框架网格划分对钢筋用量的影响

针对如何节省钢材的问题,提出优化钢筋混凝土框架结构单位面积配筋量的方法.主要技术路线是探索板、梁尺寸及柱数目变化对构件内力分布和配筋量的影响.具体内容是将一个纵、横向长度给定的矩形建筑进行纵向长度均匀网格划分（每个网格线交点设有一根柱子）,每种划分得到n个面积相同的网格.一般随着n的增大板配筋变小,梁与柱的配筋则增加,n将存在一个数值,使板、梁和柱的总体配筋量达到极值.模拟一层钢筋混凝土框架结构,分别对板、梁、柱的配筋进行配筋公式推导,得到n与三个构件配筋体积V的函数关系,并进一步转换成单位面积配筋量m与n的关系.以n为优化变量,利用Matlab获得函数变化及最小值,最后通过具体案例进行了演示.     

配筋砌块剪力墙结构的内力与配筋计算方法

如何高效、准确地对配筋混凝土砌块砌体剪力墙这一新型结构体系进行内力分析与配筋计算成为目前受关注的问题,也是其推广、发展的关键环节.基于该结构体系的受力性能特点,提出采用SATWE结构计算软件与EXCEL编程手段相结合方法分析结构内力并计算墙体配筋.在墙体厚度录入、计算参数的设置等方面进行了不同方法的对比.结果表明:直接输入砌块墙体厚度,并对连梁刚度折减系数给予适当提高后,可使SATWE内力计算结果更好地反映配筋砌块剪力墙结构实际情况;将SATWE输出文件转化为电子数据表格,利用EXCEL软件编制墙肢和连梁的配筋程序,简化了墙体配筋的计算工作量.在数十栋中高层配筋砌块剪力墙结构中得到应用与验证.     

抗滑桩设计参数的敏感性分析

利用自编程序ASP1.0,对滑坡的物理力学参数、桩截面型式及截面尺寸等对桩的锚深、内力、配筋量的影响进行了定量计算分析,结果表明:滑床土的内摩擦角φ对桩锚深、内力和配筋量的影响较大,桩锚深、内力和配筋量对φ变化很敏感;桩锚深、内力和配筋量对滑床土粘聚力c的变化相对不敏感;桩锚深对地基系数m的变化相对不敏感,而内力及配筋量则受m影响较大;滑坡的推力对桩的锚深、内力及配筋量影响显著,近似成线性关系,当过大的锚深导致施工困难时,单靠增大桩宽的方法来减小锚深是不经济的,而应通过调整桩距、削坡、改变桩截面等综合措施予以实现;同一滑坡条件下,空心抗滑桩一般是最经济的桩型.     

荷载分项系数调整对砌体结构设计的影响

为了确定《建筑结构可靠性设计统一标准》（GB 50068）征求意见稿中的荷载分项系数调整对砌体结构设计安全性和材料用量的影响,以《砌体结构设计规范》（GB 50003–;2011）中的无筋砌体和配筋砌体构件为研究对象,通过综合安全系数法和可靠指标法,分别计算荷载分项系数调整后砌体结构设计安全度的变化幅度.计算无筋砌体构件的横截面积增率和配筋砌体构件的配筋量增率,得到砌体结构设计材料用量的变化幅度.结果表明,荷载分项系数调整使砌体结构设计的综合安全系数提高5%,可靠指标提高5%~6.5%,无筋砌体构件的砌块材料用量提升6%~8%,配筋砌体构件的配筋量提升10%~23%.     

单跨配筋砌体框支转换梁的有限元分析

针对常用材料和构件几何尺寸进行正交设计,用三维实体单元建立单跨配筋砌体框支转换梁结构的三维实体分析模型,运用ANSYS程序对其进行有限元分析,得到设计控制截面的内力数据并进行了直观分析和方差分析,摸清配筋砌体框支转换梁结构的受力特点和影响内力的主要因素,由回归分析给出内力近似计算公式. 更多还原     

基于地基土压缩理论的桩筏基础外挑筏板内力简化计算方法及应用

针对桩筏基础外挑筏板内力计算复杂的现状，提出一种简化计算方法。该方法基于地基土压缩理论，在一定的基本假定条件下，利用地基土沉降与筏板底部受力之间存在的关系，建立筏板底部均布荷载系数计算公式；结合筏板顶部均布荷载系数计算，在荷载叠加原理下得到筏板等效均布荷载系数；进而利用结构力学的基本公式，建立外挑筏板内力与筏板以下各层土体压缩量之和的简化计算公式。将该简化计算方法应用于某桩筏基础外挑筏板，验算在规范允许的最大沉降量下外挑筏板的受力状态，并判断其配筋是否满足要求。结果表明，该简化计算方法简单实用，可为类似工程提供参考。     

基于有限元分析的地下洞室非杆件结构配筋

基于有限元分析的应力图形法配筋,有限元分析与配筋过程相对独立,对复杂结构有很强的适应性.首先对问题域进行弹塑性损伤有限元分析,再由结点应力插值生成问题域内应力场,对配筋段自动生成配筋截面,利用插值应力场在截面上插值和积分以计算内力,结合结构形体与受力对应力、内力进行修正,基于内力结果在配筋截面上进行配筋计算,最后利用AutoCAD绘图接口输出图形.该方法高效、精确,方便了地下洞室复杂结构的配筋.     

