半刚性双层柱面网壳结构的动力分析

本文旨在通过数值方法分析双层柱面网壳的动力性能。建立了具有不同节点刚性的双层柱面网壳结构的有限元模型,能够合理模拟节点半刚性。采用该有限元模型对双层柱面网壳结构的动力性能进行了分析,计算了结构的自振频率。研究了节点刚度、网壳矢跨比、跨度对结构自振特性的影响规律。分析表明,随着节点刚度的增加,网壳结构的自振频率略有增加,增加幅度为1%左右。结构的自振频率随矢跨比的减小而增大,增幅约为47%,随跨度的增大而减小,减小幅度约为44%。本文的结论将对双层柱面网壳结构的设计、优化和施工提供有益的参考。     

传统楼阁式木结构塔振动台试验研究

以7层传统楼阁式木结构塔为研究对象,对一个缩尺比例为1/5的木塔模型进行了振动台试验。试验中考虑了7度多遇至8度罕遇烈度水平,得到了不同水准地震作用下结构的加速度响应、位移响应和层间剪力分布等,并运用模态分析和系统识别理论识别了结构的动力特性。研究结果表明:模型结构1阶模态阻尼比大于10%,加速度放大系数在0.5~1.0之间;模型结构最大位移角发生在柱架层,7度基本地震作用下结构最大层间位移角为1/52,震后结构自振频率没有明显降低;7度和8度罕遇地震作用下最大层间位移角分别为1/24、4/91,震后结构1阶频率下降了17%,模型仅在局部散斗和栌斗处发生横纹劈裂和梁柱榫卯节点轻微拔榫,其余构件未发现明显破坏,说明传统木结构具有良好的抗震性能。     

钢框架-预制混凝土抗侧力墙装配式结构竖向受力性能研究

为了研究装配式钢框架-预制混凝土抗侧力墙结构的竖向受力性能,对1榀由钢框架和预制混凝土抗侧力墙组成的足尺模型进行竖向荷载作用下的试验研究,考察施工阶段和使用阶段的竖向荷载在钢框架和抗侧力墙体之间的分配关系以及框架梁挠度的变化规律,并利用ABAQUS有限元分析软件进行影响因素分析。结果表明:施工安装阶段,框架柱承担大部分竖向荷载,而抗侧力墙体承担的竖向荷载较少;使用阶段,框架柱和抗侧力墙体共同承担竖向荷载,框架柱、抗侧力墙体竖向荷载分担率分别为32%、68%;施工安装阶段,采用较小的预紧力和自下而上的螺栓终拧顺序能使墙体承担较小的竖向荷载;使用阶段,随着墙宽梁跨比的增大,抗侧力墙体竖向荷载分担率提高,抗侧力墙体的非居中布置会使两端框架柱承担的竖向荷载分配不均。     

ETFE气枕力学性能试验研究及有限元分析

对1个乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）气枕足尺模型进行形态测试、加载测试及自振测试,研究了气枕的静力性能和动力特性。建立了ETFE气枕有限元模型,进行了形态、荷载及模态分析,验证了有限元分析方法的有效性。结果表明：气枕内压对外荷载较为敏感,荷载作用下内压变化幅度随初始内压增加而非线性减小;作用于气枕中部或单侧的荷载较对称荷载会引起更大的变形和内压变化;相同荷载作用下,气枕变形随初始内压增加而非线性减小;在试验内压范围内,测试气枕的基本自振频率位于6～10Hz之间,前两阶自振频率间隔较大,2～5阶自振频率分布更为密集,气枕各阶频率均随初始内压升高而非线性增加;在低阶模态中,气枕上、下层膜面呈对称振动;ETFE气枕为低阻尼结构,各阶模态阻尼比随初始内压增加而减小;形态、荷载及模态分析的有限元结果均与试验结果吻合良好,验证了共同作用有限元模型在ETFE气枕静、动力分析中的准确性和适用性。     

ETFE气枕力学性能试验研究及有限元分析

对1个乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)气枕足尺模型进行形态测试、加载测试及自振测试,研究了气枕的静力性能和动力特性.建立了ETFE气枕有限元模型,进行了形态、荷载及模态分析,验证了有限元分析方法的有效性.结果表明:气枕内压对外荷载较为敏感,荷载作用下内压变化幅度随初始内压增加而非线性减小;作用于气枕中部或单侧的荷载较对称荷载会引起更大的变形和内压变化;相同荷载作用下,气枕变形随初始内压增加而非线性减小;在试验内压范围内,测试气枕的基本自振频率位于6 ～ 10 Hz之间,前两阶自振频率间隔较大,2～5阶自振频率分布更为密集,气枕各阶频率均随初始内压升高而非线性增加;在低阶模态中,气枕上、下层膜面呈对称振动;ETFE气枕为低阻尼结构,各阶模态阻尼比随初始内压增加而减小;形态、荷载及模态分析的有限元结果均与试验结果吻合良好,验证了共同作用有限元模型在ETFE气枕静、动力分析中的准确性和适用性.     

