具有中心对称特征六边形核筒的受扭连续化分析

根据连续化方法,采用完备的三角函数系表示一类具有中心对称特征六边形核筒在扭矩作用下的形函数,推导出核筒中的剪力墙的正应力和剪应力公式,并得出核筒各部分的应变能.根据最小势能原理,推导出扭矩作用下核筒关键点处的位移值,得到受扭核筒转角及任意指定点的应力、应变和连梁的剪力等.采用文中的连续化方法对一个算例进行了计算,验证了该方法的有效性和高效性.文中提出的连续化方法可以为工程实践提供一定的参考.     

正六边形核筒悬挂结构中筒体受水平力作用的连续化分析

根据结构连续化分析方法,采用完备的三角函数系形式表示六边形核筒悬挂建筑结构中筒体在水平力作用下的位移函数,并推导出核筒中剪力墙的正应力和剪应力公式。在此基础上,得出核筒各部分的应变能。而后,根据最小势能原理,得出水平力作用下核筒关键点处的翘曲位移值。由此,推导出了核筒侧向位移及任意指定点的应力、应变和连梁的弯矩及剪力等。最后,分别采用文中方法和有限元软件ANSYS9.0对一个算例进行了计算,计算结果验证了连续化方法的有效性和高效性。提出的连续化方法可以为工程实践计算提供一定的参考。     

筒中筒结构的扭转

本文讨论在纯扭转荷载作用下,等截面和变截面筒中筒结构的计算。外框筒用分段等厚的各向异性连续体来等效,用余能原理求其柔度矩阵。内筒按带连梁的薄壁杆求其柔度矩阵。根据内外筒在楼层处扭转角协调的条件,求得在楼层处内、外筒间的相互作用扭矩,再分别对内、外筒进行静力计算。得出在三种典型扭转荷载作用下,筒中筒结构内力和位移的计算公式,可供初步设计用。     

筒中筒结构在扭矩作用下的超元法

提出筒中筒结构在扭矩作用下的超元法,即是对外框筒及楼板连续化处理以后,视整个结构为一个悬臂杆,然后按楼层划分成超级单元,导出超级单元的刚度矩阵,用矩阵位移法分析.用该法分析变刚度筒中筒结构的扭转问题,自由度很少,计算简便.     

高层筒中筒结构侧移的简化计算方法

本文为高层筒中筒结构的刚度估计提供了一种简化计算方法。文章从整体结构体系的观点,分析了高层筒中筒在侧力作用下的主要结构特性;利用这些特性,将空间结构的三维问题转化为二维问题,并提出相应的计算模型,然后采用连续化方法建立微分方程,得出解的方法。     

基于哈密顿理论的束筒结构剪力滞后分析

根据连续化原理,将超高层建筑束筒等效连续化为由各向异形板和角柱围成的等效实腹薄壁筒。计及剪切变形与纵向翘曲,引入纵向位移的分段线性插值函数,得到弯扭作用下高层建筑束筒结构的总势能,并由此得出相应的拉格朗日函数。引入对偶变量,建立考虑剪力滞后影响的束筒结构弯扭分析的哈密顿对偶求解体系,导出束筒结构弯扭作用下的哈密顿正则方程。用两端边值问题的半离散半精细积分法求该体系的高精度数值解。计算结果表明,模型的简化合理可行,具有较高的精度和实用性,为超高层建筑结构计算分析提供了一种可行的方法。     

核心单筒式高层悬挂结构中四面开洞核心筒体在水平力作用下的力学分析

用改进的连续化方法分析了核心单筒式高层悬挂结构中四面开洞核心简体在水平力作用下的力学性能，推导了计算核筒应力及位移与连梁剪力的简单公式。通过算例与ＳＡＰ８４结果比较表明，本文方法简单而省时。     

框筒结构的简化分析方法

考虑剪力滞后的影响,将高层框筒结构先离散成正交各向同性板,根据最小势能原理得到各板的应力和应变表达式,再根据角柱处的位移与内力相等效的原则,将空间框筒结构等效成平面框架结构。对一个高层算例进行了计算,并与按空间框架分析的结果进行了对比。结果表明,这种简化方法具有足够的精度。     

钢筋混凝土筒中筒结构内力分析与模型试验

取消筒中筒结构传统的等效连续化计算假定，按照外框筒自然的梁、柱结构状态，提出了筒中筒结构内力和位移分析的层模型计算方法，并考虑外框筒翼缘框架对抗剪刚度的贡献，层模型每层仅3个自由度，计算工作量小，计算方法简单。同时，完成了比例为1／10的筒中筒结构模型的静力试验，理论计算与实测结果吻合较好。     

