多层、高层建筑结构弹塑性动力、静力分析

应我国高层、超高层建筑发展需要,我们对建筑结构弹塑性动力反应分析软件进行了探索研究,在“高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE”的基础上,开发了一套简单实用的建筑结构弹塑性动力、静力分析软件EPDA。目前的EPDA软件提供了两种弹塑性分析方法,一种是弹塑性动力时程分析法,其力学模型有三种:层模型、平面模型和空间模型;另一种是弹塑性静力分析方法,就是通常所说的静力推覆分析方法。EPDA软件是我国第一套商品化的弹塑性分析软件,可以按任意给定方向计算结构的弹塑性时程响应,适用于各种材料的高层及超高层建筑结构,包括钢筋混凝土结构、钢结构和钢与混凝土混合结构,同时,程序中还考虑了多塔、转换层等结构特性。EPDA软件具有如下特点:(1)前后处理功能强,自动读取SATWE和Sat2000的设计分析结果,对钢筋混凝土构件,给出自动选筋结果,用户可以交互修改成实配钢筋;(2)采用纤维束模型模拟梁、柱、支撑等一维构件,纤维束模型的适用性好,不受截面形式和材料限     

双态控制下磁流变阻尼结构的弹塑性地震反应分析

首先介绍了磁流变体的力学特性 ,以及由它制成的磁流变阻尼器的构造与性能。通过对磁流变阻尼器性能试验的数据进行分析研究 ,导出了其力学模型———Bingham模型的有关参数公式。然后 ,在此模型下利用半主动双态控制算法 ,对磁流变阻尼结构在地震作用下的弹塑性动力反应进行了分析。分析和研究结果表明 ,利用磁流变阻尼器对结构进行半主动控制能产生良好的减震效果。     

脆性大理岩弹塑性耦合力学模型研究

为全面、深入地揭示脆性岩石的变形和屈服特性,以锦屏T26y和T2b脆性大理岩峰前和峰后循环加卸载试验为基础,分析岩石的弹塑性耦合性质、应变硬化软化性质和关联与非关联流动法则,定义考虑围压影响的塑性内变量以考虑应力历史对屈服过程的影响,进而建立脆性大理岩的弹塑性耦合力学模型,该模型能全面地反映脆性大理岩的弹塑性耦合、应变硬化软化和剪胀特性。针对所提出的弹塑性耦合模型,提出相应的数值迭代计算方法,并在有限差分软件FLAC3D进行实现。通过模拟脆性岩石的室内常规三轴压缩试验表明,所提出的力学模型可以较好地反映脆性岩石的主要力学特性。研究成果为更好地理解和分析脆性岩石的屈服破坏过程提供重要的参考。     

双向耗能型阻尼器参数化分析及减震性能研究

由于风荷载和地震作用方向的不确定性,要求安装在巨型悬挂复合支撑体系主结构和子结构间的阻尼器具有能够消耗任意方向输入的风或地震能量的机能。因此提出了一种双向耗能型阻尼器,介绍了其结构形式和工作原理,利用非线性理论和ANSYS软件对弯曲、拉压变形和剪切变形模型进行分析,得出相关力学参数。通过分析可知,计算得到的力学参数可靠,并基于此参数模拟阻尼器的恢复力模型,同时对安装该阻尼器的巨型悬挂复合支撑体系进行地震响应弹塑性时程分析,讨论其减震性能。     

某双塔连体高层结构的动力弹塑性分析

针对某一双塔连体高层结构工程,采用ABAQUS软件建立三维弹塑性仿真模型,并进行了中震地震作用下结构的弹塑性分析.通过对计算结果的分析整理,初步掌握了该双塔连体结构在地震作用下的动力特性,为深化结构设计和加强薄弱部位提供了依据.     

SAP2000与ABAQUS模型转换软件开发研究

Stoa是一款实现从SAP2000模型转换到ABAQUS模型的数据接口软件。Stoa利用SAP2000软件输出MDB格式的数据库,采用C++语言访问数据库,通过SQL语言查询数据库,提取模型数据,生成ABAQUS建模所需的inp文件,从而实现模型转换,提高ABAQUS软件的建模效率。详细介绍了ADO访问数据库技术、空间杆件单元截面定位、刚性楼板生成、单元配筋以及型钢混凝土构件的生成等软件研制过程中的关键技术。通过对三种模型转化前后效果的比较,验证了Stoa转化模型信息的可行性及准确性,为应用ABAQUS进行弹塑性分析提供了条件。     

