基于混合消能减震技术的组合结构独柱高架站台抗震性能研究

结合高性能组合结构形式以及混合消能减震体系的双重技术优势,研发了适用于独柱长悬臂式高架站台结构的抗震体系。采用有限元分析软件MSC.MARC分别对该体系进行了强震作用下的静力弹塑性分析和动力弹塑性时程分析。分析结果表明基于MSC.MARC二次开发的纤维模型和采用宏观本构的一维非线性弹簧模型能高效准确地模拟站台结构的非线性动力特征以及损伤破坏规律。混合消能减震技术可显著提高结构的刚度和承载力,在降低主体构件耗能的同时增强结构的整体耗能能力。在体系层面,混合消能减震技术可明显改善结构刚度分布不均匀带来的不利影响,有效地降低结构的整体变形和层间位移角;在构件层面,消能减震体系能减少或避免主体构件的出铰,有效地降低主要承重构件的截面应力水平,降低悬臂梁所承受的扭矩。值得注意的是,在混合消能减震体系中,由于结构的各个薄弱环节均得到了加强,未受到消能减震构件保护的其他结构构件的地震响应可能会被放大。     

框架中钢-混凝土组合梁等效弯曲刚度分析

框架体系中钢-混凝土组合梁在竖向荷载作用下的弯矩分布与其端部受到的转动约束条件密切相关,而在不同方向的弯矩作用下钢-混凝土组合梁截面的抗弯刚度又差异显著,要准确计算竖向荷载作用下组合梁的等效弯曲刚度必须充分考虑与其相连的梁柱变形对其端部产生的转动约束刚度。为此,采用分段刚度建立了框架中组合梁在竖向荷载作用下的等效刚度理论模型,以考虑不同梁端转动约束刚度和楼板开裂前后截面特性差异对组合梁等效刚度的影响。基于该理论模型进行大量参数分析,识别了影响组合梁等效弯曲刚度的两个关键参数：转动约束刚度与组合梁开裂后截面线刚度比和梁开裂前后截面刚度比,得到了随梁端转动约束刚度变化的组合梁在竖向荷载作用下等效弯曲刚度的计算式,在框架设计时可方便地用于组合梁的变形和内力计算。对比讨论了建议算式和现有公式的计算精度,并通过结构体系的非线性全过程分析对建议算式的合理性做了进一步的验证。理论分析和设计方法表明,组合梁在竖向均布荷载作用下的负弯矩区长度和等效弯曲刚度随梁端转动约束刚度变化显著,必须在设计中准确考虑。     

二次曲线拱的稳定问题

本文针对二次曲线拱的稳定问题，采用具体的算例，运用有限元软件进行模态分析，判定其失稳的条件以及相应的失稳形式，从而对拱的稳定性产生理性和感性双重认识。     

清华附中郑东学校体育馆大跨度楼盖结构设计与分析

以清华附中郑东学校体育馆为例,对预应力空心楼盖、预应力混凝土梁板楼盖、钢桁架+混凝土板楼盖及钢-混凝土组合梁楼盖等常见大跨度楼盖结构进行对比分析,并对设计要点进行论述。详细介绍了综合训练馆楼盖采用钢-混凝土组合梁大跨度楼盖和篮球馆楼盖采用钢桁架+现浇混凝土板大跨度楼盖的设计方法。针对大跨度楼盖结构存在的舒适度和振动问题进行论述,并分别提出验算及振动控制方法。     

大跨度曲线组合结构人行天桥设计与振动特性分析

以珠海市情侣路香炉湾城市阳台项目为背景,对大跨度曲线钢-混凝土组合结构人行天桥进行分析与设计,介绍了异型复杂人行桥采用多重调谐质量阻尼器(MTMD)进行人致振动响应控制的方法。首先利用通用有限元软件ANSYS,建立了全桥空间精细化有限元模型,然后合理设计全桥的施工工序并在有限元程序中定义了相应施工阶段,分析了组合桥在施工全过程及正常运营阶段的受力性能。采用避开敏感频率和限制结构动力响应的方法对人行天桥进行了舒适度分析,并按照国内外规范对结构人行舒适度进行评估,进而提出了增设多重调谐质量阻尼器进行人致振动控制的方案。结果表明：设置MTMD可有效控制曲线人行桥结构的人致竖向振动响应。     

国土空间规划体系中 控制性规划的生态拓展——以北京市门头沟区为例

The current reform of China’s territorial spatial planning system is with profound expectation. Key to the implementation of spatial plans, regulatory detailed planning needs an improvement in preparation methods, indicator systems, coordination, and feasibility, etc. More work is urgently needed to make up the deficiencies of land use regulation and ecological restoration of territorial spaces. This paper devises methods for the ecological extension of regulatory planning with the theory of ecological security pattern. With Mentougou District in Beijing as a case study, this paper demonstrates the methods and roadmaps for ecological extension through land use control and community control and management. By analyzing the conflicts of ecological security and construction activities with a balancing mechanism, this study improves ecological control zoning and formulates regulatory principles and indicators. A thoughtful paradigm of preparation methods for the ecological extension of regulatory planning thus comes into being, which would offer references for the implementation and precise regulation of territorial spatial planning in China’s era of Ecological Civilization.     

