板式连接中心支撑钢框架结构推覆试验研究

为研究板式连接中心支撑钢框架结构在水平荷载作用下的承载力、延性、结构影响系数、节点受力模式、屈服机制以及节点处梁柱附加弯矩分布规律,对两榀按1：2.6缩尺的3层中心支撑钢框架进行了静力推覆试验。结果表明支撑失稳后楼层水平刚度明显降低,但由于人字形支撑受拉斜杆的存在,楼层能够维持足够的水平承载力。弹塑性层间侧移角远高于抗震规范要求,具有较大的延性系数和结构影响系数。支撑节点板附近的梁柱上存在附加弯矩,基于弹性极限状态,得到了附加弯矩指数的试验值。支撑端部深入节点板较多时,节点板在支撑失稳后以圆弧塑性铰线形式产生面外转动,仍具有高于支撑的极限承载力和塑性变形能力。结构屈服机制合理,体现为支撑屈曲或屈服在先,节点板屈服和梁柱屈服在后,符合抗震设计要求。     

三层钢板剪力墙结构静力推覆试验研究

通过按照我国相关规范设计的三层钢框架-钢板剪力墙结构在水平单调荷载作用下的静力推覆试验研究,得到了结构的破坏模式、底部剪力与顶点位移及层间位移曲线、剪力墙板的平面外变形、承载力和延性。结果表明：试件在水平设计荷载时,墙板没有出现屈曲,结构保持完全弹性;二层剪力墙板右下角最先达到受拉屈服,但当荷载加载到后期,底层剪力墙板出现的平面外变形最大;试件在达到极限承载力之后,强度下降非常缓慢,结构具有良好的塑性变形能力,位移延性系数为5.24;试验终止时,二层的层间变形最大,层间位移角达到了0.0447rad,柱脚翼缘出现两个半波状的局部屈曲变形,腹板受压鼓曲。     

动力模型拟静力修正方法及误差分析

摘 要：为了降低动力模型修正过程中的计算复杂程度,提出了拟静力模型修正方法。借助特征载荷的概念,将基于动力测量信息的动力模型转化为静力模型进行修正,避免了模型修正过程中特征值和特征向量的计算。利用样条插值方法,解决了测量信息与计算信息间的匹配问题。采用复域灵敏度分析方法对修正过程中的参数灵敏度进行计算,提高了修正过程中的计算效率。研究了测量误差对修正结果的影响,给出了修正参数的统计特性,为评估修正结果的可靠性提供了基础。通过数值算例对提出的方法进行了验证,结果表明本文的方法是有效可靠的。利用建立的方法对润扬大桥北汊斜拉桥桥塔模型进行了修正,修正结果较为精确可靠。     

路面模量拟静力分析的动力校验

采用轴对称动力有限元程序计算出的相应ＦＷＤ顺位置的弯沉作为输入，验证拟静力反分析的实用性。通过对几种路面结构的计算分析，得出拟静力反应的适用和不短途结构，并给出了理论解释。     

钢-竹组合梁柱边节点拟静力试验研究

钢-竹组合工字形梁和箱形柱的边节点,采用T型钢连接件和螺栓实现组合梁柱之间的连接,并在节点核心区柱子四周焊接钢板形成钢套筒,从而增加节点域的刚度和整体性能。以螺栓数目、强度和有无加劲肋为基本参数,对6个组合梁柱边节点试件进行了拟静力加载试验,观察节点在不同参数条件下的梁端P -Δ 滞回曲线、组合梁柱之间的转角和节点区钢板的剪切变形,得到了梁柱节点的耗能系数、延性系数等抗震性能指标,在此基础上进行了节点区连接件理论转角计算方法分析。试验结果表明,螺栓强度等级和根数对节点核心区的剪切变形和组合梁柱节点的极限承载力影响不大,但节点区钢套筒焊脚尺寸和加劲肋的设置变化对节点转动刚度和抗震性能指标影响显著。根据钢-竹组合节点在弹性阶段的梁端位移和应力、应变关系,提出了组合节点的力学简化模型及连接件转角的计算方法,其计算结果与试验值吻合较好。     