加权残值法用于高层筒体结构的受力分析

本文提出用加权残值法分析在侧向荷载和扭转荷载作用下的多边形筒体结构的位移和内力。文中采用了等效连续化的数学模式,分析高层建筑筒体(框架筒、筒中筒等)结构的整体特性和每榀抗侧力结构的受力性能。选取满足边界条件的位移试函数,用离散型最小二乘子域配点法求解。 文中给出了数值算例。与模型试验值和其它方法所得结果比较,表明本法具有一定的精度,并有未知量少,工作量省,可在微机或袖珍机上计算等许多半解析教值方法的特点。     

Parametric stress distribution and displacement functions for tall buildings under lateral loads

In this study, effects of applying higher order axial displacement distribution to solve a continuum model for static analysis of the combined system of framed tube, shear core and outrigger–belt truss system in high‐rise buildings are investigated. Framed tube system is modeled using an orthotropic box beam analogy approach and the interaction between shear core and outrigger–belt truss system on framed tube is modeled with rotating spring placed at outrigger–belt truss location. The axial displacement distributions in web and flange panels along structure's height are proposed to be fifth‐order and fourth‐order polynomials, respectively. Analytic analyses are carried out on the basis of the principle of minimum potential energy. A detailed work is carried out through two numerical examples and the accuracy of proposed approximation functions is compared with previous work and finite element analysis. Results demonstrate that the proposed parametric stress distribution and displacement functions are more accurate than previously proposed functions in comparison with the finite element solution. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于能量原理的压力型锚杆数值模拟计算

根据能量原理,推导了压力型锚杆的轴力与位移计算式。其中锚固体与周围土层的黏结力计算采用弹塑性剪切位移模型,并考虑因位移过大而发生土层卸荷的情况。提出了最小势能原理在压力型锚杆问题中的应用方法,并给出了能量方程的程序求解流程。最后通过算例分析了压力型锚杆在各级荷载下的轴力、位移以及剪应力分布情况,进一步讨论了压力型锚杆的荷载–位移曲线,计算了压力型锚杆极限锚固长度。得出的结论：①压力型锚杆在大部分荷载下都处于弹性工作阶段,一旦进入塑性状态,就表明即将达到承载力极限;②考虑土层卸荷情况的锚固体能量传递理论可以解释压力型锚杆极限锚固长度的存在。     

方钢管混凝土柱节点抗剪受力性能的研究

为研究方钢管混凝土柱与钢-混凝土组合梁连接节点的破坏特征和抗震性能,进行了3个内隔板式节点、2个外隔板式节点和1个栓钉内锚固式节点的低周反复荷载试验。在此基础上,对方钢管混凝土柱节点的抗剪受力性能进行了分析,将节点域抗剪贡献分为三部分进行研究,包括:节点域钢管腹板的抗剪贡献、节点域钢管翼缘与内隔板或外隔板组成的钢板框架的抗剪贡献以及节点域混凝土的抗剪贡献,由此得到了相应各部分剪力-剪切变形曲线的计算方法。根据剪切变形协调的条件将上述三部分曲线进行叠加,就可以得到节点的剪力-剪切变形骨架线。此后,提出了卸载线和再加载线的简化确定方法,从而得到了方钢管混凝土柱节点剪力-剪切变形曲线的恢复力模型。理论模型与多组试验结果相比,基本吻合,虽然在再加载刚度和耗能性能方面存在一定的误差,但是整体而言仍然具有参考意义。在此基础上,提出了方钢管混凝土柱节点屈服抗剪承载力和极限抗剪承载力的计算公式,从而为工程设计提供了实际依据。     

钢管铅阻尼器耗能机理研究

影响钢管铅阻尼器性能的主要构造参数有厚径比、削弱比和高径比。设计13个不同构造参数的钢管铅阻尼器,采用ABAQUS有限元软件对其进行模拟分析,研究厚径比、削弱比和高径比对钢管铅阻尼器传力机制、塑性分布状态和耗能机理的影响。分析结果表明：①钢管铅阻尼器的钢管和铅芯协同工作,共同耗能,传力机制和耗能机理明确|②钢管铅阻尼器受力过程分为弹性,弹塑性和塑性三个阶段,但弹性阶段和弹塑性阶段很短,屈服位移很小,在1mm内即能进入屈服耗能|③厚径比、削弱比和高径比对钢管铅阻尼器传力机制和协同工作性能影响不大|④厚径比、削弱比和高径比对钢管铅阻尼器塑性变形分布影响很大|合理取值可以保证钢管铅阻尼器屈服耗能集中在阻尼器中部,且具有较合理的塑性分布模式|建议厚径比在满足加工前提下尽可能取小值,削弱比取0.3~0.4,高径比取2.3~2.6|⑤钢管铅阻尼器耗能时,铅芯先屈服耗能而钢管为弹性,耗能全部由铅芯承担|接着钢管屈服与铅芯共同耗能|钢管进入塑性后钢管和铅芯耗能比很快就趋于稳定,钢管耗能占总耗能80%以上,铅芯耗能占总耗能10%~20%之间。     

