抗规中倾覆力矩计算方法的工程意义

针对抗规中给出的倾覆力矩计算公式同标准力学意义上的倾覆力矩计算公式有着较大的差异问题,对简化模型进行了分析,得到这两种计算方法间差异为梁对整体结构的贡献,在实际工程控制墙柱比例时,应明确使用抗规方法。     

底层框架部分承担地震倾覆力矩计算方法

采用现行规范规定的公式计算底层框架部分承担的地震倾覆力矩时存在一定的局限性。讨论了规范公式的限制条件,指出当框架与剪力墙之间的相互作用不仅仅是传递水平剪力时,规范公式将低估框架承担的倾覆力矩。根据力学和结构知识,提出了由基底反力的合力矩来求解倾覆力矩的计算方法,探讨了基底取矩点位置的选取,给出易于操作的计算公式。最后使用ETABS 2013分析算例,验证规范公式限制条件的影响,同时说明推荐方法的合理性。     

结构抗震试验混合控制方法研究

在全面分析和比较目前结构抗震试验方法的基础上 ,重点论述了拟动力试验方法。针对大刚度多自由度钢筋混凝土结构 ,提出了以力控制方式为基础的力 -位移混合控制方法     

结构抗震拟动力试验混合控制方法研究

在全面分析和比较目前结构抗震试验方法的基础上,重点论述了拟动力试验方法.针对大刚度多自由度钢筋混凝土结构,提出了以力控制方式为基础的力-位移混合控制方法.     

子结构地震模拟振动台试验方法研究

为了有效地解决地震模拟振动台受制于试验结构在尺寸和质量方面的局限性、降低试验费用、扩展地震模拟振动台的使用功能、提高抗震试验的真实性以及准确性,阐述了三种子结构地震模拟振动台试验方法,即：带作动器的子结构试验方法、带有可控制质量系统的子结构试验方法和带有橡胶-阻尼系统的子结构试验方法.并列举了国内外已完成的部分试验,这些试验验证了所提出的子结构地震模拟振动台试验方法的有效性和适用性,促进了子结构地震模拟振动台试验方法的发展.     

框架-剪力墙结构框架部分承担倾覆力矩的计算方法研究

针对框架-剪力墙结构框架部分承担倾覆力矩的不同计算方法进行了分析研究,指出了抗规法的实质是底层框架及以上隔离体所分配到的层水平外力对底层框架的力矩之和;指出了轴力法求矩点位置的确定具有不同的算法,不同的求矩点位置给出不同的计算结果.其中PKPM等软件给出的轴力法求矩点实质为受拉构件合力点与受压构件合力点的中点;为解决轴...     

能量法计算框架-剪力墙结构框架倾覆力矩比

采用抗规方法与轴力法计算框架-剪力墙的框架、剪力墙倾覆力矩比,缺乏明确的推导背景与物理意义,且在工程实践中会得到不合理的结果,并且两种方法得到的结果差异甚大。通过具体算例的计算结果阐述了抗规方法与轴力法不合理的原因,基于虚功原理提出了能量法的计算方法,用侧向力作用下框架部分的总虚内功与结构总虚内功的比值来界定抵抗侧向力的作用占比。分析结果表明：抗规方法忽略了反弯点处相互剪力产生的应变能。采用SAP2000软件,计算了7个平面框架-剪力墙结构体系以及2个三维算例体系作为验证,并说明了理论与应用的合理性。结果表明能量法和基于力法的抗规方法与轴力法相比,物理意义更明确,可以同时考虑弯矩、轴力、剪力三个内力全部作用的影响。     

框架倾覆力矩统一解法的理论研究

分析了框架倾覆力矩不同计算方法各自的缺陷,经研究推导提出了框架倾覆力矩计算的合理方法,记为统一解方法。该方法推广了抗规法的适用条件,回答了采用力学法计算时的合理取矩点问题。通过普通框架结构、带侧向弹性支座的框架结构以及具有一般意义上的建筑结构中部分框架结构的研究,给出了在结构各楼层处作用有规定地震水平力下,框架倾覆力矩统一解算法的具体表达:柱剪法和梁剪法。统一解法的提出对建筑结构体系的判断、框架-剪力墙结构二道防线的抗震设计等方面具有重大意义。     

基于多振动台的土-结相互作用动力子结构试验方法研究

土-结构动力相互作用的研究已经持续了100多年,取得了大量理论研究成果,但受试验设备和试验方法的限制,试验研究还很欠缺。土-结构动力相互作用的整体分析法是将土和结构同时作为试验对象,其对试验设备尺寸和输出荷载要求较高,目前只能进行大比例缩尺试验,即便如此,对于桥梁等长大型结构在多维多点地震作用下的性能的试验,目前的试验设备也无能为力。近年来得到发展的实时子结构实验方法的优点就是能够在现有实验条件下对工程结构中关键部分进行足尺实验,该方法为实现多维多点土-结构动力相互作用混合试验提供了可能。本文以九子台模拟地震振动台台阵为设备基础,将土模型作为数值子结构,结构物作为物理子结构,研究考虑土-结构动力相互作用的多维多点混合抗震试验方法。     

