竖向承重与水平抗侧相分离的组合框架-剪力墙结构体系抗震性能研究

为提高传统钢结构体系在住宅产业化应用中的标准化程度、装配化效率以及安全性能,提出了竖向承重与水平抗侧相分离的组合框架-剪力墙结构体系,并对其抗震性能进行了分析与评价.以某高层住宅楼工程为结构方案原型,基于多遇地震作用下弹性层间位移角相同的控制标准,分别按传统组合框架-剪力墙结构体系和按竖向承重与水平抗侧相分离的组合框架...     

重力-抗侧力可分钢框架体系受力性能分析

为研究重力-抗侧力可分钢框架体系的受力性能,以某个实际工程为建筑方案,利用ETABS和PKPM软件建立了15层的重力-抗侧力可分钢框架体系和刚接钢框架体系的结构模型,在地震作用下对2种体系进行弹性和弹塑性分析。经过对比分析后得到了以下结论:在用钢量基本相同的情况下,重力-抗侧力可分钢框架体系的抗侧刚度和结构性能与刚接钢框架体系的抗侧刚度和结构性能相近;重力-抗侧力可分钢框架体系的抗弯框架受力充分,塑性铰较少,能够更好地耗散地震能量;重力-抗侧力可分钢框架体系内侧梁柱的截面较小,能够有效解决钢结构建筑露梁露柱的问题;重力-抗侧力可分钢框架体系与刚接钢框架体系相比拥有大量的铰接节点,能够降低施工难度,大大缩短建设周期,具有更好的经济效益和社会效益。     

竖向荷载作用下新型复合结构的弹塑性有限元分析

针对用于多层住宅代替粘土砖墙的新型人字支撑复合结构,在竖向荷载试验的基础上,进行了实体建模的弹塑性有限元分析。结果表明,有限元整体式模型计算的裂缝出现的位置、顺序和试验试件基本一致;梁跨中荷载-挠度曲线、支撑和梁跨中钢筋的荷载-应变曲线均和试验结果吻合良好;试验值和有限元计算值的开裂荷载比值为1.2、承载力比值1.04。说明采用的有限元弹塑性分析方法是合理的,可以用于分析复合结构在竖向荷载作用下的受力全过程。     

竖向地震作用下某大跨悬挑结构反应分析

采用NosaCAD2005有限元程序建立结构分析模型,采用的模型非线性单元主要包括梁、柱、二力杆和墙单元,梁和柱采用三段变刚度杆模型,以受弯为主的梁单元截面弯矩-曲率关系采用二折线和三折线模型,柱和二力杆截面采用纤维模型,墙体采用板壳单元,面内非线性模型采用Darwin-Pecknold模型.输入水平向振动的地震波和同时输入水平向、竖向振动的地震波两种形式的弹塑性时程分析,通过两种工况下结构动力响应的对比,分析研究了竖向地震动对某大跨悬挑结构的影响.     

竖向地震作用下双塔连体结构非线性时程分析

地震作用下双塔连体结构体系的变形和内力分布较为复杂,结构中设置的连体部分在一定程度上会提高竖向地震作用对结构的影响。针对某一顶部连体双塔结构,采用NosaCAD有限元软件建立结构的整体非线性分析模型。对计算模型进行输入水平向、竖直向地震波和只输入水平向地震波两种不同工况的动力时程分析,通过对比两种工况下结构的动力响应,研究竖向地震对该连体结构地震反应的影响。分析表明:竖向地震作用对结构的水平位移基本没有影响,对结构竖向位移有一定影响,但影响较小;竖向地震作用对连体部分跨中杆件的内力有一定影响。     

水平地震激励对结构体系竖向地震响应影响分析

1999年日本阪神大地震后,人们发现结构产生了如建筑中间某层被挤压破坏且未整体倒塌、房屋楼层整体错位等震害现象。一直以来这些现象都被认为是竖向地震力作用的结果,但都没有得到很好的解释,本文对结构体系进行竖向地震响应分析时,在竖向激励不同时刻输入水平地震激励,以期通过耦合的地震作用来解释这些破坏现象,为结构体系抗震设计做出一些贡献。     

新型钢筋混凝土叠合结构体系地震反应分析

新型钢筋混凝土叠合结构体系是一种新型节能结构体系。为研究其抗震性能,应用基于纤维模型的非线性有限元分析程序PERFORM-3D,对其进行罕遇地震波作用下的弹塑性分析,重点研究此结构的楼层最大水平位移、弹塑性层间位移角、结构底部剪力、剪重比、能量等抗震性能指标。计算结果表明,此结构各项性能指标均满足规范,构件出现损伤的顺序较为合理,能较好发挥耗散地震能量的作用,主要抗侧力构件叠合承重墙体没有发生破坏,能够实现"大震不倒"的抗震设防要求。     

