建筑结构地震灾害中结构型式优化的研究

地震灾害损失很大程度上决定于建筑结构的破坏程度,针对不同建筑结构震害的具体特征,提出了结构型式、震灾损失及工程投资之间关系的一般评价方法,为地震区进行建筑结构型式优化提供一定的理论依据。     

钢结构建筑风灾及防治

风灾对钢结构建筑产生的经济损失居各种自然灾害之首.通过对钢结构建筑在风灾中的破坏形式和原因进行分析,风灾导致破坏的主要原因为瞬时风荷载过大造成围护结构或附属结构破坏、梁柱构件节点破坏、基础向上位移过大及主体结构倒塌破坏等,并提出了在设计时考虑阵风系数、围护结构采用可靠连接、加强柱脚与基础的连接,增加结构整体刚度及加强施工质量管理等防治措施.     

低层建筑抗风设计方法比较与研究

土木工程设计中,最有影响和最易引起工程结构失败甚至破坏的首推风荷载.最近几年风灾严重,尤其是风灾导致的低层建筑损失更是惨重.而国际上发达国家的风荷载规范则在不断变化之中,尤其是对轻型钢结构的抗风设计.因此本文有必要对各国低层轻型钢结构抗风设计方法进行研究.本文分别对中国、日本、美国等国家关于抗风设计方法进行比较,并针对风压系数计算一个实例,最后与风洞试验结果进行对照,对中国抗风设计方法进行研究与探讨.     

爆炸灾后建筑结构性能评价及修复加固研究进展

在爆炸荷载作用下,建筑结构会产生不同程度的损伤,甚至可能发生连续性倒塌。建筑结构性能评价是爆炸灾后重建阶段结构处置与修复加固方式选择的重要依据,是指在爆炸发生之后,考虑建筑爆炸损伤,对建筑结构的残余性能进行分析和评定。经过几十年的发展,建筑结构抗爆研究已经成为一个热门研究方向,许多学者开展了诸多相关研究,但现有研究成果大多为爆炸发生前的防护设计与分析。为了促进该领域更加全面深入的研究,为灾后重建工作提供技术支持,对爆炸灾后建筑结构性能评价涉及的一些关键问题进行详细的介绍与总结,并对可行修复加固技术的相关研究及应用进行总结与评述。经过多年发展,学者们建立了用于结构构件爆炸损伤评估的超压—冲量曲线和残余承载力评估公式,提出了建筑爆炸损伤等级及受灾区域划分方法,并在碳纤维布加固修复钢筋混凝土结构方面积累了丰富经验,但目前关于灾后建筑结构性能评定及修复的研究仍处于起步阶段,距离实际工程应用还有较大差距。     

强风作用下群体民居围护结构破坏特征

为了模拟强风对低矮民居围护结构的破坏,采用蒙特卡洛模拟方法,考虑了群体民居围护结构中不同构件之间的相互作用,各构件的物理属性以及不同风向下群体建筑表面风压系数的变化等影响因素,研究了群体民居在不同风向、不同风速强风作用下的损失程度,分析了建筑面积密度及建筑位置的变化对建筑损失程度和分布的影响.结果表明,强风风向垂直或者平行于屋脊时,建筑损失较小;建筑面积密度越大,屋面瓦及屋面板损失越轻,下游房屋门窗破坏越严重.     

宁夏建筑结构基本风压分析研究

为了减轻风灾,加强建筑结构抗风设计,选取宁夏18个市县历史最大风速资料,利用耿贝尔分布估算了宁夏50a和100a重现期最大风速,通过伯努利方程计算宁夏的基本风压．结果表明。宁夏50a和100a重现期基本风压与最大风速的分布基本相同,均呈“南小北大”型分布;5个主要城市基本风压的最大值均出现在春季,而最小值集中出现在夏季和秋季．在建筑结构抗风设计时应考虑海拔高度的影响,才能保证计算的基本风压值较准确;在春季和冬季应加强抗风措施,可有效地减少风灾损失．     

