考虑应变率效应的钢筋混凝土结构非线性地震灾变过程模拟

为研究应变率对钢筋混凝土结构非线性地震灾变过程的影响,采用钢筋、混凝土单轴动态本构关系及加卸载准则,基于纤维梁理论开发了ABAQUS显式动力分析材料子程序。通过对3层偏心钢筋混凝土框-剪结构振动台试验的数值模拟,验证了该程序用于钢筋混凝土结构非线性地震反应分析的准确性和有效性。通过在材料子程序中定义钢筋、混凝土材料失效破坏判别准则,实现了地震作用下考虑应变率效应的钢筋混凝土结构连续倒塌破坏全过程模拟。分别对振动台试验模型结构和钢筋混凝土框架结构的倒塌破坏模式进行了预测,初步探讨了应变率对钢筋混凝土结构地震反应与连续倒塌破坏过程的影响。结果表明:该程序能够准确模拟钢筋混凝土结构的非线性地震灾变过程,可用于考虑材料应变率效应的钢筋混凝土结构抗震设计与分析中。     

高层钢筋混凝土框架结构的非线性时程分析

首先综述了非线性时程分析方法,然后较为详尽地介绍非线性时程分析方法的基本理论,并用该方法计算了钢筋混凝土框架结构的弹塑性地震反应。通过按照时程分析法原理用MATLAB语言进行计算机编程,得出了结构的地震反应时程曲线,同时利用其他两种软件得出了结构的地震反应时程曲线进行对比分析。     

钢筋混凝土巨型框架多功能减振结构地震能量反应分析

本文采用非线性时程分析方法对钢筋混凝土巨型框架多功能减振结构体系和普通钢筋混凝土巨型框架结构进行了地震作用下的能量反应对比分析，计算结果表明，钢筋混凝土巨型框架多功能减振结构可以有效减少地震能量的输入，降低结构的地震反应。同时,本文进一步分析了橡胶支座的阻尼对各项能量时程反应的影响规律。     

混凝土结构抗震非线性分析模型、方法及算例

结构在大震作用下会进入非线性并产生损伤,准确预测地震荷载下钢筋混凝土结构的非线性行为,对评估混凝土结构的抗震安全性具有重要意义。清华大学土木工程系近年来开发的适用于钢筋混凝土杆系结构的纤维模型THUFIBER程序,适用于预应力混凝土杆系结构的纤维模型NAT-PPC程序,以及适用于剪力墙结构的分层壳墙元模型的非线性分析程序。这些程序可以直接将构件的非线性节点力(轴力、剪力和弯矩)、节点变形(平动和转动)和材料的非线性应力-应变行为联系起来,可以模拟各种复杂受力构件的滞回行为和轴力-双向弯曲-剪切耦合行为,借助通用有限元程序方便的前后处理功能和非线性计算功能,该程序可以准确模拟地震作用下结构的三维非线性地震响应,也可模拟爆炸、倒塌等极端非线性行为,通过一系列的数值分析与试验结果的对比和工程应用算例,说明所研发程序的精度和计算能力。     

地震波的反应谱谱形对RC梁桥结构非线性地震反应的影响

地震经验表明:各类结构的震害主要表现为强震地面运动的幅值、频谱特性和持时这3个基本要素综合影响的结果。为了将频谱与幅值、持时的影响进行解耦,采用实际地震波和匹配同一反应谱的人工波,通过IDA分析,对一座钢筋混凝土连续梁桥进行研究。对比强震地面运动的频谱特性特别是反应谱谱形与结构地震反应的相关性表明:随着地面运动强度的增加以及桥梁结构非线性程度的提高,谱形对结构非线性地震反应的影响日益显著。如果在纵桥向、横桥向存在高模态影响,则高模态效应与谱形的影响会相互耦合,从而进一步增强对于结构非线性地震反应的影响。对于具有不同动力特性的梁桥结构,反应谱不同区段的谱形对于结构非线性地震反应的影响差异显著,并对影响显著的反应谱区段进行了预计。     

钢筋混凝土框架-剪力墙结构在强震作用下的非线性分析——Ⅰ.理论与方法

本文运用结构动力分析与钢筋混凝土结构非线性有限元理论,采用等效杆系模型对强震作用下的钢筋混凝土框架-剪力墙结构进行非线性时程分析。考虑了杆件的弯矩-轴力相互作用,钢筋粘结滑移的影响以及P-△效应。算例表明,本文方法及其程序计算时间及占用内存少。同时亦能很好地解释震害和预测地震时结构可能发生的破坏。     