连体结构在竖向地震作用下的振动分析

采用平面杆系模型并用静力凝聚法消除结构耦联的水平自由度和转角自由度,结合两个算例的竖向振动模态分析和时程响应分析,探讨了大底盘双塔楼连体结构在竖向地震作用下的振动特性,对比了大底盘双塔楼结构有无连体结构形式的计算结果,得出了这种结构形式在竖向地震作用下的一些特性和具有参考价值的结论。     

圆柱面组合网壳结构的受力性能分析

本文简要介绍了组合网壳结构的发展情况，对圆柱面组合网壳用有限元分析方法进行了详细的分析，并与拟三层壳分析法进行了比较，表明这二种计算结果是相近的，文中还计算分析了边梁刚度对圆柱面组合网壳的影响，讨论了单波，多波，全钢网壳，带肋壳以及相应组合网壳等种情况，本文编制了专门计算组合网壳的程序，可用于组合网壳实际工程的强度计算。     

悬挂结构竖向地震作用时程分析

文章对悬挂结构提出了一种新的考虑节点转角影响的串并联模型,运用时程分析的方法对悬挂结构进行了竖向地震作用下的动力反应分析,编制了相应的计算程序和计算算例。     

Study on seismic performance of a super-tall building with different lateral force resisting systems

超高层建筑对水平荷载（风荷载和地震作用）具有较高的敏感性,合理的抗侧力体系对超高层建筑结构的经济性、安全性以及材料使用效率等影响重大。以北京在建的某超高层建筑设计初期所采用的半高和全高支撑两个方案为研究对象,利用MSC.Marc建立了两个方案的有限元分析模型,并进行了工程量、弹塑性时程和倒塌分析。通过工程量统计,对比分析两个方案主体结构材料总用量以及各类构件材料用量差异;通过弹塑性时程分析和倒塌分析,研究两个方案在不同地震水准下的结构响应和抗倒塌能力。结果表明：该工程的两个结构方案都能满足规范规定的抗震性能需求,全高支撑方案具有更好的经济性,比半高支撑方案节省总材料用量约11%,且抗地震倒塌安全储备提高了约14.8%。     

一种水平—竖向复合隔震装置的地震反应分析

提出了一种水平—竖向复合隔震装置,以一栋四层框架结构为例,对其水平和竖向地震反应进行了分析,研究结果表明,复合隔震装置能简单有效地解决建筑结构的复合基础隔震问题,是一种理想的复合隔震装置。     

风荷载与地震耦合作用下超高层建筑的结构损伤与玻璃幕墙坠落研究

超高层建筑服役周期长,在其全寿命周期内有可能遭受风和地震同时作用,需针对主体结构和玻璃幕墙受风、地震单独和耦合作用进行研究。基于结构高度为300.5 m超高层框架-核心筒结构,依据相关规范要求建立主体结构与玻璃幕墙整体有限元分析模型,根据场地条件选取3组三向地震动记录,并通过已完成的1∶440缩尺模型风洞试验获得10、50 a和100 a重现期的风压时程。采用非线性时程分析方法,研究风荷载、地震单独与耦合作用对主体结构和玻璃幕墙受力性能的影响。结果表明：玻璃幕墙对主体结构的影响较小,而主体结构对玻璃幕墙的影响则较大,其变形超过玻璃幕墙由荷载直接作用所产生的变形。在风荷载或地震单独作用下,主体结构的非线性响应和玻璃幕墙的破坏情况均随荷载强度增大而增大;在地震作用下,主体结构进入非线性状态后,结构顶点位移和层间位移角的增幅超过基底剪力的增幅,但低于峰值加速度的增幅;在风荷载作用下,主体结构处于弹性工作状态,基底剪力和倾覆弯矩随风压增大呈线性增长,但因变形响应特性不同,变形产生非线性增长,结构扭转效应增大;在风荷载与地震耦合作用下,主体结构和玻璃幕墙的非线性响应超出风荷载或地震单独作用的简单叠加,结构变形为单独作用简单叠加值的110%~134%。结构刚度变化较大的加强层及其邻近1~2层,侧风面负风压较大,玻璃幕墙容易破坏而坠落,设计时需注意加强。     

Study on structural damage and falling of glass curtain wall of super high-rise building under coupling action of wind and earthquake

超高层建筑服役周期长，在其全寿命周期内有可能遭受风和地震同时作用，需针对主体结构和玻璃幕墙受风、地震单独和耦合作用进行研究。基于结构高度为300.5 m超高层框架-核心筒结构，依据相关规范要求建立主体结构与玻璃幕墙整体有限元分析模型，根据场地条件选取3组三向地震动记录，并通过已完成的1∶440缩尺模型风洞试验获得10、50 a和100 a重现期的风压时程。采用非线性时程分析方法，研究风荷载、地震单独与耦合作用对主体结构和玻璃幕墙受力性能的影响。结果表明：玻璃幕墙对主体结构的影响较小，而主体结构对玻璃幕墙的影响则较大，其变形超过玻璃幕墙由荷载直接作用所产生的变形。在风荷载或地震单独作用下，主体结构的非线性响应和玻璃幕墙的破坏情况均随荷载强度增大而增大；在地震作用下，主体结构进入非线性状态后，结构顶点位移和层间位移角的增幅超过基底剪力的增幅，但低于峰值加速度的增幅；在风荷载作用下，主体结构处于弹性工作状态，基底剪力和倾覆弯矩随风压增大呈线性增长，但因变形响应特性不同，变形产生非线性增长，结构扭转效应增大；在风荷载与地震耦合作用下，主体结构和玻璃幕墙的非线性响应超出风荷载或地震单独作用的简单叠加，结构变形为单独作用简单叠加值的110%~134%。结构刚度变化较大的加强层及其邻近1~2层，侧风面负风压较大，玻璃幕墙容易破坏而坠落，设计时需注意加强。     

