钢管混凝土Y形柱非线性有限元分析及试验对比研究

以北京市某地铁车站Y形钢管混凝土柱为工程背景,在对其进行拟静力试验的基础上,利用大型通用有限元软件Abaqus对缩比试验模型进行建模和分析,并将计算模型得到的骨架曲线、柱底应力和应变、Y形铸钢部分应力与试验结果进行对比分析,得到结论:1)模拟计算结果与试验结果基本吻合,有限元模拟有一定的可靠度,可为实际设计及施工提供参考,也可为以后研究提供借鉴。2)根据结果推测,柱底仍是试件最薄弱部位。3)提出扩大模型范围研究,对结构进行设计优化和通过等效简化模型来提高其精确度的展望。     

钢支撑-混凝土框架动力非弹性扭转机理与抗扭设计研究

通过钢支撑-混凝土框架振动台试验研究了钢支撑失稳或其他构件损伤后引起的扭转突然增大问题,即非弹性扭转问题,结果表明钢支撑受压失稳或失效是导致此类结构出现非弹性扭转的重要原因。基于试验结果,分析了钢支撑失稳或失效导致结构非弹性扭转突增的机理;同时建立了设有偶然偏心的有限元模型算例并进行非线性分析,验证了在增加构件数量的条件下该类结构仍存在非弹性扭转突增问题,表明即使是对称结构,在普通钢支撑发生受压失稳及其反向受拉过程中,也会产生非弹性扭转及其突然增大现象。试验和案例分析均表明类似的现象,即在相同加载及偏心条件下纯混凝土框架非弹性扭转虽然存在,但其突然增大值比钢支撑框架结构要小;设置防屈曲支撑抗扭效果显著,优于设置钢支撑的混凝土框架和纯混凝土框架。建议工程设计中设置防屈曲支撑,可有效减控混凝土框架非弹性扭转危害;通过设置质量偏心,对钢支撑-混凝土框架结构进行强震下非弹性扭转响应分析,并在设计上对其最大值加以限制。     

钢支撑动力屈曲致扭机理及BRB减扭机理的研究

研究了钢支撑混凝土框架结构侧移和扭转地震响应的特点,揭示了在反复加载过程中钢支撑动力屈曲会对抵抗扭矩产生影响,使结构塑性铰状态发生非均衡性变化从而导致非弹性扭转的过程。运用达朗贝尔原理研究了钢支撑屈曲使结构产生惯性力、惯性扭矩并出现非弹性扭转突增的致灾机理,并通过振动台试验、有限元非线性分析对类似性能加以验证。对比研究了防屈曲支撑对结构的抗扭效果,以及阻断结构发生非弹性扭转突增的工作机理。最后针对设计上将普通钢支撑作为中心支撑混凝土框架结构第一道抗震防线的保障条件、设置防屈曲支撑减控非弹性扭转的技术保障措施等提出了建议。     

钢支撑-混凝土框架动力非弹性扭转机理与抗扭设计研究EI北大核心CSCD

通过钢支撑-混凝土框架振动台试验研究了钢支撑失稳或其他构件损伤后引起的扭转突然增大问题,即非弹性扭转问题,结果表明钢支撑受压失稳或失效是导致此类结构出现非弹性扭转的重要原因。基于试验结果,分析了钢支撑失稳或失效导致结构非弹性扭转突增的机理;同时建立了设有偶然偏心的有限元模型算例并进行非线性分析,验证了在增加构件数量的条件下该类结构仍存在非弹性扭转突增问题,表明即使是对称结构,在普通钢支撑发生受压失稳及其反向受拉过程中,也会产生非弹性扭转及其突然增大现象。试验和案例分析均表明类似的现象,即在相同加载及偏心条件下纯混凝土框架非弹性扭转虽然存在,但其突然增大值比钢支撑框架结构要小;设置防屈曲支撑抗扭效果显著,优于设置钢支撑的混凝土框架和纯混凝土框架。建议工程设计中设置防屈曲支撑,可有效减控混凝土框架非弹性扭转危害;通过设置质量偏心,对钢支撑-混凝土框架结构进行强震下非弹性扭转响应分析,并在设计上对其最大值加以限制。     

两种支撑体系混凝土框架动力性能试验研究

通过振动台试验研究了钢支撑-混凝土框架和防屈曲支撑-混凝土框架结构模型的动力性能.对比研究了设置这两种支撑体系的混凝土框架结构的动力特性、动力放大效果、结构损伤状态.研究表明防屈曲支撑-混凝土框架结构在罕遇地震下的抗震性能优于钢支撑-混凝土框架结构在设防地震下的抗震性能.     

