考虑P -Δ效应的结构响应函数简化求解方法

P-Δ效应是引起结构在强烈地震下倒塌的重要原因之一。由于几何非线性和材料非线性的共同作用,结构的骨架曲线会出现负刚度。为了快速求解地震作用下结构的响应函数,推导了相似弹塑性系统在同一地震波形激励下,结构的屈服水平系数与地震强度成正比的规律。基于这一规律,建立了等效单自由度体系屈服水平系数与延性系数之间的关系,即ημ曲线,提出了求解推覆曲线上每个点所对应地震强度的简化方法,从而快速建立结构的响应曲线。选择了20条实际地震动对一个六层钢框架结构进行分析,得到其16%、50%、84%分位值的顶点位移角响应曲线,并和增量动力分析对比,结果显示所提方法在响应全过程（从弹性、塑性到倒塌）都具有较高精度。     

结构非线性动力分析中恢复力折点的模糊数学处理方法

本文对结构非线性动力分析中恢复力曲线的刚度突变点(折点)提出了模糊数学处理的方法。经用模糊数学处理后的恢复力曲线能更好地反映从弹性到塑性的过渡过程,并减少了计算工作量。文中对层间剪切模型的恢复力曲线刚度折点进行了模糊处理和给出了杆单元组合梁模型的单元刚度矩阵。     

Y形高强钢组合偏心支撑框架结构恢复力模型研究

基于剪切屈服型Y形高强钢组合偏心支撑框架低周往复加载试验的试验结果,通过理论分析,得到了以屈服点和极限点为特征点并且考虑刚度退化的双折线恢复力模型,并给出了各特征点参数和各阶段刚度的计算公式.分析结果表明:由该恢复力模型计算所得曲线与试验曲线较为接近,可为剪切屈服型Y形高强钢组合偏心支撑框架结构抗震性能评估和动力弹塑性分析提供参考.     

工程结构等强度位移比谱影响因素分析

应用等强度位移比谱估计现有结构在不同地震动强度下的最大弹塑性位移是一种十分简单有效的方法．利用大量单自由度体系在不同强震记录作用下的弹塑性动力时程分析结果,分析讨论了场地条件、结构的屈服强度、周期及恢复力模型等因素对等强度位移比谱的影响规律,其中重点从定性到定量详尽研究了阻尼和恢复力模型的影响．结果表明：阻尼和恢复力模型对等强度位移比谱的影响,不但随场地的不同而不同,而且受屈服强度系数及单质点体系周期的影响较大;要精确考虑阻尼和恢复力模型对等强度位移比谱的影响,必须根据结构的场地条件、屈服强度系数及周期确定．最后,给出了阻尼和恢复力模型影响等强度位移比谱的修正公式．     

密肋复合墙板恢复力模型研究

为了研究密肋复合墙板的恢复力模型特性,对9块模型墙板进行了周期反复荷载作用下受力性能的研究,介绍了墙板的破坏过程及滞回曲线的特点,根据骨架曲线以及刚度退化的分析,并利用反向加载时曲线指向最大值的规律,建立了复合墙的四线形恢复力模型,通过试验拟合及理论分析提出了骨架曲线中各特征参数点的计算方法,试验值与计算值吻合较好,说明该恢复力模型能够反应密肋复合曲线墙开裂-屈服-破坏的全过程,为密肋复合墙体结构进行弹塑性时程分析提供了依据.     

钢筋混凝土剪力墙构件恢复力模型

目的研究RC剪力墙构件并给出其基于试验结果的恢复力模型．方法在同济大学土木工程防灾国家重点实验室进行了15片变参数剪力墙构件的拟静力试验,分析了剪力墙构件骨架曲线和滞回规律的特点．提出了以屈服点、峰值点和极限点为特征点,包括负刚度段的三折线骨架曲线模型．结果从理论分析和试验数据得到影响特征点值的主要影响因素,给出了骨架曲线的计算方法．给出了滞回模型,再加载刚度K1和卸载刚度Ku1、Ku2的计算方法及剪力墙构件恢复力模型的计算方法．结论利用已有剪力墙构件试验结果对笔者的计算方法进行了验证,结果符合较好．计算方法简单,便于工程应用．     

抗震结构非弹性位移比谱

为了更准确的使用位移比谱方法估计抗震结构的最大侧向非弹性位移,利用大量单自由度体系在地震记录作用下的时程分析结果给出了四种场地条件对应的平均非弹性位移比谱.得到了位移比谱的简化计算公式,并重点研究了恢复力模型对非弹性位移比谱的影响.结果表明恢复力模型的屈服后刚度对非弹性位移比谱影响显著,尤其当结构具有负刚度时,屈服后刚度的影响更趋明显.     

