采用UHPC加固的钢筋混凝土框架结构抗震性能研究

为提升老旧钢筋混凝土框架结构的抗震性能,降低增大截面加固法对建筑空间的占有率,提出了基于UHPC(超高性能混凝土)的增大截面加固法,对钢筋混凝土框架柱进行加固。以某需要加固改造的钢筋混凝土框架结构为例,对采用UHPC加固后的整体结构进行了多遇地震下的反应谱分析和罕遇地震下的动力弹塑性分析,并与采用传统增大截面法加固后结构的抗震性能进行对比。分析结果表明,UHPC加固法与传统增大截面法对结构地震响应的影响规律一致,加固后结构的抗侧刚度增大,层间位移角显著降低,罕遇地震下结构构件的损伤状态得到了有效控制。相比传统增大截面的加固法,在保证整体结构具有相同抗震性能的前提下,UHPC加固法可降低本项目中框架柱截面尺寸30%以上,减小构件加固对使用空间的占有率,并提升现场施工效率。     

某混凝土框架结构抗震加固改造综合设计

结合某典型混凝土框架结构抗震加固改造设计实例,在对原结构分析验算的基础上,采用增大柱截面法和植筋加固补强法对框架柱、基础进行加固改造、抗震设计和施工,并对加层设计后新旧结构之间的连接节点作了设计探讨.经过位移复核以及建筑使用情况观察,证明了该综合加固改造设计方案达到了预期的效果,可为同类工程提供有益参考.     

高强材料置换截面加固混凝土框架柱的抗震性能试验研究

高强混凝土置换截面法是结构直接加固法的一种,通常适用于承重构件受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的局部加固,主要是用来补偿或增大框架柱因混凝土强度不足而降低的承载力从而降低柱的轴压比,而本文是高强混凝土置换截面法的一个全新试验研究,即在原框架柱低周往复抗震性能实验完成后,进行抗震加固,二次实验,通过具体抗震性能参数对比,...     

圆端形钢管混凝土偏压柱截面优化研究

为研究圆端形钢管混凝土(RRCFST)柱的截面优化方法,基于混凝土分区思想将RRCFST截面分割为中部矩形与2个半圆形,分别采用不同的混凝土约束本构关系,利用有限元软件ABAQUS建立有限元模型,并用13个RRCFST柱构件的试验结果与有限元结果进行对比,验证了模型的合理性。通过有限元建模方法设置3组共462个RRCFST柱模型,在保证每组内各模型混凝土与钢材的强度及用量恒定的情况下,细致研究了截面高宽比对RRCFST柱偏压承载能力的影响。通过有限元分析RRCFST柱轴向压力-弯矩(N-M)破坏曲线中的直线段部分与截面高宽比的关系,进一步验证了GB 50396—2014中钢管混凝土短柱偏压构件设计方法对RRCFST短柱构件的适用性。根据RRCFST短柱偏压构件设计方法,控制混凝土与钢材的强度及用量不变的情况下,通过偏压验算式推导得到RRCFST短柱构件的N-M破坏荷载包络曲线表达式。提出基于材料强度及用量层面的RRCFS短柱偏压承载力验算方法及满足承载要求的截面高宽比计算方法,为截面优化研究及工程应用提供参考。结果表明:在固定材料强度及用量不变的条件下,RRCFST短柱的N-M破坏荷载包络曲线由一段直线段及2段曲线段组成; 推导得到上述包络曲线表达式后,可在构件设计过程中直接计算判断所用材料是否足量,并计算确定构件最优截面尺寸。     

区域火灾作用后框架结构的抗震性能分析

建筑物遭受火灾作用后,不同部位构件的损伤将导致结构整体性能会有不同程度的下降,对结构的抗震性能也有显著的影响。目前,关于火灾后建筑物的受损研究,主要集中在对梁、柱等单个构件上,对于结构的整体抗震性能研究比较少。文章以常见的三维空间杆系模型为基础,利用等效截面法估算结构构件受火后剩余承载力;采用SAP2000有限元分析软件进行建模计算,对比分析区域火灾作用后框架结构整体抗震性能的变化,总结不同区域楼层梁、柱构件分别受火对结构整体抗震性能的影响,为结构加固设计提供依据。     

