基于纤维模型的钢筋混凝土核心筒弹塑性分析

通过纤维模型模拟构件的轴力和弯矩作用,添加单轴剪切弹簧考虑构件的剪切性能,对钢筋混凝土核心筒进行了数值模拟计算分析,研究了核心筒在不同轴压比、连梁刚度、配筋率、高宽比以及加载角度下的力学性能,并与试验进行对比,结果吻合较好,表明纤维模型对核心筒分析的有效性。     

钢筋混凝土动态粘结性能数值模拟

基于ABAQUS非线性有限元软件,采用非线性弹簧单元Spring2,建立了钢筋混凝土简支梁有限元模型,对比分析了不同应变率对钢筋混凝土粘结滑移性能的影响,分析结果与Vos的结论进行对比,结果表明有限元模型模拟结果的合理性。     

刚体弹簧元法在钢筋混凝土构件动力分析中的应用

为分析钢筋混凝土结构在动力作用下的性能,采用刚体弹簧元法将结构离散为多段刚体,刚体间的变形通过块体间的弹簧变形来体现。弹簧元模型与实际结构之间满足刚度、荷载和强度三个方面的等效准则,实现非连续介质力学模型模拟连续介质模型,为钢筋混凝土的力学性能计算提供了一种有效的分析方法。     

钢筋混凝土联肢剪力墙弹塑性分析

利用三维非线性分析程序CANNY中的纤维模型模拟墙肢、单轴弹簧模型模拟连梁,对钢筋混凝土联肢剪力墙进行了弹塑性分析;在与试验结果进行对比分析的基础上,选取了用于钢筋混凝土剪力墙非线性分析的三线型骨架滞回模型和合适材料的应力-应变关系进行建模;通过数值计算分析了轴压比、墙体分布钢筋配筋率、边缘构件配筋率、连梁纵筋配筋率对钢筋混凝土联肢剪力墙的承载力、延性、破坏形态等的影响。结果表明:轴压比、墙体分布钢筋配筋率、边缘构件配筋率对钢筋混凝土联肢剪力墙的受力性能影响较大,连梁的纵筋配筋率影响较小;所选模型具有有效性。     

修正的钢筋混凝土等效材料塑性损伤本构模型及其在抗震分析中的应用

利用刚度等效原则将钢筋弥散于整个混凝土中,将钢筋混凝土视为连续均质的材料,借助ABAQUS软件自带的混凝土损伤本构模型,对应用于高层建筑工程中的高强钢筋混凝土材料的本构关系进行分段线性简化,实现了采用等效材料本构模型模拟钢筋混凝土。采用等效材料本构模型对既有文献中已进行试验的钢筋混凝土剪力墙进行数值模拟,所获得的荷载-位移曲线与试验得到的曲线一致性较好,说明了等效材料本构模型的有效性。最后基于该本构模型,利用ABAQUS软件对一个超高层钢筋混凝土框架-核心筒结构进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,模拟结果能较为合理地反映高层建筑在地震作用下的力学响应,说明可以利用该本构模型指导工程实践。     

基于高效精细化连梁计算单元的高层结构核心筒地震行为模拟

钢筋混凝土联肢剪力墙和核心筒在多高层结构体系中有着广泛应用。本文基于所开发的用于钢筋混凝土连梁地震反应分析的考虑非线性剪切的纤维梁单元,结合常规不考虑非线性剪切的纤维梁单元和分层壳单元,在通用有限元软件MSC.MARC(2007r1)平台上建立了一种新的联肢剪力墙和核心筒分析模型。模型分别采用所开发连梁单元、分层壳单元和常规纤维梁单元模拟钢筋混凝土连梁、剪力墙和边缘约束构件,具有高效、准确、建模方便的特点。首先利用相关联肢墙拟静力试验验证模型的准确性。随后对一31层高的核心筒结构进行地震反应模拟,重点对地震激励过程中核心筒内各处连梁的受力规律进行了详细分析,并与采用分层壳单元的计算模型进行了对比。本文提出的联肢剪力墙、核心筒计算模型为基于通用有限元软件平台的高层结构体系弹塑性分析提供了一种新的工具。     

某超高层框架核心筒结构方案对比分析

超高层建筑中结构体系的选择至关重要,将直接影响整个工程的经济合理性。文章对某一超高层框架核心筒结构分别采取了以下三种结构体系进行了整体结构计算:钢筋混凝土框架核心筒结构、型钢混凝土柱框架与钢筋混凝土核心筒结构、钢管混凝土柱-钢梁框架与钢筋混凝土核心筒结构,并从承载能力、抗震性能、工程经济效益等角度对三种方案进行了对比分析。     