核电站工业水池的地震反应分析

目的 探索核电站工业水池作为抗震物项进行动力计算时的内力分布规律及其危险工况,为工业水池合理截面设计及配筋方案提供技术支持.方法 基于大型有限元商业软件开发了工业水池构筑物进行地震反应分析的编码程序,该程序考虑了土-结构动力相互作用,并以黏弹性边界模拟无限地基的影响.结果 依据材料力学平截面假定实现了ANSYS三维实体单元应力到内力转化,得到了各种荷载工况作用下工业水池后墙弯矩最大值为101.8 kN·m,相对于反应位移法的计算结果小17％,并通过统计最大内力包络确定了工业水池的危险工况为空水状态与SL2地震波共同作用.结论 笔者确定出危险工况下最不利内力的方法比较准确且简单明了,易于工程设计应用.     

某地下室筏板柱下墩的优化设计

本文以带柱下墩的平板式筏板基础为例,在进行某地下室筏板柱下墩有限元分析时,利用地质勘察报告中的参数计算基础实际沉降,从而反推等效基床系数K,结合K值采用弹性地基梁板法对筏板进行有限元分析。同时对该基础采用倒楼盖法进行有限元分析,就这两种方法计算得到的配筋进行比较,并在保证一些参数不变的前提下,观察柱墩厚度的变化对筏板内力分布和配筋的影响。分析表明,适当增加柱墩厚度能优化筏板的配筋。     

剪切破坏的配筋砌块剪力墙失效判定准则

为建立基于受力状态的剪切破坏配筋砌体剪力墙的失效判定准则,以低周往复荷载作用下发生剪切破坏的290 mm厚配筋砌块剪力墙试验数据为基础,推导结构受力状态与外荷载之间的关系并给出相应的计算公式,通过分析构件在不同受力阶段的破坏机理,引入构件基于受力状态承载能力包络线的概念及相关计算方法.结合承载能力包络线与结构受力状态-荷载关系曲线,建立构件基于受力状态的失效判定准则,从而确定其开裂、失效和极限荷载.与试验的对比分析表明,本文建立的准则能够准确预测剪切破坏配筋砌块剪力墙的开裂、失效和极限荷载.该准则为结构分析和墙体失效荷载的确定提供了一种全新的途径,并拓展了试验数据的应用途径.     

Multi-factor sensitivity analysis of shallow unsaturated clay slope stability

An unsaturated clay slope, with various sloping angles and a thickness of 14 m, consists of backfill, slope soil and residual soil. Slide interfaces were determined by geophysical approaches and the original slope was reconstructed. Sub-slope masses were classified based on the varieties of sloping angle. A force recursive principle was proposed to calculate the stability coefficient of the sub-slope masses. The influencing factors such as sloping angle, water content, hydrostatic pressure, seismic force as well as train load were analyzed. The range and correlation of the above-mentioned factors were discussed and coupled wave equations were established to reflect the relationships between unit weight, cohesion, internal frictional angle, and water content, as well as between internal frictional angle and cohesion. The sensitivity analysis of slope stability was carried out and susceptive factors were determined when the factors were taken as independent and dependent variables respectively. The results show that sloping angle, water content and earthquake are the principal susceptive factors influencing slope stability. The impact of hydrostatic pressure on slope stability is similar to the seismic force in quantity. Train load plays a small role in slope stability and its influencing only reaches the roadbed and its neighboring slope segment. If the factors are taken as independent variables, the influencing extent of water content and cohesion on slope stability can be weakened and train load can be magnified.     

桩周土及桩间距对桩基地震反应的影响

用整体动力有限元方法分析桩周土及桩间距对桩基地震反应的影响。在土体侧向的边界节点处用弹簧并联阻尼器来进行模拟；在土体平面应变单元和桩体梁单元连接处，用补充约束方程的方法进行节点耦合，使2种不同类型单元满足连续条件。结合典型工程实例选择桩、土、结构及荷载参数，重点研究了上层软土厚度的变化、软土地质参数的变化及桩间距的变化对桩基地震反应分析的影响。当上层软土的厚度达到一定值时，在土层软硬分界处桩身的内力将达到最大值。当上层土体更为软弱时，在土层软硬分界处桩身的内力会有较大的增加。桩间距适当减小时桩身的峰值内力会减小。     

采动区钢框架结构柱脚的内力变化规律

以煤矿采动区采动过程地表的动态变形规律为基础,采用有限元软件模拟了地表钢框架结构柱脚在整个地表动态变形过程中的内力变化规律.分析了柱脚内力与地表变形之间的关系及其柱脚最大内力值对应的地表位置,并将地表变形引起的框架结构柱脚附加内力和初始内力值进行对比,结果表明抗采动钢框架结构柱脚设计应当考虑附加内力的影响.     

