联肢剪力墙的刚度、稳定性以及二阶效应

该文采用连续化模型,对双肢剪力墙结构平面内稳定性进行了研究,求得了顶部作用集中压力时临界荷载的精确显式表达式和显式屈曲波形。这个临界荷载公式表明,联肢剪力墙是一种双重抗侧力结构,并且可以采用串并联电路模型来表示两者之间的相互作用。串并联模型推广到线性分析的情况,得到顶部抗侧刚度的显式表达式,与精确解进行了比较。推导了顶部作用竖向集中荷载时,在不同水平荷载作用下结构的侧移、墙肢弯矩、墙肢轴力和连梁弯矩放大系数,并提供了近似计算公式。     

双重弯剪型抗侧力结构的屈曲及其二阶效应

该文采用连续模型对刚度和轴力均匀的双重弯剪型抗侧力结构的屈曲进行分析,得到了计算临界荷载的精确公式。公式表明:双重抗侧力结构总的临界荷载是两个结构作为独立结构时各自临界荷载的简单相加,与竖向荷载在两个结构上的分布无关。对在均布水平荷载和顶端竖向集中荷载共同作用下的双重弯剪型结构进行了二阶分析,得到了弯曲侧移、剪切侧移、总侧移及其两个结构中的弯矩的二阶效应放大系数,并提出了简化计算公式。该公式用于顶部侧移计算非常精确,用于下部侧移计算精度良好且偏于安全;该公式也可以用于子结构整体弯矩的计算,子结构是框架的情况下也可以用于框架柱柱端弯矩的放大计算,在下部2/3高度范围内偏于安全。整个解析解的推导过程表明,这些放大系数也与竖向荷载在两个结构上的分布没有关系。     

Q460高强钢焊接工字形截面单伸臂梁整体稳定性能与设计方法研究

为研究Q460高强钢焊接工字形截面单伸臂梁的整体稳定性能以及完善规范中关于此类构件的设计方法,进行了6根集中荷载作用下Q460高强钢焊接工字形截面单伸臂梁的整体稳定性能试验,测量了试件的初始几何缺陷和截面残余应力。试验结果表明：当单伸臂梁整体失稳的控制梁段位于简支跨时,单伸臂梁的整体稳定承载力随伸臂长度比的增大而减小,截面高宽比较伸臂长度比对单伸臂梁整体稳定承载力的影响更大。在试验基础上,运用有限元程序创建考虑初始几何缺陷和残余应力的有限元模型对试验进行模拟,模拟结果与试验结果吻合良好;基于试验验证的有限元模型,分析荷载形式、荷载比例、简支跨长度、伸臂跨长度和截面高宽比等因素对Q460高强钢焊接工字形截面单伸臂梁整体稳定承载力的影响规律。基于特征值屈曲分析结果,回归出单伸臂梁的弹性屈曲临界弯矩计算公式,并通过对试验结果和有限元参数分析结果的回归提出了Q460高强钢焊接工字形截面单伸臂梁的极限弯矩计算公式。     

双曲壳结构非均匀风压作用局部稳定验算

风荷载条件大型双曲旋转壳体结构局部稳定性为结构设计关键控制因素。为考虑双曲旋转壳体结构在风载荷作用下的局部稳定性问题,现行国内外水工规范多采用20世纪70年代提出的基于环向均匀荷载加载试验方案的Mungan局部稳定验算公式（亦称为Buckling Stress State（BSS）方法）。首先,以Mungan提出的静水压力试验为基础,基于结构有限元分析算法,构建了早期壳体物理试验模型的有限元模型,分析了双曲旋转壳体在环向均布平均风压作用下的稳定性与试验结果的差异,验证了早期试验在特定条件下的正确性。为进一步评价该算法应用于以超大型冷却塔为代表的壳体结构设计的适用性和合理性,计算了水工规范（GB/T 50102-2003）中21种线型的双曲旋转壳体在环向非均布风压作用下的极限荷载,探讨了Mungan局部稳定验算公式有待改进的方向,提出了适用于非均布荷载作用下环向应力临界荷载计算公式,拟合得到改进的局部稳定验算公式。研究表明:水工规范建议的双曲旋转壳体结构局部稳定验算公式难于描述壳体实际情况下的非均布风压变化受力特征,推荐适用于非均匀风压分布变化的更新局部稳定验算公式,可以兼顾结构设计过程的便捷性与合理性。     

