基于广义结构刚度的构件重要性评价方法

总结了现有构件重要性评价指标的研究概况和工程经验;根据结构体系传力路径中传递荷载比例大的构件重要性大的思路,通过理论推导定义了考虑荷载作用的广义结构刚度;以拆除构件对广义结构刚度的影响程度作为该构件重要性评价指标,并进一步将该指标转化为结构变形能损失率,使该指标的概念更为清晰;采用该评价方法对1组框架结构分别在重力荷载和水平地震荷载作用下的构件重要性进行了分析。结果表明:该方法具有合理性,且便于计算,可用于大多数类型的结构。     

基于Neumann级数的结构关键构件能量评价方法

在结构的抗连续倒塌设计中,能量法是一个很好的切入点.作为构件的重要性评价指标,以拆除构件前后,结构体系的变形能的变化率作为衡量构件重要性程度的指标,形象直观.在此基础上,引入Neumann级数进行重要性系数的简化计算,避免了反复求解构件破坏后的整体刚度矩阵的过程,提高了计算效率,且具有较高的精度.另外,进一步地提出了“推广的重要性系数”的概念,可以用来进行多构件同时破坏情况下的结构危险性的比较分析.工程算例的分析表明,该方法具有合理性和适用性.     

既有网格结构构件重要性实用判定方法

从结构刚度和构件抵抗外荷载的角度出发,提出了一种适用于既有网格结构构件重要性判定的计算方法。通过理论公式推导,建立了构件重要性系数和构件重要性判定系数的简化计算方法,给出了根据构件重要性系数和构件重要性判定系数判断结构是否为静定结构的推论。最后,以一个平面桁架和一个空间网架结构为算例,验证了既有网格结构构件重要性判定方法的实用性和可靠性。     

同时考虑构件刚度和预应力的索网结构刚度优化

同时以单元轴向线刚度和力密度为设计变量,提出一种结构整体刚度的优化方法,使索网在特定荷载作用下能够满足多点位移限值的约束条件.针对索网结构的切线刚度矩阵,建立了以上两类设计变量分别与结构线弹性刚度和几何刚度的解析关系式.不考虑外荷载变化,推导了两类设计变量与结构位移的近似增量关系,并给出其灵敏度矩阵的解析表达式.针对给定荷载下的索网多点变形约束条件,借助灵敏度矩阵的特征空间性质,提出了一种结构刚度优化的数值策略,并指出优化设计变量与目标位移间存在的效率评价问题.以一个梯形平面马鞍形索网为算例,利用该方法对结构刚度进行优化以使索网在给定荷载下能够满足预先设定的位移场限值要求.计算结果不仅验证了算法的有效性,也反映出进行优化结果的效率评价是必要的.     

索网的普遍变分原理及其应用

本文首先采用了广义内力和广义形变的观念建立了一般化变分原理。其次采用了三角形单元,作出了索网的有限单元法构式,推导了刚度矩阵及荷载矩阵的表示式以及非线性问题的迭代过程。在附录中列出边缘构件曲梁的刚度矩阵的形式。将素网的刚度矩阵和曲梁的刚度矩阵结合起来可以考虑它们之间的相互作用。并用本文方法计算了振动问题。从例题中可以看出无论在静力计算或动力计算中考虑边缘构件的共同作用与不考虑共同作用其计算结果将有显著不同,这说明了考虑共同作用的重要性。     

钢框架结构鲁棒性评估方法

结构鲁棒性体现了结构对局部破坏的不敏感性。为了定量评估钢框架结构的抗连续倒塌能力,提出一种适用于钢框架结构的鲁棒性定量评估方法。在综合考虑构件在结构能量流分布中的贡献和构件失效影响面积的基础上,给出构件重要性系数计算方法,为确定结构的最不利初始损伤模型奠定基础。探讨钢结构构件的承载能力冗余度,并结合构件应变能灵敏度,提出一个基于损伤模型的钢框架结构冗余度评估指标,该指标与构件的承载能力冗余度成正比,而与构件的应变能灵敏度成反比。从定义上对结构冗余度与结构鲁棒性之间的差异进行讨论,提出以结构最小冗余度作为评价结构鲁棒性能的观点。在此基础上,给出一种适用于钢框架结构的鲁棒性评估方法,同时对该方法的适用范围进行分析。最后,通过一个8层空间钢框架结构算例验证所提出的钢框架结构鲁棒性评估方法的可行性。     

均布压力作用下变截面Timoshenko悬臂柱的稳定性

对变截面Timoshenko悬臂柱承受均布荷载和柱顶集中荷载的屈曲进行研究,推导适用于变截面构件分析的物理刚度矩阵和几何刚度矩阵,编写程序获得不同参数下悬臂柱弯曲屈曲和剪切屈曲的相关关系曲线,提出的近似计算公式,可在实际应用中作参考,例如用于计算高层结构的二阶效应系数。     

钢管初应力对钢管混凝土构件轴压刚度和抗弯刚度的影响

钢管混凝土轴压刚度和抗弯刚度是对钢管混凝土结构进行抗震分析的重要指标。利用数值方法计算了考虑钢管初应力影响时的钢管混凝土轴压构件和纯弯构件荷载 -变形关系曲线 ,分析了初应力系数、截面含钢率、钢材和混凝土的强度等因素的影响规律。最后推导了考虑钢管初应力影响时钢管混凝土构件弹性抗弯刚度简化计算公式     