梁柱螺栓连接节点刚度对装配式斜支撑钢框架结构受力性能影响研究

采用ANSYS有限元分析软件,对单榀单层纯钢框架、斜支撑钢框架和30层装配式斜支撑钢框架整体结构进行分析,结果表明,梁柱螺栓连接节点刚度对纯框架的构件内力、构件承载力、侧向位移、楼层刚度、自振特性、构件损伤率、极限荷载、结构破坏模式等影响较大,应按照节点实际连接刚度计算;对斜支撑框架的受力性能影响较小,可以按照节点刚性连接进行计算;对30层整体结构的影响与无斜支撑梁柱螺栓连接节点占总节点的比率有关,当比率小于4.2%且梁柱节点转动刚度达到3×10⁴kN•m•rad^-1以上时,可以按照节点刚性连接假定进行结构整体设计分析,无需修正。当不满足上述要求时,提出了先将梁柱螺栓连接节点简化为刚性连接计算,再对结构位移、周期、构件承载力等进行修正的简化分析方法。文中研究结果可为该结构体系的设计提供参考。     

大跨度空间张弦桁架结构自振特性及参数分析

文章对大跨度张弦桁架结构的自振特性进行了研究。以典型铁路站房屋盖空间张弦桁架为研究对象,采用有限元分析方法,讨论了屋面荷载、拉索预拉力、支座类型、撑杆数目等因素对大跨度张弦桁架结构自振特性造成的影响。研究表明:结构的基频为0.636 5,结构自振频率分布非常密集,前20阶结构主要表现为平动和竖向振动,20阶以后结构以竖向的局部振动和扭转为主;结构承受的荷载对结构20阶以后的自振频率影响较大,每增加0.5倍荷载,自振频率的减少幅度约降低5.0%;预应力、支座类型对张弦桁架结构的自振频率影响很小;撑杆数目增加,结构自振频率减小,撑杆数目对结构高阶模态影响较大。研究成果可对铁路站房抗震设计、动力分析及后期运营维护提供理论基础和设计建议。     

应县木塔动力特性原位试验及有限元分析

为研究现有变形状态下应县木塔的动力特性,采用941B型传感器和INV3060S型采集仪对木塔各层明层柱头、柱脚东西方向和南北方向的脉动信号进行原位测试试验和数据采集.通过峰值拾取法与随机子空间法相结合的方式,分析得到了木塔前7阶的自振频率、振型及阻尼比.考虑到木塔的变形较为严重,利用大型有限元分析软件ANSYS建立损伤...     

传统楼阁式木塔抗震性能研究

考虑七度多遇至八度罕遇烈度水平,对一个缩尺比例为1/5的七层传统楼阁式木塔模型进行了模拟地震振动台试验。运用模态分析和系统识别理论,辨识了各水准地震作用后模型结构X向和Y向前四阶振型、频率和阻尼比。试验发现七度罕遇和八度罕遇水准地震作用下模型部分栌斗和散斗出现横纹劈裂裂缝,但模型结构未发现局部构件明显损坏或整体倒塌。模态识别结果表明模型结构X向和Y向一阶阻尼比均大于10%,其余模态阻尼均大于5%|震后结构X向一阶频率下降了17%,一阶模态阻尼比增加到16%。研究可为传统木结构抗震研究提供试验支撑。     