结构干扰对煤棚表面风荷载影响的试验研究

为了确保大跨煤棚结构不被风荷载破坏，通过刚性模型测压风洞试验研究有、无干扰对煤棚结构风荷载的影响。结果表明：结构正对来流方向主要承受风压力作用，屋盖顶部主要承受风吸力作用，屋盖顶部风吸力最大；风荷载沿风向表现明显梯度，具有渐变性；施扰煤棚遮挡效应整体减小了受扰煤棚的风荷载，但也要注意干扰造成受扰煤棚局部风荷载变大的不利影响；当待测模型和干扰模型沿风向并列布置时，结构中间区域风荷载几乎不随跨向位置改变而改变，结构沿展向部分区域风荷载急剧变化。研究结果可为大跨煤棚结构抗风设计提供参考依据。     

装配式建筑双槽钢组合截面梁整体稳定系数研究

提出了一种模块化装配式柱贯通梁实腹式钢结构框架体系,对板块拼接形成的双槽钢组合截面梁的整体稳定性进行了研究。首先证明了双槽钢组合截面梁有限元模型建立方法的可行性,然后分析了不同螺栓布置方式下螺栓间距对双槽钢组合截面梁静力性能的影响,得到合理的螺栓间距。对比分析了梁截面高度、翼缘宽度和厚度、腹板厚度、梁长、双槽钢间隙宽度、螺栓布置方式和荷载类型等参数对钢梁整体稳定性的影响,用拟合的方法得到了等效弯矩系数的计算公式以及弹塑性稳定系数和弹性稳定系数的关系公式。通过对纯弯荷载作用下弹性稳定系数计算公式的等效弯矩系数修正和弹塑性修正,得到了不同荷载类型下的弹塑性稳定系数的计算公式。     

大跨度单层空间网格结构连续性倒塌动力效应分析及简化模拟方法研究

为评估大跨度单层空间网格结构的连续性倒塌动力效应,并确定此类结构静力分析时所采用的荷载动力放大系数,构建了单层空间网格结构抗连续性倒塌的单自由度子结构模型,推导出考虑初始状态下子结构在线弹性、弹塑性阶段的动力放大原理,通过数值算例分析验证了其正确性。提出适用于单层空间网格结构的连续性倒塌动力效应简化模拟方法,通过算例验证后给出单层网壳结构荷载动力放大系数的建议取值范围。研究表明:不考虑初始状态时,弹性阶段下的位移动力放大系数、荷载动力放大系数趋势保持一致;弹塑性阶段下,随着塑性的发展,荷载动力放大系数逐渐减小,位移动力放大系数逐渐增大。考虑初始状态后,虽然两个动力放大系数的变化趋势未发生改变,但值均显著减小,与理论分析结论一致,因此必须考虑初始状态的影响。此外,对于单层网壳结构,当DCR<0.7时,建议荷载动力放大系数取1.7~1.9;当DCR>0.9时,建议取1.4~1.6。     

考虑楼层刚度的新型消能伸臂结构动力特性研究

新型消能伸臂结构将伸臂与外框架柱节点断开并垂直连接黏滞阻尼器后利用两者之间的相对变形能获得较大能量耗散，已应用于越来越多的超高层建筑中。基于考虑普通楼层刚度提出新型消能伸臂结构简化等效模型并与ETABS计算结果进行对比，在此基础上分析楼层刚度、楼层数量及楼层梁跨度比等对整体结构主振型阻尼比、频率、最优阻尼系数等影响规律。结果表明：简化等效模型与ETABS计算结果吻合较好，附加阻尼比最大误差为13%;考虑楼层刚度后消能伸臂结构主振型附加阻尼比减小、频率增大；随着楼层梁刚度减小，附加阻尼比增大，最优阻尼比伸臂位置上移，最优阻尼系数增大；利用能量法提出的等效公式能反映楼层刚度对消能伸臂结构的动力特性影响并能简化分析过程，为新型消能伸臂结构的进一步工程应用提供了理论依据。     