钢筋混凝土框架结构拟静力倒塌实验数值模拟

该文来源于由清华大学和中国建筑学会抗震防灾分会建筑结构抗倒塌专业委员会组织的钢筋混凝土框架拟静力倒塌实验数值模拟的盲测竞赛。该文采用基于纤维截面的有限元模型以及通过修正斜压场理论确定节点域受力性能的方法,对钢筋混凝土框架柱、节点以及整体结构的拟静力实验进行了数值模拟,对比分析结果表明:分析结果与实验结果吻合较好,分析方法客观、合理、可靠,为以后的结构倒塌实验分析提供了理论指导。     

仿古建筑钢-混凝土组合框架抗震性能试验研究

为研究仿古建筑钢-混凝土组合框架的抗震性能,以抗震设防烈度7度区的某殿堂式仿古建筑钢-混凝土组合框架为原型,设计了1榀缩尺比为1∶2的仿古建筑钢-混凝土组合框架,并对其进行拟动力试验。分别输入El Centro波、Taft波、兰州波,地震峰值加速度依次为35 gal (7度多遇地震)、100 gal (7度设防地震)、220 gal (7度罕遇地震)和400 gal,实测了试件的加速度时程曲线、基底剪力-位移滞回曲线、耗能能力和变形性能。研究结果表明:仿古建筑钢-混凝土组合框架具有较好的塑性变形性能,结构的自振频率和动力放大系数随地震加速度的增大而降低。当峰值加速度为400 gal时,试件刚度较35 gal时减小66%。试件的耗能能力随地震加速度的增加而增大,且在各地震波作用下其变化幅度不同,El Centro波作用下最大,兰州波作用下最小。整个结构可满足7度抗震设防要求,具有良好的抗震性能。     

渡槽拟动力试验仿真分析

建立了一种可以同时考虑流-固耦合与桩-土-结构相互作用的渡槽结构水平地震响应的有限元计算模型,该模型通过等效线性化方法考虑土体非线性,以自由场计算结果为依据,确定黏-弹性人工边界的参数及进行相应的地震动输入。建立了渡槽结构拟动力试验模型的整体有限元计算模型,进行了试验地震波作用下的有限元仿真计算,并与拟动力试验结果进行了比较,计算结果与试验结果基本一致,说明了文中建立的有限元计算模型的有效性。同时,拟动力试验及有限元计算结果表明,水体对渡槽结构地震响应有一定影响,有水工况时,结构的基频降低,可能较无水工况与输入地震波能量主频段偏离更远,从而起到一定的减震作用。     

减压环耗能性能的静力试验及动力有限元分析

摘 要：被动柔性防护系统中采用的减压环由钢管及铝管套筒组成,应用中将钢丝绳穿过钢管连接在防护系统的支撑绳及拉锚绳上,起到吸收能量和缓冲冲击荷载的作用。根据被动防护系统中减压环的工作状态,将减压环的受力形式简化为一端固定,另一端受荷载作用,并进行了静力试验和动力有限元分析。在较低的冲击荷载作用下,数值计算结果与试验结果较吻合,随着冲击荷载速度的增大,启动荷载逐渐增大,减压环耗能能力有一定的提高。另外,采用数值计算方法研究了减压环中的铝管套筒长度对耗能性能及启动荷载的影响。结果表明：减压环在动力荷载作用下的耗能能力开始增大比较明显,后期耗能能力无明显增大,而启动荷载随着套筒长度的增大先减小而后增大,当铝管套筒在合适长度范围内时,减压环在动力荷载作用下理想吸能效率与静力试验结果较接近。     