不同加劲板布置下T型方钢管节点内力分析

该文基于ABAQUS有限元软件对T型方管节点的无加劲肋板、纵向加劲肋板、横向加劲肋板三种节点形式的弹性模型下力学行为进行数值分析,结果表明横向加劲肋板可以使节点应力集中现象得到有效缓解。此外该文采用理想弹塑性模型对节点进行比较,发现与弹性分析结果相差较大。与规范设计承载力相比,弹塑性模型通过位移控制得到的极限承载力存在一定的冗余。     

双跨摇摆自复位结构的抗震性能研究

利用OpenSees有限元软件建立了具有相同框架部分的双跨摇摆自复位结构模型和普通框架结构模型,并对其进行静力弹塑性分析和弹塑性时程分析。通过对比两种结构的承载能力、变形和结构耗能,得出双跨摇摆自复位结构具有震后残余变形小、抗震性能良好和结构可恢复等优点。分析结果表明:双跨摇摆自复位结构能够保证其在地震作用后仅替换耗能器后继续使用,为震后结构的修复节省了成本,具有很好的工程应用前景。     

降雨对流变介质的影响分析

以塑性力学、流变力学和渗流力学为理论依据,利用改进的粘弹塑性流变模型,分析岩土介质的力学特性。并通过自编的计算程序,对力学-流变-渗流进行数值计算,应用结果表明：改进的粘弹塑性流变模型能较好的描述岩土类材料的流变特性。     

三维应力空间下改进状态变量的上下负荷面模型及其数值实现

为准确描述结构性土、超固结土的复杂弹塑性力学行为,对上下负荷面模型中的超固结状态变量R与结构性状态变量R*的演化规律进行改进,运用Sheng建议的破坏准则把模型的应用范围拓宽到三维应力空间,建立了三维应力空间下改进状态变量的上下负荷面模型。详细介绍了该模型隐式应力更新算法的数值实现过程,编制了对应的接口子程序,实现了对有限元软件的二次开发,并通过一系列数值模拟验证了模型的合理性、程序的精度与稳定性。最后应用本文模型模拟Boom黏土和Fujinomori黏土并与试验数据对比,结果表明,模型能够准确描述结构性土、超固结土的力学特征。     

大型深基坑开挖的有限元分析

研究了高铁济南西客站站房及配套工程的大型深基坑开挖问题。首先根据基坑施工的特点,建立基坑开挖问题的力学模型。通过现场勘察与土工试验资料,选定用Mohr-Coulomb模型模拟土体的弹塑性性质。采用ABAQUS软件实现基坑分步开挖过程的分析,揭示了复杂深基坑工程中的受力和变形规律,并给出了一些数值算例。     

非连续变形计算力学模型弹塑性数值分析方法及其应用

在笔者所建立的非连续变形计算力学模型弹性分析方法基础上 ,进一步考虑材料的弹塑性 ,基于分区参变量最小势能变分原理 ,建立了非连续变形计算力学模型弹塑性分析的数学列式和求解方法 ,分析了不同材料特性的基础梁和岩基相互作用问题。计算结果表明 :这种非连续变形计算力学模型弹塑性分析方法将材料的非线性与多体相互作用系统的接触非线性或界面非连续性相耦合 ,能够模拟多体间的非线性相互作用特性 ,是一种处理岩土工程中多体非连续变形体系的新颖而有力的数值计算方法     

统一流变力学模型参数的确定方法

统一流变力学模型同时包含黏弹性、黏塑性、黏性、黏弹塑性4种基本流变力学性态,根据岩石在不同应力水平下的加卸载蠕变试验曲线特性,可以全面地对统一流变力学模型及其14个特殊情况下的模型进行辨识.以采用统一流变力学模型对流变模型进行辨识的方法为基础,对流变力学模型参数的确定方法进行研究.先介绍黏弹性、黏塑性、黏性、黏弹塑性这4个基本流变力学模型模型参数的确定方法.然后,将蠕变试验数据中的蠕变应变量分离成衰减蠕变应变分量(其蠕变曲线函数可表示为指数函数)和定常蠕变应变分量(其蠕变曲线形函数可表示为与时间成比例的线性函数)2部分.并分别介绍衰减蠕变应变分量中同时含有黏弹性和黏弹塑性2种应变,以及定常蠕变应变分量中同时含有黏性和黏塑性2种应变这2种情况的流变力学模型参数确定方法.最后,通过锡矿山页岩和东乡铜矿红砂岩2种岩石在不同应力水平下加卸载蠕变试验结果,给出2个流变模型参数确定的实例.     