钢筋混凝土构件有限元分析

本文从编制钢筋混凝土结构有限元分析计算程序入手,通过对钢筋混凝土深梁计算结果的分析,阐述了利用有限元法解决钢筋混凝土构件非线性计算问题的全过程和有限单元法在钢筋混凝土结构分析中的作用和地位。     

基于云图-条带法的概率地震需求分析与地震易损性分析

提出一种概率地震需求分析的云图-条带法。该方法通过引入经验地震易损性分析中的数据处理方法,解决传统云图法无法处理海量非线性时程分析结果的局限。为说明该文提出方法,选取100条地震动作为输入,针对23个钢筋混凝土框架结构进行了云图法分析。基于所有结构的云图结果,采用云图-条带法建立了群体结构的概率地震需求模型,并计算得到了群体结构的地震易损性。研究表明:云图-条带法可以有效地处理海量非线性时程分析结果,建立较为合理的概率地震需求模型。在输入地震动的强度范围内,群体结构整体发生严重破坏和完全破坏的概率很低,而主要以发生轻微破坏和中等破坏为主。     

神经网络对结构地震反应的预测及试验研究

本文基于神经网络对非线性系统具有辨识和预测功能，并结合具有二阶收敛效应的Levenberg—Marquardt算法，采用一多层前馈网络对建筑结构的地震反应进行了预测。首先以一三层钢筋混凝土结构的振动台试验数据对网络结构进行批量训练，然后用未曾训练的地震波数据对结构进行地震反应预测，并与试验数据进行对比，分析结果表明：Lev—enberg—Marquardt算法能快速收敛，神经网络能准确地预测结构的地震反应。     

钢筋混凝土框架结构地震破坏模拟研究

基于国内外对钢筋混凝土构件的非线性地震反应分析和破坏过程的研究,借助动力分析软件LSDYNA,针对目前直接法建立钢筋混凝土模型较为复杂的问题,采用间接法便捷地建立了分离式共节点模型;并选用汶川地震中某次余震所监测的水平方向的地震波数据作为加载波,对某典型五层框架结构受震破坏进行了有限元模拟;探讨了结构在受震破坏过程中不同构件的破坏特征及结构的整体破坏倒塌过程,得出了与实际震害情况比较符合的结果。     

结构随机延性需求谱的应用研究

结构的地震反应危险性曲线体现了结构的地震反应与地震动强度之间的关系,采用随机延性需求谱可以很方便地建立结构的地震反应危险性曲线。非线性结构在随机地震作用下的位移反应分析属于非线性随机振动问题,采用随机延性需求谱可以简单而有效的获得非弹性单自由度体系的随机位移反应的统计量,结合非线性静力分析,还可以进行多自由度结构的随机地震反应分析。此外,随机延性需求谱还可以用于结构的抗震可靠度分析。     

考虑局部非线性影响的设备-结构相互作用研究

针对某些设备在地震时容易破坏的特点,进行考虑设备非线性因素影响的设备-结构动力相互作用体系分析。引入了能考虑局部非线性的混合动态子结构法,并将设备作为非线性二级子结构参与分析,导出了线性与非线性耦合的混合动态子结构方程。应用该方法进行了设备-结构动力相互作用体系三种不同计算模型的地震时程响应分析。研究表明:一般情况下,考虑非线性设备与线性结构相互作用后,结构反应有所减小,设备反应增大,具体结果不仅与结构自身特性有关而且与地震动类型密切相关。提出的该方法具有计算可靠、效率高的特点。     

基于pushover方法分析的受腐蚀钢筋混凝土柱抗震性能评价

根据先前对受腐蚀钢筋混凝土偏心受压构件低周反复性能的试验研究结果,提出了构件滞回耗能与钢筋锈蚀率的关系,结合先前提出的受腐蚀构件的恢复力骨架曲线的计算模型,采用pushover方法对地震作用下的受腐蚀钢筋混凝土构件的变形性能进行了分析,得到钢筋锈蚀率与结构弹塑性变形的关系。分析结果表明,随着钢筋锈蚀率的增大,钢筋混凝土构件的变形呈非线性增大,地震强度越大,结构变形随钢筋锈蚀率增加的越快。在规定的变形要求下,随钢筋锈蚀率的增大,结构可承受的地震作用呈非线性降低,钢筋锈蚀越严重,构件在相同变形下承受地震作用的能力越弱。     