单层网壳结构的动力破坏指数研究

为了更加有效地反映单层网壳结构的动力响应特征,建立了一种描述单层网壳结构动力破坏程度的新指标--动力破坏指数,并给出了单层Keiwitt型网壳结构对应不同破坏程度的动力破坏指数分界值.在研究地震作用下单层网壳结构各项耗能的计算方法和变化规律的基础上,结合塑性耗能与最大位移建立了动力破坏指数的表达式,并通过对单层Keiwitt型网壳结构进行大量的参数分析,比较了动力破坏指数同位移、塑性杆件数两个指标的对应关系.结果表明,对于存在局部刚度薄弱的单层网壳结构,动力破坏指数的分析结果更加合理.动力破坏指数是进行单层网壳结构动力响应分析的有效指标.     

轻钢结构工业厂房风灾损伤估计与预测

中国是台风频发国家,在台风登陆前对城市各类结构可能发生的损伤程度进行快速预测,对于评价城市防灾减灾能力和灾后应急反应工作能够提供重要依据。针对中国东南沿海城市风灾易损结构之一的轻钢结构工业厂房进行了风灾损伤估计的研究。首先对结构风灾受损原因进行了详细的分析,根据结构破坏特点确定围护构件及连接部位的可靠性为分析重点。台风荷载模型的建立考虑了外风压、风致内压和风致碎片的共同作用。结合规范给出了构件承载力的计算方法,详述了损伤估计的整个流程,划分了厂房结构损伤等级并给出了详细的指标,最后利用0601号台风珍珠实测数据实现了对所建模型损伤估计与预测的全过程。     

基础设施网络系统建筑结构的设防烈度优化决策

针对土木基础设施网络系统,讨论了系统总投入（造价与损失期望之和）的评估方法,建立了结构设防烈度与系统总投入的函数关系,考虑未来损失期望,以系统总投入量最小作为主要优化指标,进行了建筑结构最优高优设防烈度的优化决策,通过将系统优化变量转化为较少的离散变量,减轻了优化工作量。     

基于健康监测数据和贝叶斯网络的结构失效概率评估

基于健康监测数据和贝叶斯网络(BN)，提出结构体系失效概率的实时评估方法，用于结构整体安全状态的动态评价.根据结构响应监测数据建立贝叶斯动态线性模型(BDLM)，估计结构荷载效应的概率分布，同时结合结构抗力分布，计算构件的时变可靠指标；根据结构主要失效模式构建贝叶斯网络，以描述构件失效与结构整体失效间的依赖关系；通过贝叶斯网络的概率递推从构件可靠指标求得结构体系失效概率，实现结构整体安全状态的量化评估.利用三杆桁架模型的数值模拟数据和某单层网壳结构静力破坏试验过程的实测数据对该方法进行验证.结果表明，所提出的结构失效概率评估方法较好地量化了结构的安全状态，并成功预警了结构体系的破坏.     

基于计算流体方法对建筑物风场分布

为了对建筑物整体风场进行定量定性分析,为建筑物设计提供参考和依据,利用计算流体力学构建了建筑物的风场模型,并对行人舒适性进行了评估.建立了单一建筑、多建筑及城市综合体风场的CFD模型,并将模型计算结果与风洞试验进行对比,验证模型的正确性和可行性.对比不同湍流模型计算结果,得出了不同情况下最优湍流模型.试验研究发现,标准RSM模型适用于计算单一建筑和小群建筑风场分布,而对于城市综合体风场的计算则以RSM-壁面反射模型为最优.本研究为通过模拟计算定性、定量评估建筑物周围风场提供了依据.     