Shear lag analysis of I‐shaped structural members

I‐shaped structural members are widely used in civil engineering, mainly including I‐shaped shear walls and beams. In order to establish a unified method for analyzing the shear lag effect of I‐shaped structural members, first, the shear lag warping displacement is assumed as a quadratic parabola, and the additional deflection caused by shear lag effect is taken as the generalized displacement. The principle of minimum potential energy is used to establish the calculation method of the normal stress and deflection of I‐shaped shear walls and beams with 3 boundaries, which consider the self‐balancing conditions of shear lag warping stress. Then numerical examples are used to verify the accuracy of the calculation method; meanwhile, the shear lag characteristics of I‐shaped structural members are investigated. At last, the calculation method is used to study the shear lag effect of T‐shaped structural members. Studies show that the analytical results obtained by the calculation method are close to the finite element method results, and the calculation method can predict the flange normal stresses and negative shear lag phenomenon well. Moreover, the calculation method in this paper can be used to analyze the shear lag of T‐shaped structural members.     

Determination of optimum location for flexible outrigger systems in tall buildings with constant cross section consisting of framed tube,shear core,belt truss and outrigger system using energy method

In this paper, based on maximizing the outrigger-belt truss system’s strain energy, a methodology for determining the optimum location of a flexible outrigger system is presented. Tall building structures with combined systems of framed tube, shear core, belt truss and outrigger system are modeled using continuum approach. In this approach, the framed tube system is modeled as a cantilevered beam with box cross section. The effect of outrigger and shear core systems on framed tube’s response under lateral loading is modeled by a rotational spring placed at the location of belt truss and outrigger system. Optimum location of this spring is obtained when energy absorbed by the spring is maximized. For this purpose, first derivative of the energy equation with respect to spring location as measured from base of the structure, is set to zero. Optimum location for outrigger and belt truss system is calculated for three types of lateral loadings, i.e. uniformly and triangularly distributed loads along structure’s height, and concentrated load at top of the structure. Accuracy of the proposed method is verified through numerical examples. The results show that the proposed method is reasonably accurate. In addition, for different stiffness of shear core and outrigger system, several figures are presented that can be used to determine the optimum location of belt truss and outrigger system.     

高层结构在水平荷载作用下的侧移计算

提出一种采用连续化方法对高层结构在水平荷载作用下侧向位移的简化计算方法。此算法对于沿高度方向结构分布均匀的建筑物可以得出非常准确的计算结果。算例表明,此算法十分有效、可靠,可进一步推广用于高层结构的优化设计,用该方法可以分析高层框架、剪力墙、筒体、框剪以及框筒结构。     

核心单筒式悬挂结构中四面开洞核心筒体的屈曲荷载与振动频率

核心单筒式悬挂结构中，因为四面开洞核心筒体在其顶部要承受巨大的悬挂荷载，所以，核筒的稳定是一个非常重要的问题。再者，四面开洞核心筒体的振动也是一个非常复杂的问题，必须提供一个简单而有效的分析方法。在假定位移的基础上，用能量变分法推导了核筒的屈曲荷载和振动基本频率，能为实际工程计算提供一定的参考。     

钢管高强混凝土自收缩规律的研究

本文从理论上分析了钢管核心混凝土的变形机理,指出在水化过程中存在收缩变形和膨胀变形两种变形趋势,最终的变形表现为收缩还是膨胀取决于两种变形趋势谁占优势。并通过对7组钢管混凝土构件的变形测定来分析水胶比、外掺料、截面尺寸等因素对核心混凝土自收缩的影响以及钢管混凝土作为一种组合构件自身的一些特点。通过试验发现核心混凝土的自收缩随着水胶比的增大而减小,水胶比大的普通混凝土会表现为膨胀;掺硅粉可增大自收缩,掺粉煤灰可减小自收缩;自收缩值与构件尺寸关系不大。核心混凝土的收缩是在外围钢管约束下的收缩,收缩会使钢管产生压应力,混凝土产生拉应力,由于粘结强度较小,收缩引起的应力达到一定值后会使钢管与混凝土脱离,但一般会保持一定的应力余量,说明钢管与混凝土没有完全脱离。最终混凝土收缩的影响表现为使钢管与混凝土产生初应力,同时使混凝土与钢管有相对位移,纵向的相对位移使核心混凝土上表面低于钢管的上表面。