采用综合法加固某框剪结构中钢筋混凝土柱的计算与分析

某在建高层框架剪力墙结构,因浇筑失误,混凝土远未达到强度设计值。为满足净高需要,采用增大截面尺寸及外包型钢法进行加固。本研究具体分析了加固计算过程,并借助PKPM设计软件的计算结果验算了加固柱及相关构件各个力学指标,使其满足承载力及规范要求,对类似工程加固及相关试验研究有一定的借鉴意义。     

典型加固方法在某小区加固工程中的应用

某小区经检测发现结构构件混凝土强度达不到设计强度,经复核验算发现,结构的整体指标及部分构件的承载力不满足现行规范的要求,文中采用了几种典型的加固方法对结构的梁、柱、墙构件实施了加固,包括增大截面法、粘贴碳纤维加固法、粘贴钢板加固法。经过上述加固方法处理并经检测验收后,该小区的结构安全性得到了良好的保障。     

卜奎清真寺东寺正殿抗震性能分析

以齐齐哈尔市卜奎清真寺东寺正正殿为研究对象,结合其结构特点探讨了木结构古建筑的抗震机理。并依据现行抗震设计理论及相关规范对东寺正殿主要构件的截面抗震承载力进行验算,结果表明其截面承载力满足6度抗震设防要求,为东寺正殿的抗震加固工作提供一定参考。     

钢筋混凝土梁柱节点加固研究

本试验主要对发生脆性破坏的低强度混凝土梁柱接头构件和采用高强度混凝土增加柱截面面积加固后构件进行研究,分析梁柱接头的剪切应力衰减情况和延性,表明用增大柱截面法加固后,利用增加接头的有效抗剪面积,使接头剪切强度有效提升,使构件发生延性破坏。     

攀枝花某学校食堂综合加固改造设计

结合攀枝花某学校框架结构食堂的加固改造设计实例,在对原结构分析验算的基础上,介绍采用增大柱截面法和植筋加固补强法对框架柱、基础进行加固设计、施工,并对加层设计后新旧结构之间的连接节点作了设计探讨。经过位移复核以及建筑使用情况观察,证明了该综合加固改造设计方案达到了预期的效果,为同类工程提供了有益参考。     

钢筋混凝土剪力墙多垂直杆非线性单元模型的改进及其应用

本文对多垂直杆剪力墙非线性单元模型的几个重要问题如剪切变形的考虑方法、单元刚度矩阵的形式、垂直拉压杆的轴向刚度及剪力墙水平剪切刚度的恢复力模型等进行了探讨与改进。最后给出了一个算例,并与试验结果比较,表明多垂直杆剪力墙非线性单元模型具有较好的计算精度。     

一致粘弹性人工边界及粘弹性边界单元

提出了一致粘弹性人工边界及粘弹性人工边界单元的概念,推导了二维一致粘弹性人工边界单元刚度及阻尼矩阵,并在其基础上使用矩阵等效原理实现了采用普通有限单元模拟的二维粘弹性边界单元。均匀半空间算例与成层半空间算例验证了粘弹性边界单元具有与集中粘弹性人工边界相同的精度,并且实施更为简便。     

节点域刚度对管桁架静力特性的影响

以空间圆管桁架为研究对象,并考虑几何和材料非线性效应,采用数值分析方法,将桁架节点分别用铰接、刚接和相贯节点3种桁架模型进行模拟。分析结果表明,刚接节点和铰接节点的计算模型过高估计了节点的刚度,而相贯节点的计算模型由于考虑了节点域的变形能够较真实地反映节点的刚度。     

基于建筑空间布置规则性的结构优化分析

结构体系中的大空间或者核心筒的布置不规则,会给建筑抗震设计带来诸多困扰。提出优化设计的方法用于对结构刚度进行调整,以降低建筑空间布置不规则的影响。优化方法是基于进化结构优化法,建立新的灵敏度定义,以修正建筑空间布置规则性为设计目标,优化结构体系中抗侧体系的刚度分布。从建立结构模型开始,直接从建筑设计模型中,提取必要的设计参数,导入优化设计程序中进行建模,提高了建模的效率和准确度。在有限元分析过程中全部采用壳单元,并且在考虑解析准确度的基础上对壳单元进行分割,应用泰森多边形理论对荷载进行计算。在优化计算中,主要从结构整体等效应力分布的均匀性,重心与刚心的相对位置关系以及结构的两向抗侧刚度比三个方面对结构体系的应力、水平以及竖向构件刚度分布进行优化设计,调整建筑空间布局以满足布置的规则性,对进一步深化设计提供可参考的分析结果。     