基于改进Bouc-Wen模型防屈曲支撑的参数识别

为了对“改进Bouc-Wen模型”进行深入研究,提出了该模型的参数拟合方法,并实现了二次开发程序.对30根防屈曲支撑试验的滞回曲线数据进行了参数回归与分析,给出模型参数的变化趋势、波动范围、统计平均值.为了给改进Bouc-Wen模型的应用提供参考,给出了参数取值的建议.应用Abaqus软件中的材料用户子程序(UMAT)的二次开发接口,使“改进Bouc-Wen模型”得以在有限元软件中应用.     

某大型火力发电厂主厂房抗震性能分析

为研究常规钢支撑-框排架结构在高烈度地区的抗震性能, 进行了缩尺比例为1∶20的振动台试验, 研究了结构的频率、层间位移角、地震动峰值加速度放大系数以及结构损伤分布等情况.采用ABAQUS有限元软件建立了相应的缩尺有限元模型, 对试验结果进行了验证, 并对结构薄弱部位进行了加固分析.试验与有限元分析结果表明: 在8度罕遇地震作用后, 钢支撑-框排架结构频率退化较小, 结构顶部存在鞭梢效应, 层间位移角满足规范要求, 损伤主要集中在结构第5层沿纵向布置的钢支撑, 加强该层支撑后有效缓解了结构损伤分布.

     

带支撑的无楼板钢框架单元抗震性能

为解决大型工业厂房钢支撑无楼板钢框架结构单元抗震性能不佳的问题,通过试验和数值模拟研究其抗震性能和破坏机理.设计制作了1∶4模型试件,进行静力反复加载试验和非线性仿真计算与分析.通过与试验结果对比和分析,验证有限元建模的合理性.在此基础上研究支撑焊接缺陷对框架承载力和延性的影响,分析钢支撑无楼板钢框架单元中横梁刚度对结构单元抗震性能的影响,揭示支撑和框架协同工作机理,对结构设计提出改进建议.     

日本兵库县南部地震震害综述

该文对一种新型自复位装配式预应力钢框架体系进行理论分析,主要从钢绞线索力、自复位节点受力变化过程的各个状态进行分析阐述,推导出初始转动中心位置、钢绞线变化长度、钢绞线索力及不同状态下外荷载的理论计算公式;通过分析自复位节点理论滞回曲线及自复位框架荷载-位移曲线,进一步推导出自复位节点耗能系数与节点开口前后框架刚度比值的理论计算公式,并对荷载-位移曲线中每段过程进行分析说明;将自复位框架试验中的节点开口荷载、耗能系数、自复位节点开口前后框架刚度比值与理论计算值进行对比,结果表明试验值与理论值基本相等,故理论分析是合理的,能够很好地预测和解释试验现象及结果,且理论公式具有较高的精确性,可为后续工程应用提供理论基础。

     

设置RB和BRB的钢框架工业厂房无楼板结构单元抗震性能试验研究

为解决大型工业厂房中因功能需要某些交叉支撑框架无楼板结构单元抗震性能不佳的问题,以某电力厂房纵向某3层框架局部为研究单元,设计制作两榀结构试件,其中一榀为设置普通工字型截面钢支撑的试件(F-RB),另一榀为设置防屈曲支撑的试件(F-BRB).分别对其进行静力反复加载抗震试验,对比分析两榀结构的抗震性能,包括水平荷载-框架层间位移滞回曲线、骨架曲线、等效刚度、等效黏滞阻尼比等,研究2种支撑的变形和破坏特点.研究表明,在较大层间位移角及横梁变形失效情况下,F-BRB的抗震明显优于F-RB结构且耗能稳定.无楼板横梁对于发挥结构抗震和消能减震性能不利,建议在横梁设计时要考虑到支撑失效后仍具备传递水平荷载的功能.