非线性结构荷载—位移数值拟合

针对在分析非线性结构体系的荷载—位移关系时数值拟合的重要性,运用Richard-Abbott模型和滞回模型对单调加载荷载位移曲线和低周反复加载滞回曲线进行了拟合,从而反映出房屋刚度退化及滞回环捏拢现象。     

薄钢板剪力墙结构滞回行为研究

为研究薄钢板剪力墙结构的滞回行为,采用通用有限元分析软件ABAQUS建立其非线性有限元分析模型,并对计算平台、单元选取、网格划分、初始缺陷施加及材料循环本构模型等予以介绍。结合国内外已有的钢板剪力墙拟静力试验,验证了提出的分析模型能够准确地模拟由于平面外变形、局部屈曲、塑性应变累积等因素造成的承载力和刚度退化、曲线捏拢等,并预测了结构的破坏形态。在此基础上,结合试验结果以及有限元分析结果对钢板剪力墙的滞回性能、承载性能、耗能行为、损伤退化特征以及断裂性能进行分析。试验和有限元分析结果均表明:不同的钢板剪力墙局部构造会影响结构的滞回性能、耗能能力、损伤退化行为以及承载性能;开竖缝钢板剪力墙能够显著提高结构的耗能能力,改善曲线捏拢情况,但其承载力有较大降低;加劲钢板剪力墙承载性能有所提高,但其荷载-位移滞回曲线仍然存在明显的捏拢现象,因此在实际工程中需要对加劲肋的尺寸进行优化,使其能够提供足够的约束,有效提高结构抗震性能。     

半刚接钢框架-钢板剪力墙结构滞回性能的有限元分析

为研究半刚接钢框架-钢板剪力墙结构(Partially-restrained Steel Frame Steel Plate Shear Wall)的抗震性能,利用经试验验证的双向等效拉杆模型分析了低周往复荷载作用下梁柱半刚性连接对强、弱框架SPSW结构滞回性能、承载力、刚度、耗能能力的影响.分析结果表明:SPSW结构的滞回曲线具有双重特征,当周边钢框架较强时,滞回曲线趋于饱满;当内填剪力墙板较强时,滞回曲线趋于捏缩.随着节点抗弯承载力的增加,强、弱框架的SPSW结构的滞回性能趋于饱满,耗能能力增强,水平承载力呈增大趋势,但对强框架SPSW结构的影响程度大于弱框架SPSW结构.节点抗弯承载力对强框架SPSW结构的抗侧刚度影响较大,对弱框架SPSW结构抗侧刚度影响相对较小.     

新型薄壁方钢管梁柱节点试验研究及影响参数分析

薄壁方钢管梁柱节点采用直接焊接方式连接容易诱发节点区域板件脆性断裂,降低节点塑性变形能力。从分散焊缝角度出发,减少对柱管壁施焊次数,提出一种新型连接方式。将这种新型节点与直接焊接方式(普通节点)进行试验对比,从破坏模式、滞回耗能和延性等方面考察新型节点的特点,然后采用有限元模型进一步研究几何参数的改变对新型节点力学性能影响。结果表明:新型节点的承载力相对普通节点较小,但延性及耗能能力均较强;方钢管柱及C型钢梁的厚度对节点的滞回曲线形状影响较小,但承载力、初始刚度及耗能能力均随着相关厚度的增加而增加;方钢管梁厚度的改变对节点滞回曲线和承载力影响较小,对初始刚度值影响较大;C型钢梁的高度与相对位置的改变对节点滞回曲线、承载力及刚度均有较为显著的影响,且改变滞回曲线捏拢现象。     

考虑性能退化的单自由度体系震致残余位移分析

震损结构的安全评估和防护修复十分重要。震动冲击对结构产生残余变形,而地震下结构的残余位移与峰值位移高度相关,因而可作为震损定量评估的重要依据。基于考虑刚度和承载力退化的单自由度模型(SDOF),选取75条实际地震记录进行弹塑性动力时程分析,研究刚度退化、强度退化及滞回捏缩效应对SDOF体系残余位移响应的影响。结果表明,考虑上述性能退化会对SDOF体系的残余位移分布规律产生较大影响。其中,考虑刚度退化会降低残余位移比,考虑强度退化则会增大残余位移比,且当考虑滞回性能的捏缩效应时,残余位移比分布的离散程度更低。最后得到了以屈服段刚度比表达的残余位移计算式及考虑捏缩效应时的修正系数。研究建议应根据分析对象选用适合的滞回模型,并合理考虑刚度及滞回模型捏缩效应的影响。     