苏州环贸广场塔楼结构动力弹塑性分析

苏州环贸广场塔楼为超限高层结构,基于PERFORM-3D软件,采用弹塑性时程分析方法对结构在罕遇地震作用下的抗震性能进行了评估,分析结果表明结构整体损伤处于轻度到中度之间。同时将PERFORM-3D软件计算结果与SAUSAGE软件的弹塑性分析结果进行对比,表明两个软件的分析结果中宏观指标较为接近,构件损伤指标具有一定差异,同时从阻尼模型、材料本构、单元模型等方面探讨了两个软件分析结果的异同点及可能原因。同时参考美国基于性能的高层建筑抗震设计准则中建议的计算参数,调整力学模型参数并进行弹塑性时程分析,与PERFORM-3D软件计算结果进行了对比,分析结果表明同时减小阻尼比和活荷载组合值系数会增加结构顶点位移幅值。     

改进超固结状态参量次加载面模型数值实现与应用

为合理描述超固结土复杂的弹塑性力学行为,对现有Hashiguchi次加载面模型中的超固结状态参量R进行修正,在硬化方程中,考虑塑性体应变与塑性剪应变的综合作用,提出了修正超固结状态参量的次加载面模型。同时,着重介绍了该模型的隐式积分算法及数值实现过程,编制了对应的接口子程序,实现了该模型在有限元软件ABAQUS中的应用。通过不同工况和加载方式下的数值模拟验证了程序的合理性,最后应用模型研究了Fujinomori黏土的三轴压缩力学特性并与UH模型的模拟结果、室内试验研究进行对比。结果表明,子程序具有较高的计算精度和可靠性,模型能够准确地模拟黏土的超固结特性。     

钢管混凝土束剪力墙结构高层住宅建筑结构设计与分析

与传统混凝土剪力墙相比,钢管混凝土束剪力墙能充分利用混凝土和钢材材料的特点,具有承载力高、延性好、耗能能力强,是一种抗震性能卓越的新型墙体结构。结合北马路大庙片区拆迁安置房项目高层住宅的工程实例,介绍了钢管混凝土束剪力墙结构体系特点、主要计算假定,并采用SATWE和YJK两种不同力学模型的三维空间分析软件对结构进行了整体计算的对比分析、弹性时程分析及静力弹塑性分析,通过合理的结构布置和优化,计算分析结果表明该结构体系具有良好的抗震性能。     

级配碎石层在2种典型路面结构中的计算分析

以长沙市武广片区道路试验段为依托工程,通过理论分析和3D有限元数值分析、工程应用与后期跟踪检测相结合等技术手段,对级配碎石层应用于2种典型道路路面结构(柔性结构和倒装结构)的性能差异进行了研究。利用大型有限元分析软件ABAQUS建立路面结构的3D模型,充分考虑了级配碎石层的弹塑性,对柔性结构、倒装结构在单次平面均布矩形荷载作用下的力学响应进行了分析;通过变化级配碎石层的回弹模量和厚度,对2种路面结构的力学指标峰值进行了敏感性分析。试验段检测结果表明,采用3D有限元模型分析路面结构能较真实地反映路面结构的实际力学响应。     

一种基于非关联准则的双屈服面模型的应用

随着岩土工程朝大规模复杂化的发展,对于计算中所需的力学模型的要求也越来越高.本文以一种实际适应性较高的高等弹塑性模型-基于非关联流动准则的双屈服面模型为对象,首先阐述了该模型的构成,其次推导了弹塑性刚度矩阵,以便应用于有限元中的方便.然后为了提高计算精度和效率,将改进型的龙格-库塔循环算法导入该模型.最后将该模型应用于一高填土工程中的变形计算,取得了较好的结果.     

某超高层商住楼的抗震性能研究

本文介绍了研究对象某超高层商住楼的结构特点,并对动力弹塑性时程分析的原理和方法进行了介绍。在此基础上,采用MIDAS Building程序对某超高层商住楼进行动力弹塑性时程分析,本文详细介绍了程序中所选择的力学模型,拟定的计算条件,并对计算结果进行了分析和评价。     

塔式起重机双拉杆水平吊臂力学模型探讨

本文分析介绍塔双拉杆水平吊臂的两种力学模型和相应的计算方法。并以一台塔机的吊臂为例，将两种计算结果与实测结果相比较，讨论两种力学模型的合理性。