单层单跨变截面轻型门式刚架拟静力试验研究

通过柱脚铰接变截面轻型门式刚架1/3缩尺模型拟静力试验,得到了结构的承载力、破坏模式、延性、耗能、刚度、柱顶侧移,以及承载力和刚度的退化规律等,并基于试验结果分析了结构的抗震性能和影响结构整体性能的因素,如局部屈曲、楔率、翼缘的宽厚比及腹板的高厚比等。试验结果表明,变截面门式刚架结构的破坏模式为形成3个"屈曲铰"的机构:2个铰位于梁的两个端部,1个位于梁跨中截面薄弱处;该种结构形式延性、耗能能力较差,但由于自重轻,地震作用力小,结构能较好的满足抗震设防要求。     

高层结构钢支撑循环性能的研究和现状

结合国家自然科学基金项目,着重阐述了国内外学者对于钢支撑的研究方法和研究现状,首次提出一种集几何非线性、物理非线性的大变形板壳有限元分析高层建筑中钢支撑循环非线性性能的精确数值方法,并在分析中考虑了累积损伤的影响,取得了满意的结果。     

基于性能的偏心支撑钢框架抗震设计方法研究

偏心支撑钢框架的理想失效模式为每层耗能连梁均屈服,底层柱脚形成塑性铰,传统设计方法基于强度设计理论,很难保证结构的弹塑性受力状态。该文提出了偏心支撑钢框架基于性能的抗震设计方法(PBSD),该方法以结构的目标侧移和失效模式来预测和控制结构的非弹性变形状态,保证偏心支撑钢框架在大震作用下各层连梁均参与耗能,而其他构件仍保持弹性,即偏心支撑钢框架的层间侧移趋于均匀,避免结构薄弱层的出现,便于偏心支撑钢框架的震后修复。依据PBSD方法分别设计了10层K形和Y形偏心支撑钢框架算例,采用静力推覆分析和非线性时程分析验证该设计方法的合理性,分析结果表明：依据PBSD方法设计的偏心支撑钢框架的极限状态接近于理想整体失效模式,即结构非弹性变形主要集中在耗能连梁中发生,且各层连梁均参与耗能,没有薄弱层出现。该方法为偏心支撑钢框架的工程优化设计提供了参考依据。     

高强钢组合K形偏心支撑钢框架弹塑性状态的层剪力分布研究

高强钢组合偏心支撑钢框架结构中耗能连梁作为屈服构件采用普通钢（如Q345）,而非耗能构件采用高强度钢材（如Q460）,高强钢构件不仅有效降低了构件截面、节约钢材、降低造价,而且减弱了偏心支撑结构的刚度,使得层剪力分布状态与传统偏心支撑结构不同。为了研究这种新型结构在罕遇地震作用下的弹塑性层剪力分布状态,依据偏心支撑钢框架结构基于性能的设计方法设计了具有理想失效模式的5层、10层、15层和20层算例,并考虑了近场地震速度脉冲效应和远场地震加速度循环累计效应对结构的影响,采用动力时程分析方法计算结构在罕遇地震水准下的响应,根据结构弹塑性层剪力的平均值,提出了与我国规范相一致的弹塑性层剪力分布模式,并对比了已有的层剪力分布模式,该文建议的层剪力分布模式具有更高的精度,可为高强钢组合K形偏心支撑能量设计方法和塑性抗震设计理论提供参考依据。     

加劲肋宽厚比对钢管-板节点承载力的影响

以实际工程中设有1/4环加劲肋的钢管-板节点进行足尺模型试验和有限元分析,通过改变加劲肋的宽度或厚度,得到增加加劲肋的厚度或宽度均可提高节点的极限承载力,且增加厚度比增加宽度更为有效。研究结果不仅为实际工程的建设提供了参考依据,还丰富了此类节点研究的数据库。     

Y形偏心支撑高强钢框架结构抗震性能

在Y形偏心支撑高强钢框架结构抗震性振动台试验的基础上,建立了试验试件的有限元模型,并验证了分析的正确性。设计了一个9层的Y形偏心支撑高强钢框架结构,以耗能梁段长度、耗能梁段腹板高厚比、高跨比为参数,对9层结构进行了非线性动力时程分析,研究了以上参数对结构抗震性能的影响。研究结果表明,改变耗能梁段长度、高跨比对结构层间侧移、耗能梁段性能、框架柱弯矩、耗能能力均有不同程度的影响,对框架柱轴力、基底剪力无显著影响;改变耗能梁段腹板高厚比对结构耗能能力有影响,对结构层间侧移、耗能梁段性能、框架柱受力、基底剪力无显著影响,并给出了相关设计建议。     

钢结构错列桁架节点构造与设计要点

为了促进钢结构错列桁架体系在我国的工程应用,对钢结构错列桁架体系中桁架选型以及节点构造对结构内力和变形影响作了研究,给出了节点构造详图和工程设计要点建议,这些详图和建议对该体系的设计有一定的参考价值。     

箱形截面钢压弯构件的滞回性能和板件宽厚比限值研究

本文采用自编的双重非线性壳体有限元程序DNSFEM分析了箱形截面钢压弯构件受常轴力、循环弯矩作用时的循环非线性性能,得到了箱形截面钢压弯构件在常轴力、循环弯矩作用下的滞回性能和主要影响因素,并对强震条件下的板件宽厚比限值提出了建议。     

含可更换剪切型耗能梁段-高强钢组合框筒结构静力弹塑性数值分析

提出了一种震后功能可快速恢复的新型结构体系—含可更换剪切型耗能梁段-高强钢组合框筒结构(简称HSS-SFTS)。为研究和比较HSS-SFTS与传统钢框筒结构(简称FTS)的抗震性能,给出了HSS-SFTS的初步设计方法,采用SAP2000各建立一个40层的HSS-SFTS和FTS算例结构,对有限元模型进行静力弹塑性分析。结果表明:HSS-SFTS在罕遇地震性能点处的层间侧移角小于FTS的相应值,结构延性得到有效提升。结构层间侧移角达到抗震规范弹塑性转角限值1/50时,HSS-SFTS中耗能梁段塑性铰处于LS状态,可以满足抗震规范中"大震不倒"的设计理念。承载力极限状态时,HSS-SFTS的层间侧移角沿结构高度方向分布均匀,没有出现明显的薄弱层,且其塑性变形与损伤主要集中于耗能梁段处,具有理想的整体破坏模式。新型结构体系有效改善了传统框筒结构的抗震性能,降低了水平地震作用,使得除耗能梁段外的非耗能构件受损程度减轻,此种新型高层钢结构更易于震后修复与功能的快速恢复。     

基于增量动力分析和人工神经网络计算结构影响系数和位移放大系数

为考察不同的数据处理方式对计算结果的影响,利用ANSYS的瞬态动力分析功能对六层三跨的人字形、V形和SX形中心支撑钢框架进行增量动力分析(IDA).分别采用多项式最小二乘法和人工神经网络原理拟合增量动力分析的数据,得到结构的IDA能力曲线并计算结构影响系数和位移放大系数.结果表明:数据处理方式对结果有一定影响,利用人工神经网络原理进行结构IDA能力曲线的拟合,能够得到更真实的能力曲线.