单层球壳结构在简单荷载作用下的动力稳定分析

首先建立单层球壳结构动力稳定判定准则,进而对K8型单层球壳结构在三种简单荷载作用下的动力稳定性进行分析。通过研究同等荷载下不同单层球壳模型的动力稳定性,从而得出其规律。     

悬挂建筑框架结构弹性稳定性估算方法

悬挂建筑框架结构是获得建筑大空间的可选方案。结构的稳定性是设计中的重要问题。本文先介绍悬挂建筑框架结构稳定性的计算模型。然后采用力矩分配法推出临界荷载的估算公式，并给出实用曲线。最后针对典型的悬持建筑结构，讨论弹性稳定性。所提出的方法对悬挂建筑结构的设计有重要作用     

非等高双重抗侧力体系的稳定性

该文研究了非等高的双重抗侧力体系的稳定性。首先, 分析了弯曲型高-剪切型低的双重抗侧力体系, 提出了该结构体系的屈曲方程及稳定临界荷载解析解。通过分析弯曲型高-剪切型低的双重抗侧力体系的上下两部分存在相互支援作用, 给出了求解该体系稳定临界荷载的近似公式, 通过算例对比, 发现与解析解相比, 近似解具有很好的精度;同时, 近似法便于实际应用。其次, 研究了剪切型高-弯曲型低的双重抗侧力体系稳定性, 研究发现由于轴压力分布的不同, 此类体系将出现两种不同形式的失稳模式, 分别为结构上部发生纯剪切型失稳的局部失稳模式以及结构下部发生整体有侧移失稳模式。提出了判别结构在某一特定形式的荷载作用下, 发生哪一种失稳模式的准则, 以及相应的临界荷载计算公式。     

无侧移变轴力框架柱稳定性的等效力法

该文根据无侧移压杆的屈曲形态提出了以轴力对压杆跨中抗侧刚度的削弱来表征轴力负刚度的力学模型,并利用该模型阐释了无侧移框架计算长度系数的力学意义。在该模型的基础上,根据等效负刚度相等的原则,建立了无侧移框架柱中力与柱顶力之间的等效关系,推导了等效力系数的计算公式。通过该系数,可以将柱中力折算到柱顶,并直接通过规范查取计算长度系数验算框架柱的整体稳定,而不需要重新对计算长度系数进行折算。进一步提出了等效力法,该方法可以很好的解决无侧移框架柱的变多次轴力问题,具有很好的精度。算例计算结果表明:等效力法具有很好的精度和准确性,可供工程设计及理论计算使用。     

悬链线斜靠式拱肋系侧倾失稳临界荷载

基于能量分析方法,推导了主拱肋和稳定拱肋拱轴线为悬链线的斜靠式拱肋系侧倾失稳临界荷载计算公式,并通过与有限元数值计算结果比较,证明了该计算公式的正确性,进一步验证了所提出的拱肋系侧倾失稳时横撑切向和径向力学模型的适用性,并将拱轴线为悬链线和圆弧曲线的斜靠式拱肋系的侧倾失稳临界荷载进行了比对分析,阐明了圆弧曲线代替悬链线斜靠式拱肋系侧倾失稳临界荷载的适用条件。研究结果表明:拱轴线的线型对斜靠式拱肋系的侧倾失稳临界荷载有一定的影响;当稳定拱肋倾角较小时,悬链线拱肋系的侧倾失稳临界荷载与圆弧曲线拱肋系的差异不超过5%;当矢跨比较小时,圆弧曲线拱肋系代替悬链线拱肋系的侧倾失稳临界荷载产生的误差在10%以下,但矢跨比较大时,二者的差异较大,不可等同。     