两层预制板砖砌体结构房屋模型双向拟动力试验研究

对一栋缩尺为1∶2的两层单开间预制板砖砌体结构房屋模型进行不同强度地震作用下的双向拟动力试验和非线性地震响应分析,研究该结构在地震作用下的破坏机制、变形、滞回特性及耗能能力等。结果表明：构造柱与圈梁的存在,使得预制板砌体结构具有较好的延性,地震破坏主要集中在底层,即使墙体严重开裂,也不至于整体结构垮塌;双向地震作用下一个方向的承载力与刚度退化会加剧另一个方向承载力与刚度的退化,从而导致砌体结构整体抗震能力的下降;滞回曲线由弓形最后发展到反S形,具有明显的捏缩和滑移效应;建立的砌体结构非线性空间有限元模型,能够反映预制板砌体结构的弹塑性地震响应,计算结果与实测结果基本吻合;两层砌体结构房屋能够满足设计规范的抗震要求。     

开斜槽钢板剪力墙的滞回性能

为寻求适用于自复位结构且具有显著捏缩滞回特征抗侧力部件,对单向斜槽钢板剪力墙(steel plate shear wall with inclined slots,IS-SPSW)、双向IS-SPSW及传统薄钢板剪力墙(traditional thin steel plate shear wall,TT-SPSW)的滞回性能进行了研究。分析了剪力墙板高厚比、跨高比参数对IS-SPSW滞回性能、水平承载力、抗侧刚度、耗能能力的影响,对比了双向IS-SPSW与TT-SPSW滞回性能的差异。分析结果表明,随剪力墙板高厚比的增加,单向IS-SPSW的水平承载力、抗侧刚度、耗能能力呈降低趋势。剪力墙板跨高比对单向IS-SPSW的水平承载力影响较大,对其滞回曲线、抗侧刚度及耗能能力几乎无影响。与TT-SPSW相比,对称布置的双向IS-SPSW具有显著捏缩的滞回特征和较高的水平承载力,非常适合作为自复位结构的主要抗侧力构件,可降低对复位部件用量的需求。     

基于三维弹塑性损伤演化的斗拱节点滞回性能分析

斗拱节点是传统木结构中典型的木-木连接节点之一,其滞回性能对结构的整体抗震性能至关重要.为跟踪斗拱节点在低周反复荷载作用下的损伤演化过程,基于木材三维弹塑性损伤本构模型开展了斗拱节点滞回性能的有限元模拟分析.计算结果表明,有限元模型能合理表征节点滞回曲线的捏拢效应、强度软化行为和刚度退化行为.有限元模型对节点的初始刚度和水平承载力的预测结果与已有试验结果吻合较好,模拟误差小于12.5％.该模型能合理反映栌斗和木枋在加载过程中的转动变形和斗拱节点的损伤演化过程.参数分析结果表明,斗拱节点的承载力和耗能能力随轴向压力的逐渐增加而增加,当轴向压力超过40kN后,节点的承载力增幅降低.     

压-弯-扭耦合荷载作用下钢管约束钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

为了研究钢管约束钢筋混凝土柱在轴压-弯曲-扭转耦合荷载下的抗震性能,开展了2个钢管约束钢筋混凝土柱在压-弯-扭耦合荷载下的拟静力试验,得到了弯-扭和压-弯-扭两种荷载工况下的荷载-变形曲线。试验结果表明:钢管约束钢筋混凝土柱在弯-扭荷载下的荷载-变形滞回曲线存在比较明显的"捏拢"效应,但在压-弯-扭荷载下的荷载-变形滞回曲线"捏拢"效应较小,当轴压力为受压承载力的30%时,压-弯-扭荷载下的钢管约束钢筋混凝土柱较弯-扭作用时具有更高的受弯和受扭承载力及良好的耗能能力。     

Experimental study on seismic behavior of steel tube confined reinforced concrete columns subjected to combined compression-bending-torsion

为了研究钢管约束钢筋混凝土柱在轴压-弯曲-扭转耦合荷载下的抗震性能，开展了2个钢管约束钢筋混凝土柱在压-弯-扭耦合荷载下的拟静力试验，得到了弯-扭和压-弯-扭两种荷载工况下的荷载-变形曲线。试验结果表明：钢管约束钢筋混凝土柱在弯-扭荷载下的荷载-变形滞回曲线存在比较明显的“捏拢”效应，但在压-弯-扭荷载下的荷载-变形滞回曲线“捏拢”效应较小，当轴压力为受压承载力的30%时，压-弯-扭荷载下的钢管约束钢筋混凝土柱较弯-扭作用时具有更高的受弯和受扭承载力及良好的耗能能力。