竖向承重与水平抗侧相分离的组合框架-剪力墙结构体系抗震性能研究

为提高传统钢结构体系在住宅产业化应用中的标准化程度、装配化效率以及安全性能，提出了竖向承重与水平抗侧相分离的组合框架-剪力墙结构体系，并对其抗震性能进行了分析与评价。以某高层住宅楼工程为结构方案原型，基于多遇地震作用下弹性层间位移角相同的控制标准，分别按传统组合框架-剪力墙结构体系和按竖向承重与水平抗侧相分离的组合框架-剪力墙结构体系设计了两种结构方案，并建立了相应的有限元模型。采用静力弹塑性推覆方法，对两种体系在设防地震和罕遇地震作用下的变形和受力特征进行了对比分析，通过结构层间变形、关键构件损伤状态以及安全系数等指标对体系抗震性能进行了综合评估。分析结果表明：竖向承重与水平抗侧相分离的组合框架-剪力墙结构体系在地震作用下的侧移模式呈弯曲型，推覆过程中结构塑性铰主要出现在底层柱端，而传统组合框架-剪力墙结构体系侧移模式呈弯剪型，塑性铰主要出现在梁端；选取的两种剪力墙损伤判断标准均可用于准确判断两种结构方案的极限状态；在相同弹性层间位移角控制标准下，竖向承重与水平抗侧相分离的组合结构体系设计方案安全系数指标值更高，在地震作用下具备更高安全储备。     

大跨度钢-混凝土组合人行天桥舒适度分析

采用调整结构自振频率和限制加速度响应相结合的方法,对惠州市大亚湾大跨度钢-混凝土组合人行天桥进行了人行舒适度分析。基于通用有限元程序MSC-MARC二次开发的子程序,建立组合人行天桥的纤维模型。利用FORCDT子程序描述随时间和空间变化荷载的功能,模拟了不同人行激励工况,按照各国规范中验算人致振动响应的方法,对人行天桥舒适度进行综合评估。通过加速度时程计算,对比分析阻尼比、积分步长、结构质量、人行荷载模式以及桥梁支座处弹簧节点构造等因素对结构动力响应的影响。分析结果表明：该钢-混凝土组合大跨人行桥能够满足各规范对人行舒适度的检验要求,同时在桥梁支座处设置弹簧连接,可使结构加速度响应降低14%,支座反力减小54%,可有效控制结构的人致竖向振动响应。     

传统纤维模型的一些新发展

纤维模型是结构体系模拟技术发展中的重要里程碑,它具有简单、高效、通用的特点,近年来得到了广泛应用,但其基本假定决定了其在许多结构体系关键效应的模拟方面存在显著缺陷。该文综述了研究团队近7年来针对若干体系计算的关键难点对传统纤维模型进行的大量改进和发展工作。首先在通用有限元程序MSC.MARC平台上开发完成了传统纤维模型并将其拓展至组合框架结构的模拟。随后针对四个体系模拟的关键难点,包括组合框架的楼板空间组合作用、核心筒连梁的非线性剪切和滑移效应、构件端部锚固纵筋滑移效应和钢筋混凝土梁柱构件开裂全过程行为,在对机理和规律充分研究的基础上,分别提出了考虑楼板空间组合作用的纤维模型、考虑剪切和滑移非线性的连梁纤维模型、考虑端部锚固纵筋滑移效应的纤维模型和裂缝宽度全过程定量预测的纤维模型等四个新型纤维模型。这些模型既保持了传统纤维模型的优点,同时能够较准确地考虑上述复杂效应,模拟结果得到了大量试验数据和精细有限元的充分验证。基于上述成果,团队同时开发了一套涵盖钢筋混凝土结构、钢结构以及组合结构等工程常用结构形式的非线性分析程序COMPONA-MARC,为结构体系的精细化模拟提供了强大的平台和工具。     

基于生物量的土地整治生态承载力分析——以阜平县荒山改造项目为例

当前,土地整治工程多以最小化工程造价、最大化出地为目标,忽视场地生态承载力。对场地生态承载力进行定量分析,可促进土地整治工程考虑经济效益的同时兼顾生态保护。本研究基于河北省保定市阜平县某待整治荒山区域的植被群落调研、卫星影像和已有生物量数据,对比土地整治方案与荒山区域生物量,判断方案可行性。结果表明:NDVI植被指数的二次曲线回归模型为生物量最优拟合模型,可用于反演场地生物量;待整治荒山区域可稳定维持的生物量为2.366kg/m~2,低于土地整治方案作物种植周期内需维持的生物量2.574kg/m~2,这将导致环境进一步恶化和生态系统不可持续。