实腹式型钢混凝土异形柱中框架拟静力试验及静力弹塑性分析

为研究实腹式型钢混凝土异形柱中框架的受力性能, 对1榀缩尺比为1∶2.5的两跨三层实腹式型钢混凝土异形柱中框架进行了拟静力试验, 得到了试件的破坏形态、滞回曲线和特征点荷载、位移参数。在试验研究的基础上, 对该新型框架结构在SAP2000程序中静力弹塑性分析模型的建立方法进行了对比分析, 结果表明：利用纤维铰建立的分析模型能更有效地分析其静力弹塑性性能。考虑影响实腹式型钢混凝土异形柱中框架弹塑性的4个主要因素：柱肢高肢厚比、型钢屈服强度、混凝土强度和梁柱屈服弯矩比, 对其静力弹塑性分析模型进行了变参数分析, 结果表明：提高柱肢高肢厚比或梁柱屈服弯矩比, 可显著提高框架的水平承载力;随柱肢高肢厚比的加大, 框架的刚度明显增大;改变柱肢高肢厚比、型钢屈服强度或梁柱屈服弯矩比, 框架的延性基本不变。     

腐蚀环境中Q345等边角钢构件拟静力试验研究

腐蚀将改变钢材的化学和物理特性,使得构件性能退化,严重影响结构的抗震性能。为此,该文首先通过重庆地区年降雨时间建立了混合概率模型,将该混合模型与酸雨对金属的腐蚀特点相结合给出了三种不同方式的腐蚀模型。然后,利用腐蚀模型对14个足尺Q345等边角钢试件和25个材性试件展开了不同方式和不同时间的腐蚀,并由材性试验结果对Q345钢力学性能参数的变化规律进行分析和建模。最后,通过拟静力试验,研究了腐蚀环境对Q345等边角钢构件破坏模式、滞回曲线以及主要抗震性能评价参数的影响规律,建立了与之对应的退化模型。结果发现：1) 材性性能随腐蚀损伤增加而退化,甚至出现屈服点消失;2) 承载力的试验值和理论值均因腐蚀损伤而降低,但规范计算公式并不能有效考虑腐蚀损伤;3) 腐蚀损伤使得往复加载次数和滞回环面积减少,刚度退化幅值显著减小,延性和耗能能力降低。     

基于动力推覆方法的储液罐抗震分析

为有效评估储液罐在弹塑性阶段的抗震性能,经凝聚流体域压力自由度,建立流固耦合系统的等效动力方程,然后合并同频振型并基于广义逆理论导出谱加速度-谱位移性能曲线的投影方程,并通过控制谐波参数实现流固耦合系统的单向动力推覆,以此确定性能曲线并作为储液罐的单自由度广义本构模型。时程分析表明：上述广义本构模型的滞回曲线及时程结果与流固耦合系统吻合良好,罐体刚度均呈渐近退化。该文方法与静力推覆分析的计算耗时大致相仿,消除了特征节点对性能曲线的影响,并可考虑弹塑性阶段内罐体抗力分布的改变。     

腐蚀近海桥墩十字形双向拟静力试验及损伤分析

为研究十字形双向加载作用下腐蚀近海桥墩的损伤演化,设计了2个尺寸及配筋相同的钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)桥墩试件,对其中之一开展了电化学腐蚀试验,随后对2个试件进行了十字形双向拟静力试验.基于实测数据,分析了腐蚀作用对墩柱滞回特性及刚度退化的影响,基于试验现象,及考虑腐蚀和加载路径的改进P...     

可恢复功能的装配式预应力钢框架拟动力试验研究

针对高层建筑,提出了腹板摩擦耗能的可恢复功能装配式预应力钢框架结构体系和性能化设计目标。并设计了一个3×5跨4层原型结构,进行了0.75倍缩尺的子结构拟动力加载试验。试验结果表明:装配式预应力钢框架具有良好的开口闭合机制,震后能够自动复位和恢复结构功能。试验结束后,钢绞线索力损失在8%以内,说明钢绞线、锚具性能和钢预应力的施加方法是可靠的。结构实现了“多遇地震无开口、无损伤,设防地震开口耗能且主体结构无损伤、罕遇地震结构损伤很小能正常使用,超罕遇地震主体结构损伤较小且仍能正常使用”的性能化设计目标。     

结构等效复阻尼模型对钢梁及钢框架结构动力响应影响分析

介绍了采用结构等效复阻尼模型求解结构动力响应的方法,并在时域内考虑阻尼是一个变化值.分别采用结构等效复阻尼模型及粘滞阻尼模型计算了一根钢梁和一座钢框架结构的动力响应,并分析了两种不同阻尼模型对结构动力响应计算结果的影响.结果表明,结构的损耗因子不是一个定值,而是随着结构应力的增长而增大;采用不同类型的阻尼模型对结构响应的分析结果有较大影响.     