施工期多层模板支撑体系时变性能研究

施工过程中的现浇混凝土结构及多层模板支撑体系是一种时变结构,了解其受力性能对保障施工期的结构安全意义重大。结合某实际工程,对该时变结构体系中的楼板内力、支撑体系的立杆轴力及楼板相对位移进行现场实测,得到该时变结构主要组成部分的受力特性随时间变化曲线。测试结果反映出混凝土结构及模板支撑体系具有时变特性。实测获得了支撑体系的荷载传递规律以及混凝土结构楼板与支撑体系共同承担荷载、互相分配荷载的关系。采用有限元软件建立了多层现浇结构与模板支撑体系的有限元模型,以低龄期特定时间节点的混凝土弹性模量和最不利的施工工况为变量分析结构在施工期的受力特性,将模型计算值与现场实测值进行对比,发现:结构体系的荷载变化规律具有一致性,数值亦相近。     

古木结构中抬梁式和穿斗式木构架受力性能试验研究

为从木构架层次把握我国古建筑木结构的基本受力性能,根据相关文献和现场测绘设计并制作了抬梁式木构架和穿斗式木构架各1榀,进行了恒定轴压下的水平单调加载试验。通过试验研究获得了两类典型木构架的破坏模式、荷载-位移关系、榫卯节点的破坏形态、柱顶侧移-加载位移关系、榫卯节点的拔榫量-转角关系等。研究结果表明,在加载过程中,木构架中榫卯节点逐个破坏,半榫节点发生脱榫破坏,透榫发生变截面处顺纹撕裂破坏和榫头下侧受弯破坏,最终两榀木构架均发生整体倾覆破坏;抬梁式木构架和穿斗式木构架的极限位移角分别为1/6.6、1/4.0,均具有良好的变形能力,但抬梁式木构架的水平荷载承载效率明显低于穿斗式木构架;柱顶侧移随着加载位移的增加而近似线性增加;榫卯之间的初始缝隙在加载初期逐渐闭合,会引起部分榫卯节点拔榫量为负值,之后,主要榫卯节点的拔榫量随节点转角的增大而增大。     

应县木塔顶-拉复位工艺模型试验研究

针对应县木塔的变形特征和“不落架修复”的工艺要求，提出了变形木构架内部顶-拉的复位方法，设计了逐次复位、一次整体复位以及超目标复位3种施工方案；以木塔严重变形的柱圈层为对象，通过缩尺模型试验，研究了竖向荷载对柱圈层复位的影响、顶-拉复位力系与柱圈层复位的变化规律以及柱圈层复位后的回弹性能。试验结果表明：榫卯节点间的摩阻性能和构件之间的牵连作用是影响柱圈层复位的重要因素；竖向荷载越大，柱圈层需要的复位力越大，但复位力卸除后柱圈层的回弹量较小；在相同的竖向荷载下，逐次复位对柱圈层的损伤较小，复位力卸除后柱圈层的回弹量也小。     

应县木塔精细化结构建模及水平受力性能分析

结合现场调查,对应县木塔进行结构体系分析、精细化建模、动力特性和水平受力性能分析。分析表明,应县木塔为“层叠平台式梁柱结构”体系。使用梁-短柱单元组模拟斗栱,刚度等效单元模拟梁柱及柱脚节点,建立了木塔的理想和现状精细化模型进行分析。结果表明,土磬墙对第1明层有嵌固作用,故木塔第1层侧移呈弯曲型而其它各层主要呈剪切型;明层铺作、暗层柱架、暗层铺作和明层柱架的抗侧移刚度依次减少,现状模型抗侧移刚度比理想模型平均低33%;多遇地震作用下,木塔部分明层柱架侧移角超过了弹性层间位移角限值;基于木塔柱脚连接特点,提出使用“重力抗倾覆力矩与倾覆力矩之比”作为木塔倾覆评判准则,多遇地震作用下木塔无倾覆危险,但在罕遇地震作用下则可能倾覆。     

燕尾榫节点梁柱式木框架抗火性能试验研究

为研究燕尾榫节点木框架的抗火性能，制作了4榀燕尾榫节点单层单跨木框架试件，开展了1榀木框架在常温下静力加载试验，以及3榀木框架在ISO 834标准升温条件下的持载高温试验，分析了高温下梁上的持荷水平对木框架破坏模式的影响。静力加载试验中，木框架在荷载-位移曲线上升阶段20~30kN时刚度显著增大，到破坏荷载80kN后刚度下降；临近破坏荷载时，榫头底部受压屈服，且榫头有从卯口拔出的趋势，木梁榫头部位约在二分之一高度处突然劈裂破坏，破坏时呈现明显的脆性。抗火性能试验表明，梁上的持荷水平对榫头上部的测点温度分布有较大的影响，而对榫头下部、木梁、木柱的温度分布基本无影响；持荷水平对框架的破坏模式有较大的影响，持荷水平较低的试件KJ1，其破坏模式是跨中挠度的变形速率超过规范允许的限值，耐火极限为38min，破坏具有一定的延性，而持荷水平较高的试件KJ3，其破坏模式为梁端榫头发生破坏，耐火极限为23min，破坏具有突发性。     