往复荷载作用下框架-自复位墙结构滞回性能研究

为研究框架-自复位墙结构在往复荷载作用下的滞回性能,将自复位墙简化成刚体,框架等效成单质点体系,采用理论分析的方法,重点考察了预应力筋、阻尼器以及框架设计参数的影响.结果表明:框架-自复位墙结构完全卸载后是否存在残余位移与墙体自重、预应力筋初始力、阻尼器屈服力及框架屈服力的大小有关;提高阻尼器或框架的屈服力可以提高框架-自复位墙结构的耗能能力,而增加预应力筋、阻尼器或框架的弹性刚度,均会降低其耗能能力;框架-自复位墙结构的耗能能力与预应力筋初始力关系不大.     

网壳结构地震反应分析的振型刚度法

提出振型刚度的概念,通过理论推导,建立振型刚度与结构振型特性之间的关系. 基于振型刚度,通过推覆分析构建非线性能力曲线,该曲线能够考虑结构整体响应而非依赖于特定节点和特征响应. 提出等效线性化迭代方法,结合地震反应谱,克服双线性模型实际耗能不一致的缺点,快速提高目标位移的求解精度. 在此基础上,建立网壳结构地震反应分析振型刚度法（MSPA）. 采用时程分析法（RHA）、传统推覆法（MPA）和振型刚度法（MSPA）计算球面网壳和柱面网壳算例的地震响应,研究结果表明：振型刚度法能较准确地预测结构节点位移、单元应力以及屈服杆件个数,计算精度满足工程要求,大大缩减了计算耗时.     

钢板剪力墙力学性能研究

钢板剪力墙作为新型的抗侧力体系,由于其延性系数大,滞回环饱满,内力重分布能力强等良好的抗震性能正逐步得到推广和应用.对比了薄、厚钢板剪力墙和薄腹梁的力学性能差异,对钢板剪力墙的试验成果、简化计算模型和骨架曲线进行了论述,给出了其极限承载力,屈服点位移,边框刚度和强度的有关算法,提出了初步设计方法和其应用于工程实践尚需解决的问题.     

不同滞回模型下单自由度系统的位移和能量反应

为考察塑性耗能、阻尼耗能、延性以及刚度突变对于抗震和减振的意义,对冲击和简谐荷载作用下的不同滞回模型(理想弹塑性、双折线线性强化型、剪切滑移和非线性弹性模型)的单自由度(SDOF)系统振子进行了理论和数值的分析.通过研究得到了冲击荷载下,结构所能承受的荷载等于结构的最大静力承载力;并给出了结构的最大位移、振幅等计算式.在简谐荷载作用下,当荷载频率低于结构自振频率时,总体上振幅随后期刚度增大而减小;当荷载频率远大于结构自振频率时,结构的振幅几乎保持不变.结构的塑性耗能比阻尼耗能更有利于结构振动位移的控制,尤其在共振条件下更为显著.     

钢筋混凝土抗震框架倒塌分析

基于最大变形和累积耗能线性组合的双重破坏准则及破坏指标,对单自由度结构进行了倒塌分析．并将Ｑ模型法引入框架的倒塌分析,通过与模型试验结果对比表明,用等效单自由度体系代替多自由度体系进行能量时程分析是简便可行的．     

等强度折减下延性结构的位移放大系数

为方便地由弹性位移计算最大弹塑性位移反应,对等强度折减的双折线弹塑性滞回模型的单自由度(SDOF)体系在地震作用下的弹塑性位移响应进行分析,得到不同标准化周期、场地类型、强度折减系数、阻尼比、后期刚度和二阶效应等不同参数组合的位移放大系数Cd2谱.结果表明,Cd2在固定周期处各强度折减系数所对应的数据点均服从对数正态分布;Cd2随着阻尼比(除短周期)的减小而减小,随着后期刚度的增大而减小;二阶效应的存在将导致Cd2显著增加.为分析不同滞回模型对Cd2的影响,又计算反向加载时刚度退化的修正克拉夫(MC)滞回模型、剪切滑移(SSP)和无任何耗能能力的双线性弹性(BIL)模型下的Cd2谱,与理想弹塑性(EPP)下的Cd2进行对比,发现EPP的Cd2在4类模型中是最小的.     

单自由度体系地震残余变形分析及计算

地震残余变形是结构可修复能力的重要指标,准确分析结构的残余变形对于震后结构性能的评估与控制具有重要意义。基于对不同单自由度(SDOF)体系的弹塑性地震响应的统计分析,研究了不同参数对地震残余变形的影响,其中滞回特性、屈服后刚度、地面峰值加速度(PGA)以及最大弹塑性变形对残余变形的影响较大;同时结合理论分析提出了分别适用于弹塑性Kinematic滞回模型和Takeda滞回模型的残余变形简化计算方法。该方法是以先获得结构的最大弹塑性变形为基础的,能与传统的确定结构最大变形性能的抗震分析方法(Pushover方法)较好地结合。最后,以一钢筋混凝土单柱桥墩为例,详细阐述了所提出的方法进行单自由度体系结构的地震残余变形计算及震后结构性能评估的过程,分析表明基于Takeda模型的结构残余变形的计算结果偏于安全。     

足尺带斗拱木结构水平滞回性能试验研究

在不同竖向荷载下对七等材、八等材足尺模型进行水平拟静力试验,分析滞回曲线、骨架曲线、变形及刚度变化规律.结果表明：木构架的变形主要表现为摇摆柱的转动、摩擦滑移及如嵌压等的塑性变形,并由此导致刚度的退化,而构件间的约束力则延缓了刚度退化的速率;在水平往复侧移中,木构架体现出良好的变形能力和自复位能力;竖向荷载的增加提高了极限承载能力,且与弹性段、屈服点的最大荷载和刚度均呈正线性关系.相对于七等材模型,八等材模型的滞回耗能和延性较高,但极限承载力较低,刚度退化更快;木构架的滞回性能与模型比例的关系与竖向荷载的区域有关.     