低层冷弯薄壁型钢房屋振动台试验及有限元分析

为研究低层冷弯薄壁型钢房屋在地震作用下的动力特性,对一个原大的三层冷弯薄壁型钢房屋模型进行了振动台模拟地震试验;根据试验结果分析了该结构体系在地震作用下的破坏特征和动力特性,应用有限元分析程序建立了简化模型,并对模型结构进行了计算分析;最后对该结构体系的研究方向和结构设计提出了建议。结果表明：位移反应的计算值与试验值吻合良好,该结构体系是一种理想的新型抗震结构体系。     

新型抗风耗能装置在低矮房屋中布置方式的风洞试验研究

针对低矮房屋受台风作用极易损坏的问题,提出一种在低矮房屋上安装新型抗风耗能装置的防护方法。为寻求新型耗能装置的最优布置方式,使耗能装置效用最大化,针对将装置安装在双坡屋盖边缘、屋脊以及联合导流板工作等6种安装工况,通过风洞试验,研究抗风装置系统对屋面峰值风压和平均风压的影响,并对6种工况进行数值模拟分析,数值模拟结果与风洞试验一致。进行了耗能装置几何参数的优化研究,探讨了叶尖速比、叶轮根部安装角和叶根对叶尖扭角对耗能系数的影响。研究表明：安装耗能装置能有效预防屋面受风损坏;在迎风侧屋檐上部,结合导流板与抗风装置联合工作的方式能显著降低负风压对屋面结构的不利影响,这种安装方式在任一风向角下都显著降低了屋面平均风压系数极值（包括迎、背风面）,降低幅度可达40%。     

基于改进三阶段法的隧道下穿建筑风险评估

对地铁隧道施工可能引起的沿线建筑损伤进行风险评估具有重要意义,如何兼顾效率和准确性是隧道下穿建筑风险评估中的一个难题。提出一种改进的三阶段建筑损伤评估方法,在前两个阶段同时从隧道开挖对建筑的危害性和建筑自身的易损性两个角度对隧道下穿建筑的风险进行初筛,在第3阶段对隧道下穿建筑的风险进行多指标详细评估。在风险初筛中,用Peck经验公式和极限拉应变法评估隧道开挖对建筑的危害性,将建筑完损程度和建筑物理特征作为建筑易损性评估的依据。在建筑损伤风险详细评估中建立三维有限元数值模型,并选取多个控制指标综合评估隧道下穿引起的建筑损伤风险。以某盾构隧道下穿砌体建筑工程为例,应用改进三阶段法验证所提方法的合理性,结果表明引入易损性评估作为风险初筛的另一依据可以有效避免低估风险。对比评估结果与实测结果的可知,改进三阶段法能较为准确地评估隧道下穿建筑的风险。     

下击暴流作用下低矮建筑风荷载大涡模拟

采用大涡模拟方法,研究非稳态雷暴风作用下低矮建筑的风荷载特征,分析下击暴流的不同发展阶段中建筑物所在的径向位置、屋面坡度和风向角等参数对建筑风荷载的影响. 结果表明：下击暴流各发展阶段风荷载效应差异显著,当气流冲击地面后形成的首个环形涡掠过建筑时,建筑表面风荷载最大;当建筑物处于不同径向位置时,环涡经过建筑物形成的瞬态风压与同样位置处稳态射流作用下的风压差异较大;屋面坡度对迎风面风压系数分布影响较小,但对迎风侧屋面风压系数分布的影响非常显著,随着屋面坡度的增大,迎风屋面风压系数由负值逐渐变为正值;建筑物迎风前沿角部区域的风压系数受风向角的影响较为明显,在所测试的工况中,风向角为45°时影响最为显著.     

川西地区农村民居建筑物震害调查与分析

针对目前广大农村民居自建房屋仍然存在很大的抗震设防缺陷的问题,通过对川西地区典型农村民居建筑物震害情况的实地考察,分析了不同构造类型的农村民居建筑物的破坏特征,归纳了各类农村民居建筑物的震害原因,探讨了各类构造类型的建筑物在抗震设防方面存在的问题,并提出了有效的防震措施。研究结果为今后农村民居建筑物的抗震设防工作提供了理论依据与解决措施。