塑性铰模型对混凝土框架结构动力弹塑性分析的影响

建筑结构在遭遇罕遇大震时,部分结构构件将进入塑性状态.对结构进行弹塑性分析可以更好地掌握建筑结构在大震下的动力响应特性.基于SAP2000软件,分别采用该软件提供的默认塑性铰单元和弹塑性计算用的塑性连接单元,建立混凝土框架结构的弹塑性动力计算模型,输入折线时程曲线和地震记录曲线,进行弹塑性动力时程分析.结果表明,采用刚塑性滞回模型的默认塑性铰单元计算得到的结构加速度响应比采用弹塑性滞回环模型的要低,在使用程序默认塑性铰单元作动力弹塑性时程分析时需要注意考虑该现象对结果的影响.     

考虑土与结构相互作用的钢筋混凝土框架子结构抗震性能试验研究

独立基础-钢筋混凝土框架结构在遭遇地震时会出现底层柱破坏严重并且柱端出现大量塑性铰的破坏形态,同时考虑到独立基础对底层柱的约束能力会影响上部结构塑性铰的发展顺序,应对土与结构相互作用对混凝土框架抗震性能的影响进行研究.为此,对一榀独立基础-框架子结构开展低周反复荷载试验,分析考虑土与结构相互作用下结构的抗震性能.结果 ...     

某三层矩形钢管混凝土框架塑性铰长度试验研究

为了研究多层矩形钢管混凝土框架的塑性铰长度和塑性铰开展顺序,通过一榀单跨三层矩形钢管混凝土框架结构的低周反复荷载试验以及非线性有限元分析,得到了该类框架结构的破坏模式、塑性铰的分布位置、塑性铰的长度以及其开展顺序。结果表明:该框架表现出"强柱弱梁"的破坏机制,塑性铰开展的顺序依次是框架2层梁端、1层梁端、顶层梁端、框架柱脚;梁、柱端塑性铰中心出现在距离环板和加劲肋40mm的位置,塑性铰长度约为100mm;当轴压比小于0.4且剪跨比小于2时,通过理论计算得到框架柱的塑性铰长度为98.7mm,框架梁的塑性铰长度为104.4mm;采用ABAQUS有限元软件对试验全过程分析得到的滞回曲线饱满,并与试验滞回曲线相吻合,说明此类框架结构抗震性能良好;有限元模拟得到框架梁、柱塑性铰长度为100mm;试验分析、理论计算和有限元模拟得到框架结构的塑性铰长度基本一致,说明选用的塑性铰长度计算方法适用于多层矩形钢管混凝土框架,可为实际工程设计提供相关依据。     

混凝土框架结构弹塑性分析的新方法

提出了混凝土框架结构弹塑性分析的变刚度法,推导了由于塑性铰出现而缩减了的单元刚度,算例证明,变刚度法的原理简单、操作简便,可以高效地判断出框架结构塑性铰出现的位置及先后顺序,有利于结构设计者判断结构的薄弱位置,对结构进行优化。     

基于pushover分析RC框架结构体系抗震可靠度计算

为了实现钢筋混凝土框架结构体系抗震可靠度分析,基于静力抗震的Pushover分析,利用结构侧向位移作为破坏标准,根据塑性铰的出铰顺序,结合框架结构地震水平集中荷载与塑性铰的作用,提出了识别结构主要失效模式与体系可靠度计算的方法,并对某3层3跨钢筋混凝土框架结构进行抗震可靠度计算。经过计算分析表明,该方法能有效计算结构体系可靠度,能有效地反映结构体系各失效截面间、各失效模式间的相关关系,很好地反映结构体系的性能。     

煤矿开采沉陷区地表与建筑物变形探讨

在分析采空区上部岩体结构破坏特征、地表移动变形及其对上部建筑物影响的基础上,提出了有效吸收抵抗采空沉陷区地表不均匀沉降及建筑物结构抗变形的设计思路,简要阐述了采空区建筑物地基与基础协同工作,并且对上部结构的构造措施提出相关建议。     