蜂窝式钢框架结构抗震性能试验研究

该文通过低周反复荷载试验对蜂窝式钢框架抗震性能进行研究。分析其在地震作用下的受力过程、破坏形式、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、延性等抗震性能。分析结果表明:蜂窝框架在地震作用下有较好的抗震能力,结构的破坏特征主要体现在蜂窝梁上;通过腹板开孔削弱可以控制梁端塑性铰形成位置,使得最大塑性区移至梁腹板削弱处,减小了梁柱连接处的转角,能有效的避免梁柱连接焊缝的脆性断裂,提高了钢框架结构的延性。     

多模态静力推覆分析及其在高层混合结构体系抗震评估中的应用

在已有的研究基础上通过考虑多阶振型质量积的水平力分布形式下的推覆分析,将结构推至每阶振型下的目标位移,采用SRSS组合的方式得到结构的响应.对应每阶振型下推覆分析的目标位移采用弹塑性反应谱来计算.对一高层钢框架-混凝土核心筒混合结构在7度罕遇地震下抗震性能进行了评估,结果显示,多模态静力推覆分析所得的结构响应同非线性动力时程分析所得结果很接近,尤其是在层间位移角及层间剪力这两个重要抗震指标上更为接近.     

传统风格建筑钢框架结构恢复力模型试验研究

为研究传统风格建筑钢框架结构的恢复力特性,以位于抗震设防烈度8度区的一榀单层两跨传统风格建筑钢框架结构为原型,按照1/2缩尺比例制作了试验模型,对其进行了低周反复加载试验。记录并分析了其受力过程和破坏形态,得到了骨架曲线各特征点的试验数据。基于试验结果,提出了无量纲化的三折线骨架曲线模型,回归分析得到在各加载阶段的刚度退化曲线方程,最终建立适用于传统风格建筑钢框架结构的恢复力模型。研究结果表明,结构受力过程可以分为次要构件屈服、主要构件破坏及整体结构失效三个阶段;所建议的骨架曲线模型及恢复力模型与试验结果吻合程度较高,很好地反映了结构在低周反复荷载下的受力特征与滞回特性,可用于传统风格建筑钢框架结构的弹塑性地震反应分析。     

新型连梁剪力墙结构拟静力试验研究

设计了两个足尺的单层双肢剪力墙试件,其中一个带有传统的钢筋混凝土连梁,另一个连梁中安装有改进的三角钢板阻尼器,通过拟静力试验研究两个试件的屈服破坏模式和抗震性能。研究结果表明：这种新型连梁的耗能能力和变形能力明显优于传统连梁,刚度和强度退化小于传统连梁;新型连梁的变形和耗能都集中在阻尼器中,混凝土连梁基本保持完好,阻尼器能够很好地控制结构的损伤,有利于实现连梁震后的可更换。     

强震下钢框架结构易损性分析及优化设计

该文建立了一种考虑结构地震反应滞回变形幅值对累积耗能损伤影响的双参数损伤模型,提出了一种基于易损性分析的评估钢结构在地震作用下损伤程度的方法,该方法以结构最大层间位移角作为评价结构整体能力的参数指标。以一个9层Benchmark钢结构为例,针对其在强震中的反应特征,对其薄弱层进行了优化设计,建立其优化前后的理论易损性曲线,对其在不同强度地震作用下的破坏状态进行评估。基于倒塌储备系数对优化前后结构的抗倒塌性能进行分析,结果表明:所提出的损伤评估方法能较准确地评估钢结构在强震作用下的损伤程度,优化设计后结构的抗倒塌能力显著提高。