Optimal drift design of tall reinforced concrete buildings with non‐linear cracking effects

This paper presents an efficient, computer‐based technique for the optimum drift design of tall reinforced concrete (RC) buildings including non‐linear cracking effects under service loads. The optimization process consists of two complementary parts: an iterative procedure for the non‐linear analysis of tall RC buildings and a numerical optimality criteria (OC) algorithm. The non‐linear response of tall RC buildings due to the effects of concrete cracking is obtained by a series of linear analyses, the so‐called direct effective stiffness method. In each linear analysis, cracked structural members are first identified and their stiffness modified based on a probability‐based effective stiffness relationship. Stiffness reduction coefficients are introduced as measures of the remaining stiffness for structural elements after cracking. A rigorously derived OC method is developed to solve for the minimum weight/cost design problem subject to multiple drift constraints and member sizing requirements. A shear wall‐frame example is presented to illustrate the application of this optimal design method. The design results of the optimized structure with cracking effects are compared to those of the linear‐elastic structure without concrete cracking. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

Analysis of shear walls using higher order finite elements

Shear walls can be simply and conveniently modelled by using higher order plane tress finite elements which have a higher degree of variation in the displacement (and consequently the stress) function. The derivation and generation of the stiffness matrices by a computer subroutine for a series of higher order plane stress rectangular elements with any number of nodes is explained in detail and the elements are applied in the idealization of different types of shear walls in which the spandrel beams and openings are treated as a continuum. Three examples of shear wall problems are analysed to illustrate the simplicity, versatility and accuracy of this method as compared with the results of other available methods.     

钢结构离散优化问题

对弹性和弹—塑性钢结构的优化设计问题进行探讨,这些问题被归结为非线性离散优化问题。根据有限元方法,对问题的数学模型进行阐述,包括结构强度、刚度、稳定性。采用迭代法解决一些非线性优化问题,每次迭代包括选择型钢的横截面,从分类到解决离散规划线性问题。通过分支定界法,确保得到所需的离散横截面。     

钢结构离散优化问题

对弹性和弹-塑性钢结构的优化设计问题进行探讨,将其归结为非线性离散优化问题。根据有限元方法,对问题的数学模型进行阐述,包括结构强度、刚度、稳定性。采用迭代法解决一些非线性优化问题,每次迭代时选择型钢的横截面,从分类到解决离散规划线性问题。通过分支定界法,确保得到所需的离散横截面。     

Integrated aerodynamic load determination and stiffness design optimization of tall buildings

Modern tall steel buildings are wind sensitive and are prone to dynamic serviceability problems. Although wind tunnel techniques have emerged as valuable tools in providing reliable prediction of the wind‐induced loads and effects on tall buildings, current design practice normally considers the wind tunnel‐derived loads as constant static design loads. Such practice does not take into account the change in wind‐induced structural loads while the dynamic properties of a building are modified during the design synthesis process. This paper presents a computer‐based technique that couples together an aerodynamic wind tunnel load analysis routine and an element stiffness optimization method to minimize the cost of tall steel buildings subject to the lateral drift design criteria, while allowing for instantaneous prediction and updating of wind loads during the design synthesis process. Results of a full‐scale steel building framework with the same geometric shape of the Commonwealth Advisory Aeronautical Research Council (CAARC) standard building indicate that not only is the proposed technique able to produce the cost‐effective element stiffness distribution of the structure satisfying the serviceability wind drift design criteria, but a potential benefit of reducing the design wind loads can also be achieved by the stiffness optimization method. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

钢框架梁翼缘削弱型节点单元刚度矩阵及内力分析

梁柱连接采用翼缘削弱型节点(RBS)可促使节点塑性铰外移,提高结构延性,达到节点抗震设计目的.采用能量法推导出梁翼缘削弱型节点的单元刚度矩阵和转角位移方程,通过实例进行内力分析.研究结果表明:RBS节点导致梁的抗弯刚度、刚架的抗侧刚度降低,使梁的固端弯矩减小,跨中弯矩增加,反弯点位置前移;梁单元刚度矩阵中各元素较普通节...