实时子结构试验隐式方法的比较

针对位移相关型试件,采用Shing迭代和等效力控制方法的实时子结构试验进行数值模拟,对比研究两种方法的精度。结果表明,当试验子结构为线弹性试件时,两种方法都有很好的精度;当试验子结构为非线性弹性试件时,等效力控制方法的精度要好于Shing迭代法。     

Coordinative similitude method considering overturning effect for scale model testing of structures with rubber bearings

Generally, when a prototype is scaled down to a scale model, all parameters of the scale model should be designed to satisfy the similitude criteria. For a base‐isolated structure with rubber bearings, however, it is technically difficult to obtain small‐sized rubber bearings with the first shape factor satisfying the similitude criteria. This distortion affects the similitude ratio of the vertical stiffness of the bearings and, thus, influences the similitude ratio of the horizontal response of the structure because of the overturning effect. To solve this problem, a coordinative similitude method is proposed for scale model testing of structures with rubber bearings by adjusting configuration of the isolators to match the similitude ratio of the overturning stiffness of the isolation layer. A full‐scale and two 1/3 scaled bearings were designed and tested, and their similitude relations were evaluated. Test results of the model bearings were extrapolated to the OpenSEES model of a conventional model building and a coordinative building designed based on the conventional similitude method and the coordinative similitude method, respectively. A comparison between seismic responses of two model buildings against the prototype building indicates that the coordinative similitude method has significantly larger accuracy than the traditional similitude method.     

建筑结构混合试验平台HyTest开发研究

拟动力试验是一种重要的结构抗震联机试验方法,近年来出现了网络化、有限元化和实时化的趋势,形成了混合试验方法。鉴于混合试验分支多样,涉及数值分析、加载设备与控制等多个学科,为了方便试验的实施与技术的发展,迫切需要使用混合试验平台。为此开发了建筑结构混合试验平台HyTest,能够实现全结构拟动力试验、传统子结构拟动力试验、本地及分布式的基于静力子结构的混合试验和基于动力子结构的P2P混合试验。试验平台采用MTS二次开发编程库VB-COM连接试验控制系统,还可以调用有限元软件OpenSEES和ABAQUS进行数值子结构的分析。为了开展分布式的混合试验,该平台采用Socket通讯机制实现子结构间的数据传输,并采用带中转服务器的通讯模式,解决不同局域网之间的数据传输问题。利用该平台完成了6自由度单层单跨钢框架混合试验,验证了该试验平台的有效性。     

底框结构倾覆弯矩分配计算新方法

依据抗震规范视上部砌体为刚体的假定,采用梁弯曲理论,提出了底框结构倾覆弯矩分配的新方法。该方法在保证整体结构楼板竖向变形协调的前提下,计算墙、柱构件由倾覆弯矩产生的节点力,克服了现有方法直接计算构件节点力而不考虑各轴线框架楼板变形协调的缺陷。     

A real-time hybrid simulation method based on multitasking loading

Due to the real-time loading property and the limitation of available loading facilities, both of the refined numerical substructure simulations and multiple experimental substructure tests are impossible for traditional real-time hybrid simulation method (RHSM). For improving the experimental accuracy under limited loading facilities, a RHSM based on multitasking loading (RHSM-ML) is proposed in this paper. In the proposed method, an inner-loop multitasking loading strategy is adopted for accurately reproducing the performance of multiple experimental substructures with limited available loading facilities, and an outer-loop force correction-based iteration strategy is adopted for further improving the experimental accuracy by allowing refined simulation of the numerical substructures while remaining real-time loading on the experimental substructures. Firstly, the methodology of the proposed RHSM-ML is presented. Furthermore, the numerical simulations were conducted for validating the effectiveness and accuracy of the proposed method. Finally, the influence of the structural model on the iterative convergence is analyzed. It is shown that the multitasking loading and the force correction-based iteration strategy are feasible for RHSM. It is shown from numerical simulations that with the contribution of the multitasking loading strategy, the correlation coefficients under different simulation conditions can up to 0.9999 within five round iterations by the RHSM-ML and the force correction-based iteration strategy of the RHSM-ML can significantly improve the iterative convergence accuracy. It is shown from iterative convergence analysis that under different structural models, the convergence of the RHSM-ML can be achieved within five round iterations.     

