盖风振分析时耗时少,计算效率高。