开口截面钢-混凝土组合梁弯扭性能非线性分析

在钢筋混凝土变角软化桁架模型的基础上,提出了适于分析开口截面钢-混凝土组合梁弯扭性能的三维桁架模型。在弯扭作用下,组合梁截面各单元分别处于一维应力状态(体系1)和二维应力状态(体系2),体系1用来抵抗由弯矩和扭矩引起的截面纵向应力,体系2用来抵抗由扭矩引起的截面剪应力,两者通过截面的纵向应变协调和内力平衡条件联系起来。分析充分满足平衡条件、变形协调条件和材料本构方程。通过对部分试件的计算验证,结果表明该模型不仅可以用于预测组合梁的极限强度,而且为混凝土翼板开裂后组合梁全过程分析,提供了有效途径。     

强震下钢框架动力时程分析模型应用对比分析

为比较几种有限元模型计算钢框架动力时程分析的精度以及效率,采用通用有限元软件ABAQUS,分别建立壳单元模型、多尺度模型、考虑损伤退化的纤维梁模型以及不考虑损伤退化的传统两折线模型,比较几种模型在计算结构变形、结构破坏形态等方面的特征,检验等效本构模型的计算精度,深入探讨考虑损伤退化对钢框架抗震性能的影响。同时,对比几种模型的计算效率,考察等效本构模型的改良作用。研究结果表明:在一开始损伤退化没有出现的时候,四种模型的计算结果基本一致。一旦由于塑性应变累积导致损伤退化的发生,考虑损伤退化的纤维模型、壳单元模型和多尺度模型的计算结果吻合良好,说明等效本构模型能够反映结构出现损伤对结构变形的放大作用。而没有考虑损伤退化的两折线杆系模型与三者的计算结果差别较大,计算得到的变形结果偏小,低估了结构的层间位移角和层位移,导致计算结果偏于不安全。计算效率上,等效本构模型的计算时间远小于壳单元模型和多尺度模型,比两折线模型略高,实现计算精度和计算效率的平衡。     

Hydroelastic analysis of VLFS based on a consistent coupled-mode system and FEM

Three models for the interaction of water waves with large floating elastic structures are analysed. The first model, based on the Euler–Bernoulli beam theory, has already been extensively studied. The second is based on the Rayleigh beam equation. The third approach utilises the Timoshenko approximation and is thus capable of incorporating shear deformation and rotary inertia effects. A novelty of the proposed hydroelastic systems is the consistent local mode expansion of the underlying hydrodynamic field interacting with the floating structure, which leads to coupled-mode systems with respect to the modal amplitudes of the wave potential and the surface elevation. This representation is rapidly convergent to the solution of the full hydroelastic problem. The dispersion relations of these models are derived and analysed, supporting at a next stage the efficient development of finite element method solvers of the coupled system.     

负弯矩区腹板开洞钢-混凝土组合梁承载力试验研究与理论分析

通过外挑钢-混凝土组合梁的单调加载试验和有限元分析,研究负弯矩区腹板开洞对其受力性能的影响,并基于弯剪承载力相互作用的准则,提出承载力理论计算方法。结果表明：截面开洞显著降低了组合梁的承载能力和刚度;最终破坏形式为洞口上方混凝土板的剪切破坏;组合梁承载能力随着截面削弱的加大而降低;洞口补强板可减轻洞口区域应力集中,进而提高组合梁的承载力;承载力随着洞口中心线与支座距离减小（即弯剪比的增大）而减小。应用建议的负弯矩区腹板开洞组合梁承载力计算方法得到的承载力计算结果与试验及有限元分析结果吻合较好。     

风与地震耦合作用下钢管混凝土框架-防屈曲支撑#br# 结构体系易损性研究

工程结构在其全寿命服役期间会不可避免地遭受风或地震等多种灾害的作用。以钢管混凝土框架-防屈曲支撑结构体系为研究对象,模拟了重现期分别为1年、10年和50年的结构不同高度处的风速时程,基于OpenSees有限元软件对结构开展了地震单独作用和重现期分别为1年、10年和50年的风与地震耦合作用4种工况下的非线性动力时程分析,并基于地震需求分析方法生成了结构在不同工况下的易损性曲线。结果表明：随着风作用的增大,结构的反应和易损性均有增大趋势;而随着地震动强度的增大,风作用对结构易损性的影响则逐渐减小。