钢筋混凝土框架结构地震损伤倒塌分析

为了更好地了解钢筋混凝土框架结构的地震损伤倒塌行为,本文探讨了混凝土框架结构的倒塌机制,并分别对某3层和9层框架结构进行了地震损伤数值模拟,研究了近断层强震下的结构响应行为和倒塌破坏演化模式,同时给出了相应的抗倒塌设计建议。结果表明:近断层速度脉冲型地震动对楼层低的结构的破坏影响与非速度脉冲的大致相同;但对楼层较高的结构,影响差别较大。对于低层的混凝土框架结构,构件出现的塑性铰后,能沿结构高度均匀发展;但对于较高层的框架结构,其塑性铰的发展不充分,使得结构构件无法充分发挥其抗震性能;且含有速度脉冲和不含速度脉冲引起的结构塑性铰发展的顺序也不同。     

“强柱弱梁”屈服机制下影响梁柱抗弯强弱的因素分析

钢筋混凝土框架结构的理想屈服机制应该是总体机制,亦最小自由度机制,即对于一般框架结构,在强震下较大的侧向塑性变形过程中出现塑性铰的理想顺序和部位应该是:先在梁端出现较普遍的塑性铰,再在底层柱底形成塑性铰,而其余所有的柱截面在大震下不出现塑性铰,也就是典型的梁铰机制。     

钢筋混凝土框架有限元非线性全过程分析

本文介绍的方法,是在弹性分析的基础上不断修改单元刚度和结构刚度矩阵的逐次追近法。在塑性铰出现前以荷载为增量。在塑性铰出现后以变位为增量进行计算,当结构的几何参数和材料强度输入电子计算机以后,即可输出从加荷到破坏全过程的刚度、位移和内力,并能求出塑性铰出现的顺序和位置以及破坏荷载等。     

地震损伤混凝土框架结构塑性铰模型研究

为了评价地震损伤混凝土框架结构的抗震性能,采用结构Pushover曲线,对结构的损伤等级进行划分,基于一组压弯构件的低周往复荷载试验数据,提出塑性铰模型中的刚度、强度退化系数以及塑性转动能力减少值的计算方法。在数值算例中,对结构构件的塑性铰进行修改,以反映框架结构地震损伤,对比分析了结构地震损伤前后抗震性能的差异。研究表明:采用损伤构件的塑性铰模型进行数值分析,能反映地震损伤框架结构的刚度、强度和延性降低。     

腹板削弱型节点参数设计及梁单元刚度矩阵研究

实际工程中通过合理设计洞口尺寸可以迫使塑性铰在梁削弱截面处出现,避免节点先于构件发生破坏,保证结构的整体性使其免于倒塌,同时又可使室内管线从腹板空腔内通过,降低建筑层高,提高经济效益。在综合考虑了梁翼缘对腹板的约束要求、削弱截面处腹板的抗剪强度要求、梁端柱面处与削弱处截面的抗弯能力比以及防止受压板件局部失稳,可以确定矩形洞口尺寸大小和削弱截面距离柱表面的距离。梁腹板开洞后必然影响框架梁单元的刚度矩阵,从而影响结构的内力与位移。因此,有必要对腹板开矩形洞口框架梁单元的刚度矩阵进行研究。为了减少计算工作量,将梁单独作为一个杆单元,利用虚功原理推导其弹性刚度矩阵,并通过一算例与有限元结果进行了比较,两者结果吻合良好。     

RC异形柱框架反复加载试验及数值模拟

通过对2榀由两个"L"形与一个"T"形截面柱组成的非对称混凝土框架结构进行低周反复加载试验,对试验现象、破坏特征、滞回曲线和变形性能等进行描述和分析。分析结果表明:2层混凝土异形框架结构具有良好的抗震性能。此外,还使用大型有限元分析软件MARC进行了数值模拟分析,对结构进行了骨架曲线、塑性铰出现顺序的计算分析,结果与试验吻合较好。     

框架结构及筏基与边坡地基共同作用的受力分析

随着山地城镇建设的发展,一些建筑不得不建于边坡地基之上,边坡地基与建筑结构之间的共同作用成为一个现实的研究课题。通过有限元数值分析的方法,对某框架结构及筏基与边坡地基的共同作用受力问题进行了计算分析,其中边坡地基坡高10m,坡度为2：1,上部建筑为10层的框架结构。共同作用分析中上部结构、基础与边坡地基满足三者的受力平衡和变形协调条件。研究了考虑共同作用后的边坡地基强度变形情况及上部框架结构及筏板基础内力和变形情况,得出了对工程实践有参考意义的结论。     