某超高层结构体系的合理选择

以某超高层结构体系的选择为研究内容,通过分析该工程项目的结构安全等级与抗震设防分类,对该工程可采用的混凝土框架—核心筒结构和型钢(钢管)混凝土框架—钢筋混凝土核心筒结构进行了对比分析,经过计算,选择钢管混凝土框架—钢筋混凝土核心筒结构作为该工程的结构体系。     

框架—核心筒结构伸臂的简化计算模型

将伸臂看作铁摩辛柯梁,核心筒看做底端固定上端自由的悬臂梁,伸臂对核心筒的约束作用看做抗扭弹簧,提出了新的框架—核心筒—伸臂结构的简化计算模型.本文计算模型更加符合结构实际受力,且使用方便.     

框架核心筒伸臂结构分析的哈密顿对偶体系

采用框架核心筒伸臂结构的简化计算模型,将核心筒看做底端固定上端自由的悬臂梁,伸臂对核心筒的约束作用看做抗扭弹簧,考虑核心筒和伸臂的弯曲、剪切变形及核心筒的宽度影响,导出了结构的Hamilton对偶求解体系,通过两端边值问题的精细积分法,求解核心筒的内力与变形。以施加倒三角水平荷载的框架核心筒伸臂结构为例,进行算例计算。     

上海地区板式支护体系基坑变形预测简化计算方法

基坑变形预测是分析基坑开挖对环境影响的核心内容之一。收集了上海地区65个常见的板式支护体系基坑工程案例,并对其进行了分类。对不同类型的板式支护体系基坑建立不同的基于土体HS-Small模型的平面应变有限元模型进行分析。根据室内土工试验结果与基于实测数据的参数反演分析,确定了上海软土地区典型土层土体的HS-Small模型计算参数。通过对108个有限元计算结果的分析及归一化,推导了能够综合考虑基坑系统刚度、基坑深度和基坑宽度的上海地区板式支护体系基坑围护结构最大侧移和地表最大沉降的简化计算公式,并且提出了基坑围护结构侧移曲线和地表沉降曲线,同时也给出了上海地区板式支护体系基坑变形的预测流程。采用本文给出的简化方法预测了上海地区的7个工程的变形并与实测结果进行了比较,结果表明该方法能较好地预测上海地区的板式支护体系基坑的变形。     

Parameters affecting the fundamental period of RC buildings with infill walls

In this study, the effects of selected parameters i.e. building height, number of bays, ratio of area of shear walls to area of floor, ratio of infilled panels to total number of panels and type of frame on the fundamental period of RC buildings were investigated. In general, the fundamental period of RC frames are determined by a modal analysis, by discarding the effect of infill walls on the total mass and rigidity of the structure. 189 building models with selected parameters were generated and analyzed in 3D using a finite element method. Due to the nonlinear behavior of infill walls, an iterative modal analysis was used to determine the fundamental period of models. It was found that RC frames with infill walls had a shorter period, about 5%–10%, compared with RC frames without infill walls regardless of whether they had shear walls or not. The presence of shear walls also led to a reduction in the fundamental period, about 6%–10%, between models with and without infill walls. The fundamental periods obtained by an iterative modal analysis were also compared with current code predictions, which are based on measurements taken during earthquakes on real buildings. It was seen that the current code equations under-predict the fundamental periods of the models from 2% to 47%, depending upon the model parameters. A new equation, which was a function of the selected parameters, was also proposed for predicting the fundamental period of buildings, based on results of this study using multiple linear regression analysis. The proposed equation gives a better estimate of fundamental periods, compared with the code equations.     

Warping analysis of concrete cores

When a substantial torsional moment is present, the magnitude of the longitudinal stresses on the core walls due to warping and the header beam forces are quite significant and those actions are too large to be neglected. Many methods developed for warping analysis of concrete cores are either not applicable for complex core structures or difficult to adopt in normal design offices because they are not versatile enough for practical applications. Also, models based on either open sections or completely closed sections may be grossly inaccurate for partially‐closed core sections. A simple method of analysis for estimating the longitudinal stresses on walls and header beam forces for torsionally loaded concrete cores is presented in a manner suitable for use in design offices. In this method, an open section with the header beams is converted to an appropriate continuous continuum through an equivalent thickness element. This method of analysis is found to be very versatile and may be used in both preliminary and final design stages. In order to illustrate the application of the proposed model, and to evaluate the contribution of the parameters involved, a case study is presented. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