偏心支撑半刚接钢框架的动力特性及抗震性能试验研究

偏心支撑半刚接钢框架是一种新型抗震结构体系,为研究其动力特性及抗震性能,进行了4个三层空间框架试件的试验研究。动力特性测试表明,随着梁柱节点转动刚度的降低,结构自振频率减小,阻尼比增加。循环加载试验表明,节点刚度和承载力对偏心支撑框架结构的滞回性能有显著影响,节点刚度和承载力越高,滞回性能越好,节点刚度较低的偏心支撑框架不宜用于抗震设防区;偏心支撑显著增加了半刚接钢框架的抗侧刚度,使得节点刚度对框架刚度的影响减弱,但降低了结构延性;结构的塑性变形主要来自节点域、消能梁段及梁柱节点连接件;多层偏心支撑框架的侧移变形为剪切型,层间屈服位移角较大。     

基于摇摆与剪切协同的柱脚叉接木框架抗侧荷载-位移曲线模型

榫卯连接木框架是传统木结构中的基本承力构件,研究表明其在竖向和水平荷载共同作用下具有摇摆和剪切两种抗侧机制。文章综合考虑木框架摇摆与剪切变形,根据变形协调和弯矩平衡条件,推导竖向荷载和水平荷载共同作用下,柱脚叉接榫卯连接木框架抗侧荷载-位移关系的曲线模型,提出木框架抗侧弹性极限荷载点、峰值荷载点及其切线刚度和下降段刚度的计算方法。基于叉接柱脚木框架抗侧试验对模型进行验证,结果表明：理论模型与试验结果吻合较好,模型计算结果误差小于15.5%。理论研究成果对于传统木结构抗震性能分析和设计具有参考价值。     

CABR钢筋机械锚固技术在钢筋混凝土框架梁柱节点中的应用

在钢筋混凝土框架梁柱节点中,采用了CABR钢筋机械锚固技术,很好的解决了传统的钢筋锚固方式带来的钢筋拥挤、施工不便、混凝土浇筑质量难以保证等问题.本文主要介绍了CABR钢筋机械锚固技术用于梁柱节点中的构造方案,以及采用该项技术的施工工艺流程及要点.     

装配式混凝土梁柱节点抗震性能试验与数值模拟

为研究不同螺栓强度等级对新型装配式半刚性混凝土梁柱节点抗震性能的影响,分别对螺栓等级为5.6级和8.8级的梁柱节点进行了足尺试验,分析了节点的滞回曲线、骨架曲线、割线刚度、等效黏滞阻尼系数等抗震性能指标,并基于ABAQUS有限元软件对现浇节点和5.6级螺栓连接的试验节点进行了数值模拟。结果表明:基于5.6级和8.8级螺栓连接的半刚性梁柱节点均具有良好的抗震性能和耗能能力,2组梁柱节点构件的刚度均随着位移等级的增加而逐渐降低,与5.6级螺栓连接的节点相比,8.8级螺栓连接的节点刚度退化速率较快,且正向加载下5.6级螺栓连接节点的极限承载力为8.8级螺栓连接节点的85.42%,负向加载下5.6级螺栓连接节点的极限承载力为8.8级螺栓连接节点的83.68%; 有限元模拟结果具有较高的准确性,能够很好地反映节点构件的抗震性能; 与现浇节点对比发现,现浇节点在耗能能力方面比试验节点好,但试验节点的极限承载力要优于现浇节点; 所得结论可为装配式半刚性梁柱结构的抗震设计提供依据,为新型装配式梁柱节点构件的发展及应用提供参考。     

核心区外碳纤维布增强混凝土框架节点抗剪性能试验研究与机理分析

由于直交梁的存在,混凝土空间框架节点核心区无法象平面框架一样直接加固。针对这一工程难题,采用两种碳纤维布加固核心区外侧梁、柱端的方法,进行了五个足尺混凝土框架节点的低周反复加载试验,以检验加固后节点核心区抗剪性能的改善效果,并针对不同加固方法,对碳纤维布的增强机理进行了分析研究。