变截面高层框筒结构的扭转分析

以能量变分原理导出的变截面高层框筒结构的微分方程为基础,根据变截面框筒结构的截面沿高度为阶形变化的特点,以每个相同截面的层作为一个计算单元,每个单元由微分方程导出其单元矩阵、截面矩阵和传递矩阵,进而采用矩阵传递法进行分析,并用算例说明其应用。     

基坑开挖对不同形式结构的影响分析

基坑开挖会对周边建筑物产生影响,不同形式的结构所受的影响程度也不同,对此,结合某地铁深基坑开挖的工程实例,采用ABAQUS有限元软件建立三维数值模型,对邻近基坑的桩基框架结构、条基框架结构以及条基砌体结构的位移进行分析。结果表明：深基坑在开挖过程中周边建筑向坑内变形,并随着施工进行变形增大;桩基础在基坑开挖过程中,桩基会产生挠曲,桩基中部开始时向远离基坑方向倾斜。基于计算数据得到开挖监测预警值,为今后类似项目提供参考。     

传统风格建筑钢框架结构拟动力试验及弹塑性时程分析

为研究传统风格建筑钢框架结构的抗震性能，按1:2缩尺比设计制作了试验模型，对其进行拟动力试验，得到钢框架结构在弹性和弹塑性阶段的应变分布、加速度反应、位移反应、滞回特性和耗能性能等，并采用有限元分析软件ABAQUS对试验框架进行弹塑性动力时程分析，得到其应力分布及破坏模式。研究表明：当El Centro波、Taft波、兰州人工波和汶川波的加速度峰值为70gal、200gal和400gal时，钢框架结构基本处于弹性阶段，没有出现明显的塑性变形和破坏。当汶川波的加速度峰值达到620gal时，柱Z-1的斗与柱Z-2大跨一侧的拱相继屈服，结构进入弹塑性阶段，此时结构的最大层间位移角为1/203，且骨架曲线仍呈上升趋势，说明该钢框架结构具有较强的抗侧能力和较高的承载力。结构的屈服顺序为斗栱先屈服，然后梁端屈服，最后柱脚屈服，该传统风格建筑钢框架结构的抗震性能优越。     

异形柱框架结构的受力性能研究

从理论上分析了异形柱框架结构的扭转问题,建立异形柱框架结构的实体模型,分析其中的L形截面柱的受力性能。结果表明,在水平荷载(地震作用或风荷载)作用下,异形柱框架结构的抗扭性能良好;结构对称时,在单向水平荷载作用下,L形截面柱主要发生平行于水平荷载方向的位移,截面无扭转,且符合平截面假定,但L形截面柱的受力却是双向偏压,且截面中性轴沿柱高旋转变化。     

盾构井开挖及暗挖法施工对既有地下隧道安全分析

盾构隧道下穿既有隧道或构筑物时,为降低对其地基、桩基础等产生不利影响,可采用先行暗挖施工,然后盾构空推的方案。依托穗莞深城际深圳机场至前海段区间隧道下穿桂湾一路地下市政隧道安全评估项目,通过Midas GTS NX有限元分析软件模拟注浆加固、PHC桩基切除、暗挖隧道施工等工序,得出了隧道施工监控数据要求等。结果表明:该方案施工地下隧道结构安全、位移指标选取合理。同时可为隧道开挖、桩基切除、二衬施工中的结构受力模型转换等工况提供建议和指导。     

基于拟力法的纤维梁有限元非线性分析方法

以拟力法中的弹塑性分解思路和纤维梁理论为基础,将梁单元的截面变形分解为弹性变形和塑性变形,并引入塑性自由度,在材料层面建立了基于拟力法的纤维梁有限元非线性分析方法。该方法可以保持结构整体刚度矩阵不变,其非线性状态通过局部塑性矩阵加以体现,在迭代计算时避免了结构整体刚度矩阵的实时更新与分解,且塑性矩阵相比于结构整体刚度矩阵规模小,提高了计算效率。通过数值算例,将文中方法与采用有限元软件ABAQUS的分析结果进行对比,两者吻合较好,证明了该方法的有效性。