杆系结构节点构形度参数分析

结构易损性为结构在突发事件作用下容易受到伤害或损伤的程度,它反映了特定条件下结构的脆弱性和结构对意外损伤的承受能力。在构形易损性理论中,节点构形度是进行整个杆系结构拓扑关系易损性分析的基础。首先,给出了节点相关刚度矩阵、节点主刚度系数和节点构形度的概念;然后,以经典双杆结构体系为例,通过对比节点构形度和荷载作用下节点位移随杆件夹角的变化规律,从刚度角度揭示了节点构形度代表结构在此节点处承受任意方向荷载的能力。     

悬挂结构竖向地震作用动力性能分析

悬挂结构主要包括受压构件与受拉构件，受竖向荷载影响较大。将悬挂结构简化为考虑节点转动的串并联模型，通过计算得到结构的竖向刚度矩阵和相应的质量矩阵，并运用时程分析的方法，进行竖向地震作用下的动力反应分析，从中得出了悬挂结构竖向地震作用下的一些动力特性。最后，从结构可靠度等方面，对悬挂结构的设计提出了一些建议。     

民用建筑体外预应力托梁拔柱技术的研究与应用

通过对新建房屋采用体外预应力托梁拔柱加固技术,使得其建筑平面布局发生改变,很好地满足了新的使用功能的要求。工程实践表明:体外预应力加固技术的引入,对于建筑结构改善结构受力性能、提高结构刚度和极限承载力具有积极意义。后期使用过程表明,体外预应力托梁拔柱加固技术使后期结构构件的变形挠度较小,使用正常。     

基于H ∞ 理论的结构鲁棒性分析

基于H ∞理论,提出一种定量评价结构鲁棒性的新方法。采用状态空间模型描述结构系统,基于H ∞最优,采用系统传递函数的H ∞范数作为结构鲁棒性的定量评价指标。对线性系统,分离刚度矩阵的不确定性,给出了H ∞结构鲁棒性指标的计算方法;对非线性系统,引入L 2性能准则表达鲁棒性。通过单自由度体系和桁架结构,明确了鲁棒性指标的物理意义,分析影响结构鲁棒性的因素。结果表明：基于H ∞理论的结构鲁棒性指标代表了结构稳态振动反应的最大振幅与干扰幅值之比,可以反映外部干扰和结构内部的不确定性与结构的响应是否成比例;提高结构整体承载力储备、耗能能力以及关键构件的冗余度可以增强结构的鲁棒性;且H ∞鲁棒性指标对结构参数变化较为敏感。     

广义组合结构及其发展展望

本文对组合结构的发展历史和当前的研究及应用现状进行了综述。根据钢-混凝土组合结构的发展趋势和新材料的不断出现和应用,本文提出了广义组合结构的概念。广义组合结构不仅包括钢和混凝土的组合,而且包括更多新材料的组合,是对传统钢-混凝土组合结构的发展。广义组合结构将不同的材料或构件组合在一起共同工作,在设计时将各组成材料和构件的结构性能进行整体考虑,以最有效地发挥各种材料和构件的优势。此外,还对新型组合构件的研发、组合结构体系的创新、组合加固技术的发展以及组合结构在其他领域内的研究和应用进行了展望。     

某高层住宅剪力墙设计与应用

某高层住宅为钢筋混凝土剪力墙结构,通过论述结构设计时应注意的剪力墙布置、结构计算、风荷载的体型系数及干扰系数取值、连梁设计等几方面问题,并结合实际工程经验,提出悬挑构件双层配筋、地下室外墙纵筋位置、墙体开洞处理等结构构造措施。     

The influence of non‐structural components on tall building stiffness

The lateral load resisting system of a multi‐storey building is considered to be an assembly of structural components, such as the structural frame, shear walls, concrete cores, etc. However, in reality, some so‐called ‘non‐structural components (NSCs)’ also play important roles in adding stiffness to the building. To evaluate the contributions from those NSCs and to quantify some of their contributions to the stiffness of the structure under service level loads, this paper reports on the analysis of a lateral load resisting system with different components so that the stiffness contribution from each individual component may be evaluated. Results from finite element analyses are verified by other theoretical calculations. Discussions and conclusions on the performance of both single components and the building system are also provided. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于虚拟变形方法的结构有限元模型修正

虚拟变形方法是一种快速精确的结构重分析方法。基于静力虚拟变形理论的结构有限元模型修正方法,推导了梁单元影响矩阵和基于虚拟变形的结构位移灵敏度。利用初始结构的静力响应和影响矩阵,就可根据需要对感兴趣的结点响应进行重分析,实现有限元模型的修正,无需修改结构的刚度矩阵;计算位移灵敏度时也与传统算法不同,不需要对整体刚度矩阵求逆,根据虚拟变形方法就可求出相应结点的静力位移灵敏度,提高了模型修正过程中的计算效率。最后分别利用数值仿真和荷载试验数据对一平面框架结构进行了模型修正。     

基于能量观点的结构安全性与鲁棒性

作为安全的一部分,鲁棒性要求结构在偶然局部损伤情况下不产生与损伤起因不相称的破坏。本文重点是结构鲁棒性评价和实现策略。按照能量观点,结构单元在完全破坏之前应充分吸收或消耗能量。在此基础上,结合结构实际设计能力提出一个新的鲁棒性指标,并以混凝土受弯构件为例作了说明。算例表明该指标能够反映结构破坏过程中的消能能力和对损伤的容纳程度。分析了四种典型材料性能下鲁棒性指标和构件极限应变与屈服应变比值之间的关系。最后,探讨了鲁棒性的实现策略,以期为重点结构及生命线工程减灾提供参考。     

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。