有横撑系杆拱桥的侧向稳定承载力

基于能量原理推导了有横撑系杆拱桥侧向弹性稳定承载力的解析计算公式,并通过算例的有限元数值解验证了提出的解析公式的正确性,最后讨论了结构参数对稳定承载力的影响。推导的稳定承载力解析式对系杆拱桥的分析与设计具有实用意义。     

考虑剪切变形影响的框架柱弹性稳定

该文研究了考虑剪切变形影响的压杆弹性稳定,着重分析了压杆自身的剪切变形对其稳定临界荷载的影响。该文提出了考虑剪切变形影响的杆件单元一阶、二阶转角位移方程。提出了考虑剪切变形影响,计算两端任意转动约束轴压杆有侧移失稳及无侧移失稳的近似公式,通过与精确解对比,近似法具有很好的精度。讨论了压杆有侧移失稳临界荷载与压杆抗侧刚度之间的内在联系,根据这一规律,提出了近似计算两端转动约束轴压杆,具有侧向不完全支撑时的临界荷载。     

受弯Z形檩条畸变屈曲与整体屈曲统一分析方法

该文提出了一个关于Z形檩条水平x轴受弯时求解畸变屈曲与弯扭屈曲的统一模型。这个模型不仅可以求解畸变屈曲,还能够同时求解整体弯扭屈曲。对比Hancock所提出的模型,该文所提的模型在考虑了腹板提供翼缘--卷边截面的一个转动弹簧和一个水平弹簧的基础上,还考虑了两个弹簧之间的相互作用。采用Ritz法给出了相应的解析解。并将20个常用Z形截面的计算结果与有限元结果进行了对比,结果吻合非常好。同样,也与Hancock方法的结果进行了对比。此外还与Timoshenko给出的整体弯扭屈曲的解析解进行了对比,说明了用该文方法求解整体屈曲的合理性。拟合了Z形截面畸变屈曲系数的公式,与有限元结果对比后有非常好的精度。     

锈蚀钢筋混凝土柱的修正压-剪-弯分析模型研究

随着服役时间的增加,混凝土结构中钢筋易发生锈蚀,引起混凝土结构承载性能下降,严重影响工程结构的继续使用。该文在分析纵筋锈蚀后的屈曲效应、箍筋锈蚀后的约束效应、混凝土和钢筋材料性能劣化的基础上,建议了考虑锈蚀影响的钢筋、混凝土及锈蚀钢筋与混凝土界面粘结性能的本构模型,以锈蚀钢筋混凝土柱为研究对象,对反复荷载作用下钢筋混凝土柱的分析模型进行修正,建立了锈蚀钢筋混凝土柱压-剪-弯交互作用下极限承载力计算模型,并通过21根锈蚀混凝土柱的试验结果对建议分析模型进行了验证。研究结果表明:锈蚀钢筋混凝土柱极限承载力试验值与计算值之比的平均值为1.021,方差为0.014,建议模型极限承载力预测值与试验结果吻合较好,可用于低周反复荷载作用下锈蚀钢筋混凝土柱的承载力分析。     

Effectiveness of linear bifurcation analysis for predicting the nonlinear stability limits of structures

As an effort to predict effectively the actual collapse load of a structure, a series of numerical studies on the stability of shell structures are made. The difference in formulation between the two types of linear buckling loads, the classical and the fully linearized, is first demonstrated. Their correlations with respect to the actual stability limit of the structure are compared, and finally the two types of critical load approximations are obtained at various stages of a nonlinear analysis to study the pattern of convergence to the actual collapse load. It is found that the fully linearized buckling analysis, when combined with nonlinear analysis, can serve as a useful tool for prediction of the stability limit of a structure. While for most types of structures the approximation is within engineering accuracy, the rate of convergence of the extrapolated critical load also gives some insight to the accuracy of the approximation.