弹塑性SDOF体系地震输入归一化等效速度谱

为了确定弹塑性单自由度( single degree of freedom, SDOF)体系地震输入能,分析了中美场地土剪切波速转换关系,将从美国PEER地震记录数据库选取的220条强震记录按中国场地土类型进行分类,基于能量平衡原理,采用归一化方法,建议了一种基于复合强度指标的弹性SDOF体系三段式等效速度谱。分析了5类场地土条件下SDOF体系系统参数对地震输入等效速度谱的影响。研究结果表明：刚度折减系数对等效速度谱无明显影响;延性系数和阻尼比增大均对等效速度谱峰值和下降段衰减速度有削弱作用。综合考虑各类影响因素,通过参数多次拟合,得出弹性SDOF体系归一化等效速度谱峰值段及下降段修正系数,提出了一种适用于我国场地土类型、可直接供设计使用的弹塑性SDOF体系归一化等效速度谱确定方法,并验证了其有效性。     

Study on optimum arrangement of hysteretic dampers in frame structure

The earthquake mitigation effect of hysteretic dampers is not only related to the number, stiffness, strength, deformation ability of dampers but also to the strength and stiffness of the structure. This paper studied the condition that structures should be in when the hysteretic dampers mitigated seismic action most effectively and made appropriate numerical analysis to verify the effectiveness of theory derivation. The inelastic seismic responses were analyzed for the SDOF system that the shear strength ratio of the damper system was taken differently and the result showed that when the ratio was in the vicinity of the optimum strength ratio of the damper system, the displacement of the structure was minimum and the energy dissipation of dampers was maximum, which indicated that the dampers mitigated seismic action most effectively. The result also indicated that the hysteretic dampers had significant earthquake mitigation effect when the strength ratio β changed in a relatively wide range.     

组合深梁填充钢框架滞回性能试验

通过1个纯钢框架和2个内填组合深梁的拟静力试验,研究组合深梁对纯钢框架结构的承栽能力、延性、滞回特性和耗能能力的影响。试验显示：加载初期,滞回曲线为直线,刚度保持不变;卸载时没有残余变形;屈服后,试件的滞回曲线饱满;骨架曲线有明显的塑性流动阶段,呈现三折线形;填充深梁试件破坏时的层间位移角分别为1／25和1／22;试验表明组合深梁提高了钢框架的初始刚度、屈服荷载和极限承载能力;钢框架的延性和耗能能力都得到了提高。因此,内填深梁钢框架结构抗震性能良好,可将组合深梁作为结构抗震设防的第一道防线。     

PEC柱(弱轴)-削弱截面钢梁端板连接组合框架抗震试验研究

设计制作了1榀卷边PEC柱（弱轴）-削弱截面钢梁端板连接组合框架结构底部两层单跨1∶2缩尺模型试件,并对其进行拟静力抗震试验研究。结合试验过程现象记录和实测数据整理,对试件滞回特性、刚度退化、节点连接性能、抗震延性与耗能能力、损伤发展进程和破坏模式等进行分析。结果表明：采取卷边措施有效改善了常规PEC柱弱轴方向的抗侧刚度;梁端削弱截面实现了梁端塑性铰形成位置远离节点区,试件滞回曲线较为饱满,且在梁与端板焊缝存在缺陷条件下,其整体侧移、延性系数和等效黏滞阻尼比仍达到3.77%（推）/3.37%（拉）、2.94（推）/3.23（拉）和0.281,即试件变形、抗震延性与耗能能力良好;端板预拉对穿螺栓和节点加强板设置使得节点区形成混凝土斜压带传力模式,改善了节点区剪切性能;试件破坏模式为梁端削弱截面和PEC柱脚形成塑性铰的理想塑性机构,变形与耗能能力发挥充分。     

恢复力模型对等延性地震抗力谱的影响分析

在基于位移的抗震设计理论中,等延性地震抗力谱对拟建结构的初步设计具有十分重要的作用.利用单自由度体系在大量强震记录作用下的弹塑性动力时程分析结果,分析讨论了结构的延性系数、周期及恢复力模型等因素对等延性地震抗力谱的影响规律,其中重点以双线型恢复力模型为例,从定性到定量深入研究了恢复力模型对等延性地震抗力谱的影响,总结了相应的规律和特征,给出了恢复力模型影响等延性地震抗力谱的实用修正公式,结果可供抗震研究和设计参考应用.