连接Maxwell模型的两相邻结构非线性地震反应分析

对连接Maxwell模型的两相邻高层钢筋混凝土结构进行了大震作用下的非线性地震反应分析,相邻结构的本构模型采用三线型刚度退化模型,推导了连接Maxwell型阻尼器的相邻结构的运动方程,研究了Maxwell阻尼器优化参数理论表达式在结构进入非线性阶段的适用性,并研究了碰撞对相邻结构地震响应的影响,提出了不同地震波激励下阻尼器的优化参数值。分析结果表明:相邻结构进入非线性阶段时需要连接具有更强阻尼耗能能力的阻尼器以控制两结构的地震响应;即便在较小的防震缝宽度下,连接了控制装置后的相邻结构在大震作用下发生碰撞的可能性亦较小。     

高层建筑非线性地震反应的半主动H∞控制

针对国内外学者多数集中于研究地震激励作用下结构线性反应的振动控制的现状，采用MR阻尼器作为控制装置，提出了能有效抑制强烈地震激励下高层建筑非线性反应的半主动H∞控制；通过观测楼层的加速度和半主动控制力，构建了适用于半主动控制的Kalman-Bucy状态估计器。该方法有效地考虑了地震荷载的不确定性。对一个受控的20层基准建筑进行了非线性反应的数值仿真分析，并与其他控制策略的结果进行了对比分析。结果表明，半主动H∞控制是一种性能优良的控制策略，能有效地抑制高层建筑结构的非线性地震反应，减小强烈或罕遇地震对建筑结构的破坏。     

装配式结构先,后浇混凝土界面非线性有限元分析

本文合理地建立了装配式钢筋混凝土结构非线性有限元分析中，先，后浇混凝土相交界在剪力传递的力学模型，实现了先，后浇混凝土界面之间相互作用的模拟，依据该模型编制的非线性有限元程序对完成的装配式结构计算分析表明，计算结果与试验数据吻合良好。     

烈度指标函数对IDA曲线离散性的影响

利用SPO非线性分析得出了结构基本周期随地震作用逐渐变大而延长的基本规律,并得出了增量动力分析中结构随地震作用提高渐进的软化及损伤过程,提出了渐变的增量动力分析IM函数。经与弹性反应谱和Cordova双参数模型比较,使用该函数作为烈度指标对IDA曲线收敛有一定提高。研究结果可应用于基于非线性地震响应分析的结构抗震性能评估。     

钢筋混凝土剪力墙非线性分析单元模型

该文基于龙驭球院士研究组创建的带旋转自由度膜元和厚薄通用板单元构造理论,结合修正压场混凝土双轴本构模型,建立了一种新型钢筋混凝土剪力墙非线性有限元分析整体式壳元模型。在整体式壳元模型中,采用钢筋混凝土膜元模拟剪力墙墙板的面内刚度,采用厚薄通用板单元模拟剪力墙墙板的面外刚度,采用纤维梁元模拟剪力墙中的边缘构件。为了验证该模型,将该模型的数值分析结果和钢筋混凝土剪力墙试件的试验结果进行对比。结果表明:整体式壳元模型能够对弯、剪、压共同作用下的钢筋混凝土剪力墙的极限承载力及非线性弯曲、剪切耦合变形进行较为准确的预测。该壳元模型自由度少、单元计算精度高、收敛速度快且总计算量小,适合作为高层建筑结构在地震作用下非线性动力响应分析的钢筋混凝土剪力墙单元模型。     

某消能减震钢筋混凝土框架-剪力墙结构弹塑性时程分析

采用新近开发的合理的结构数值分析模型,建立了某实际高层钢筋混凝土框架-剪力墙结构的有限元分析模型。在此基础上对原结构和布置了非线性粘滞流体阻尼器的减震结构均进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程分析。利用数值分析模型的非线性计算能力和有限元分析软件的后处理功能,获得了最大层间位移分布、基底剪力时程和损伤分布与发展等多项结构地震响应结果。通过对比分析原结构和减震结构的相关结果,表明采用非线性粘滞流体阻尼器这一减震方案可以有效降低结构地震响应,提高结构的整体抗震性能,具有良好的减震效果。     

三维钢筋砼框架结构非弹性动力分析

本文利用塑性理论建立了可用于结构非弹性动力分析的钢筋混凝土杆件多维恢复力模型,该模型考虑了钢筋混凝土的三折线型滞回规则和刚度退化性能。编制了相应的计算机分析程序,对空间框架结构进行了非弹性地震反应计算,用试验结果检验了模型的合理性。