高强混凝土小型空心砌块墙抗震性能分析

高强混凝土小型空心砌块墙采用了强度大于MU15的高强砌块,并采用了高强度的灌芯混凝土(灌芯混凝土强度等级大于C30),还设置与芯柱混凝土强度等级相同的构造柱的配筋砌体。随着墙体材料改革的不断深入,混凝土小型空心砌块作为一种节能环保墙体材料得到了广泛的应用。但其在高层建筑中应用,特别是在抗震设防区的应用还存在一些问题。本文借助有限元软件ANSYS对高强混凝土小型空心砌块墙在不同砌块强度等级、不同混凝土强度芯柱-构造柱等参数下进行抗震性能分析,为其高层化发展,特别是在抗震设防区的高层砌体设计提供理论基础。     

纤维增强石膏板组合墙体抗震性能的非线性有限元分析

基于纤维增强石膏板组合墙体的抗震性能模型试验，采用ANSYS参数化程序设计语言（APDL）编制了命令流，对模型墙体在侧向和竖向荷载共同作用下的破坏特征和整体结构的抗震性能进行了非线性有限元分析。研究了钢筋混凝土芯柱和纤维增强石膏板对墙体抗侧承载能力的影响。计算结果与试验结果吻合较好，分析结果说明纤维增强石膏板组合墙体具有良好的抗震性能。     

配筋砌块砌体墙体抗剪性能影响因素的试验研究

主要对采用构造柱-芯柱配筋混凝土小型空心砌块砌体进行抗剪能力的试验研究.由于水平筋及高宽比对配筋砌体剪力墙中抗剪的提升作用是不可忽略的,通过试验研究了不同参数的两组墙体,并分析了水平钢筋与高宽比对配筋砌块砌体抗剪承载能力的影响.试验结果表明,水平钢筋有利于砌体结构抗剪性能的提高;在一定范围内,高宽比越低,抗剪性能越好.     

高心墙堆石坝地震反应复合模型研究

高土石坝抗震分析得到国内外学者的极大关注。采用土工离心机振动台模型试验和动力数值模拟技术相结合的复合模型方法 来 研究高心墙堆石坝地震反应特性。 首先对不等比尺的离心模型试验结果进行数值模拟,以验证数值计算模型和确定计算参数,然后用数值方法对离心模型试验结果进行拓展和外延,推广到等比尺和原型情况。对比分析了 高心墙堆石坝地震加速度放大系数、地震残余变形、防渗墙动应力和破坏模式。计算值与试验值变化规律一致, 表明复合 模型是研究高心墙堆石坝地震反应特性一种行之有效的方法,（ 40 ～ 50 ） g 离心机振动台模型试验基本上可以反映高土石坝的地震反应特性。     

框架-核心筒结构的框架内力调整方法对比研究

在框架-核心筒结构的抗震设计中,作为二道防线的外框架部分,需要对其内力进行调整,但我国相关标准在调整方法和调整要求上存在差别,使得设计具有一定程度的不确定性。基于对我国JGJ 3-2010、CECS 230:2008和美国IBC 2000等标准规定的分析和解读,分别从适用范围、调整对象、双重抗侧力体系划分、框架合理刚度、内力重分布等5个方面,对比分析基于基底剪力或最大框架楼层剪力调整方法和基于楼层剪力调整方法的不同。以一实际结构为例,通过弹塑性分析和振动台试验研究了不同调整方法对各部分设计的影响。结果表明：可采用外框架和核心筒承担的剪力比例或者整体刚度分析方法来界定其是否为双重抗侧力体系;外框架与核心筒互为二道防线,在设计时,需对其承载力和刚度协调匹配,对承载力可采用基于楼层剪力的调整方法,调整对象除剪力和弯矩外也应包括轴力,两者的最小分担比例之和为100%,框架最小和最大分担比例分别为20%和80%,对于两者间的刚度匹配关系,可采用广义刚度特征值和刚度比参数来评价,其合理取值范围分别为1~3和0.2~0.9。     

复杂高层建筑结构抗震与结构控制研究及其应用

结构抗震性能研究包括钢筋混凝土核心筒墙抗震伪静力试验、复杂高层建筑结构分析、用于指导工程结构设计的各种复杂高层和塔式建筑的振动台模型试验研究。结构控制方面包括一种新的组合基础隔震系统、一种新的组合耗能减震系统和采用流体阻尼器连接双塔结构减震研究。这些研究成果大多数已应用于工程实践,该文对一些成功例子作了介绍。