新型矩形钢管混凝土柱节点轴压传力机制研究

针对在矩形钢管混凝土柱楼层节点区钢管内设置分配梁和内环肋这种节点新形式,研究分析该设置传力构件的矩形钢管混凝土柱轴压荷载作用下的受力机理,揭示其能有效协调钢管壁与内部混凝土的变形与受力,迫使钢管壁与内部混凝土共同承受外荷载的功效.试验验证表明,节点设置传力构件改善了矩形钢管混凝土柱的受力性能,在此基础上提出了传力构件分配梁的设计方法.     

钢框架结构的节点设计与应用

钢结构的抗震设计应符合"强节点弱构件、强柱弱梁、强焊缝弱钢材"的"三强"设计原则.连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一,"三强"设计原则中有两条涉及到节点的设计.根据《建筑抗震设计规范》第8.2.8条的规定,对钢结构构件连接应按地震组合内力进行弹性设计,并进行极限承载力计算.楼板与钢梁之间的连接也是节点设计的一个关键,可靠的连接能保证楼盖的整体性,从而有效地传递和分配地震作用.对于节点域不满足规范要求的,可以采取构造措施加强节点域.在结构分析前,就应对节点的形式有充分思考与确定,最终设计的节点与结构分析模型应与使用形式完全一致.     

CFRP索和钢索斜拉桥地震响应分析与抗震验算

为了研究碳纤维增强复合材料（CFRP）索和钢索斜拉桥在地震响应和抗震性能方面的差异,以苏通长江公路大桥为参考建立了有限元动力学模型。采用等轴向刚度准则进行钢索和CFRP索的替换,利用时程分析法比较了不同索斜拉桥的地震响应值,并进行了抗震验算和评价。结果表明：相对钢索斜拉桥,CFRP索斜拉桥的自振频率有明显提高,位移和内力地震响应值减小,响应衰减较快,且抗震性能优势明显,其原因是CFRP索斜拉桥自重轻、索桥耦合振动的概率小、索的材料阻尼大等;所得结论可为CFRP索在大跨斜拉桥中的应用提供参考。     

一种均匀黏性土黏聚力计算方法

黏聚力是黏性土的重要力学性能参数,土的密度、孔隙比是影响黏聚力的重要因素,但密度、孔隙比变化时土的黏聚力难以估算。作者依据固体颗粒分子吸引力理论,研究了均匀黏性土黏聚力随孔隙比及干密度的变化规律。以颗粒均匀的黏性土为研究对象,将土体简化为由土颗粒与粒间孔隙2个部分、依靠土颗粒间吸引力连接而成的整体,将黏聚力简化为单位面积上土颗粒间吸引力的合力;基于此,提出均匀黏性土孔隙结构模型,推导了土颗粒净距与土体孔隙比的函数关系,分析了土颗粒净距随孔隙比的变化规律。根据Lifshitz固体颗粒分子吸引力理论,建立了均匀黏性土黏聚力与干密度、孔隙比之间的函数关系,据此提出一种考虑密度、孔隙比变化的均匀黏性土黏聚力计算方法。通过均匀细粒土的直剪试验测得了不同含水量下的黏聚力,将理论计算结果与直剪试验结果相对比,验证了所提黏聚力计算方法的合理性。结果表明：均匀黏性土颗粒净距与孔隙比正相关,但随孔隙比增大,其对土颗粒净距的影响逐渐减小;黏聚力与干密度正相关,与孔隙比负相关,且随干密度的增大,其对黏聚力的影响更加显著。     

水平加强层对超高层钢框架-支撑结构的影响

超高层钢结构体系设计中,为提高结构的整体刚度,通常沿高度方向设置一道或多道水平加强层,而水平加强层的设置对其抗震性能有较大的影响.利用ANSYS有限元计算软件,分析了设置水平加强层后超高层钢框架-支撑结构地震响应.通过32层结构模型的6种不同设置加强层的方案比较,研究了加强层的数量对结构的侧向刚度、地震作用下构件内力以及内筒和外框架水平层剪力分配的影响.以68层的武汉国际证券大厦为例进行验证,用振型分解反应谱方法方法分析了常遇地震作用下的结构响应,对水平加强层的运用有借鉴价值.     

矩形钢管混凝土柱力学性能非线性有限元分析

为了更好地研究矩形钢管混凝土柱的力学性能,在以往试验和理论研究的基础上,提出一种适用于任意截面形状的三节点八自由度单元模型.结合混凝土和钢材的本构关系建立了非线性有限元模型,用于对单调和反复加载受力方案进行计算分析.对包括纯弯、轴压、偏压和低周反复荷载等多种受力模式下的矩形钢管混凝土试件进行计算,并与试验结果进行比较,两者较为吻合,证明所提出的非线性有限元分析方法可以较好地模拟矩形钢管混凝土的受力和变形性能.