装配式中空夹层钢管混凝土组合框架混合动力试验研究

为研究中空夹层钢管混凝土组合框架的抗震性能,设计了一个3跨10层的中空夹层钢管混凝土组合框架结构,利用OpenSEES建立了该结构的混合动力模型,以中跨底部两层框架为试验子结构,采用混合试验方法开展了装配式中空夹层钢管混凝土组合框架拟动力试验研究。根据试验结果,验证了混合动力模型的准确性,获得了组合框架在地震作用下的破坏模式和动力响应,分析了中空夹层混凝土柱和组合节点的受力性能,揭示了组合框架的整体抗震性能。结果表明：中空夹层钢管混凝土组合框架破坏模式包括节点端板鼓曲、梁下翼缘屈曲、楼板混凝土压溃和柱钢管鼓曲;在罕遇地震作用下整体结构未出现明显的破坏现象,框架整体呈现出良好延性;由于结构中部荷载较大,中柱比边柱更早进入屈服阶段,而组合节点能够通过自身转动产生的塑性变形耗散大部分地震能量,避免梁端出现塑性铰并减小传递给柱端的弯矩,进而改善柱端受力,提高组合框架的整体抗震性能。     

缩尺模型混合模拟试验测量误差分析及试验验证

基于缩尺模型子结构混合模拟试验方法,将正态分布随机数引入测量误差,利用MATLAB和OpenSEES混合编程技术,分别对剪切型模型、弯剪型模型进行了考虑测量误差的子结构混合模拟数值模拟分析。数值模拟结果表明：在满足JGJ/T 101-2015《建筑抗震试验方法规程》的误差范围内,缩尺比为1/2、1/4缩尺模型的测量误差与足尺模型相应测量误差基本相当。在缩尺比例不小于1/4情况下,随着地震峰值加速度增大,总的累积相对差值呈增加趋势;在相同地震峰值加速度作用下,总的累积相对差值随梁柱线刚度比增加呈减少趋势。通过1/2钢框架子结构混合模拟试验,验证了所提出的缩尺模型子结构混合模拟试验方法的精准性和可行性。     

Cyclic seismic testing of steel moment connections reinforced with welded straight haunch

A simplified seismic design procedure as well as force transfer model for seismic steel moment connections using a welded straight haunch was recently proposed. As a follow-up study, cyclic seismic testing was conducted to verify the proposed procedure and to develop strategies that would prevent cracking at the haunch tip. All the specimens based on the proposed procedure effectively pushed the plastic hinging of the beam outside the haunch and developed satisfactory connection ductility with no fracture. A sloped edge combined with a drilled hole near the haunch tip, or a pair of stiffeners that partially or fully extended from the beam web, successfully prevented crack initiation at the haunch tip. The strut action of the haunch web, which had been predicted from the previous analytical study, was also identified through the strain gage readings in this experiment.     

考虑力矩平衡的三维剩余推力法

在考虑力矩平衡的二维剩余推力法的基础上,提出了一种三维极限平衡分析方法。在忽略条柱间作用力的水平剪切分量的基础上,建立铅直方向(Z轴)、滑动方向(X轴)、垂直滑动方向(Y轴)的力平衡以及绕Y轴的力矩平衡共4个方程,平衡方程中纳入地下水、地震、支护力作用。行界面上柱间力作用方向角(条间力剪切分量与水平分量的比值)为条柱底滑面在滑动方向上的倾角乘以统一的修正系数(可称为推力方向修正系数,以进行修正),列界面上柱间力作用方向角为条柱底滑面在Y方向上的倾角。通过迭代计算,当调整稳定系数以使所有列的X向剩余推力和为零、改变滑动方向(X轴方位)以使所有行的Y向剩余推力和为零、调整推力方向修正系数以使绕Y轴的总力矩为零,求得滑坡的稳定系数、最优滑动方向及推力方向修正系数。该法适用于任意形态滑坡,并可计算得到最优滑动方向。最后对该法进行了工程应用及讨论。     

考虑有侧移框架结构二阶效应的偏心距增大系数法的改进

从已经得出的框架结构二阶效应规律来看,我国《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中用来反映有侧移框架结构P-Δ效应规律的偏心距增大系数法(或称ηs-l0法)不论从力学概念上还是方法上都有待作出根本性改进。本文在阐述了有侧移框架结构中P-Δ效应和P-δ效应的规律后,提出了能同时考虑层效应特征和引起结构侧移弯矩作用下的非弹性曲率增量特征的ηs-l0法改进方案。通过对比分析证实了改进后的方案能较准确反映框架结构P-Δ效应的真实规律,并与美国规范对应方法以及层增大系数法具有等效性。     

基于混合模拟的连柱钢框架抗火性能分析

采用混合模拟方法,以三层平面连柱钢框架为研究对象,针对底层中柱受火工况,分别进行实体单元整体框架、多尺度整体框架、多尺度混合模拟整体框架、传统受火单柱的抗火性能分析,对比不同模型的耐火极限、轴向变形、轴力和侧向变形.结果表明:传统受火柱缺少约束效应,导致耐火极限偏小,其轴向变形后期变形速率较快,较大侧向变形发生较早,结...