锚箱式索梁锚固结构受力特性研究Ⅱ:传力机理

鉴于锚箱结构体系及其受力特性的复杂性,以苏通大桥锚箱式索梁锚固结构为研究对象,采用理论研究与模型试验相结合的研究方法,对于锚箱式索梁锚固结构的传力途径、传力机理及其关键影响因素等相关关键问题进行系统研究。研究表明:斜拉索索力作用下锚箱式索梁锚固结构体系受剪力和弯矩的联合作用,并通过锚箱关键受力板件与钢箱梁腹板间的焊缝实现荷载传递,这一受力特性决定了锚箱结构的力学行为特性;由锚箱结构体系的复杂性所决定,不同的设计参数组合将导致其力学特性出现显著差异;锚箱顶底板与钢箱梁腹板的焊缝长度是影响其传力机理的关键因素;各关键影响因素对于锚箱结构力学行为特性的影响具有耦合性,对锚箱结构的传力机理进行系统研究是确定其关键设计参数从而实现其合理结构设计的基本前提。     

某大跨度体育馆钢屋盖与幕墙子结构分析研究北大核心

对于传统幕墙,一般情况下均为固定在上、下两个楼层之间,以其中一个楼层为重力吊挂点,另一个楼层为侧向荷载支撑点。对于自重较大的幕墙,通常需要上下两部分结构共同提供支承作用,而这种幕墙连接形式下结构的传力路径并不明确。从某实际工程入手,针对这种幕墙连接形式对整体结构进行了拆分,提出了一种子结构分析方法,旨在揭示子结构间的传力路径,得出各子结构的简化模型。考虑到幕墙在承载能力极限状态下的失效情况,以及探究幕墙对屋盖的支承作用对屋盖造成的影响,进行了幕墙连接节点的失效分析,得出幕墙对屋盖支承作用的失效并未对屋盖产生破坏性的影响。     

对水泥砼路面伸缩缝传力效率的探讨

通过缩缝处荷载传递机理及方式的分析与探讨 ,认为在轻、中交通情况下 ,缝面上集料颗粒咬合作用加半刚性基层足以传力 ,其传荷能力与传力杆传荷能力相近 ,并建议采用板中临界荷载确定砼板厚 ,可减薄路面面层厚度 1～ 2cm。     

基于子结构的钢框架结构抗连续倒塌性能快速评估方法

目前常用于建筑结构抗连续倒塌性能评估的替代传力路径法由于需要建立复杂的结构整体模型,计算效率低。基于此,将子结构法与替代传力路径法相结合,建立钢框架结构抗连续倒塌性能快速评估方法。首先给出钢框架结构容许倒塌范围,并据此建立子结构的选取原则;基于固定界面模态综合法,提出子结构边界条件的模拟方法;最后给出钢框架结构连续倒塌判定准则,在子结构抗连续倒塌性能分析的基础上,建立整体结构抗连续倒塌性能评估方法。以2个5层钢框架结构为例,分别采用替代传力路径法与所提出方法对其进行抗连续倒塌性能分析。结果表明:所提出的方法计算结果可靠,且能显著提高计算效率,可实现对整体结构抗连续倒塌性能的快速评估。     

PBL剪力连接件群传力机理研究Ⅱ:极限承载力

以PBL剪力连接件群传力机理试验模型为研究对象,采用所建立的荷载-滑移变形协调理论模型及其求解方法对PBL剪力连接件群的传力机理及其极限承载力进行研究。通过与试验结果及三维非线性仿真分析结果的对比进一步验证求解方法的有效性。对PBL剪力连接件群传力机理及其极限承载力的系统研究表明:其荷载传递过程实质上是外荷载作用下钢构件、混凝土构件及各层PBL剪力连接件的刚度、变形及荷载的协调过程,三者耦合影响并共同决定剪力连接件群的传力机理及其极限承载力。鉴于PBL剪力连接件群传力机理及其极限承载力的复杂性,就钢构件、混凝土构件以及PBL剪力连接件等关键影响因素及其效应进行研究,在此基础上对于PBL剪力连接件群的设计理念和设计方法进行探讨,指出PBL剪力连接件群设计需注意的问题及需考虑的主要因素。     

结构与形式互动下的力流“变形”——结构建筑学视角下的建筑形态生成

从结构建筑学中的“力流”概念入手,分析建筑中结构内部的接受荷载,传递荷载,释放荷载等3个过程,将力流变形分为横向“变形”与竖向“变形”,通过从力流与变形两方面对前人的建筑案例与研究进行分析,探讨了建筑结构对形式和空间的影响。详细结合瑞士建筑师克里斯蒂安·克雷兹的单墙住宅与日本建筑师伊东丰雄的多摩美术大学图书馆两个案例,强调结构设计师与建筑设计师的配合,运用图解静力学与有限元分析等研究方法研究横向变形和竖向变形两种方式在建筑设计中所起的作用。最后罗列不同力流横向与竖向“变形”的典型建筑案例,分类分析其建筑设计过程中原型与变形在结构形态与力流传递上的改变,在此基础上讨论建筑设计中结构与形式交互的创新思维。     

钢筋混凝土框架节点的传力机理分析

钢筋混凝土框架节点的传力机理历来存在分歧,由试验又不能测量节点区混凝土各部分应力应变.运用有限元分析程序得出的节点区混凝土的应力应变分布,结合节点试验结果对节点传力机理进行了分析,探讨了何种现有传力机理理论更加合理.     

单跨门式刚架抗连续性倒塌设计与分析

单跨门式刚架连续性倒塌具有突发性、不可预测性等特点,且造成的破坏性大,在设计中应引起足够重视。文中以"备用荷载路径法"为指导,利用数值分析方法研究结构倒塌。以一典型物流类单跨门式刚架为例,采用通用有限元分析软件ANSYS对结构进行弹塑性静力分析,深入地认识结构的倒塌过程及荷载-位移变化特征。基于"二次传力路径法"的设计思想,通过增加冗余构件,增设备用传力路径,提出的门式刚架纵向加强抗倒塌解决方案,经数值分析验证,是经济有效、合理适用的。     

逆作法中“两墙分离”传力构件的分析与设计

结合工程实例,对逆作法施工的原理进行了论述,并对该工程中的两墙分离结构形式采用逆作法施工的难点进行了研究,提出采用圈梁和边梁作为传力构件,将边柱承担的上部结构荷载传递到地下连续墙上的解决方法,取得了最佳的施工成果。     

谈钢筋混凝土抗震框架梁柱节点传力机构

通过总结国内外近年来的研究成果,系统的阐述了梁柱节点的三种传力机构,并分析了梁筋粘结条件以及柱轴压比对于传力机理的影响,对钢筋混凝土抗震框架梁柱节点传力机构研究具有重要意义。     

New method of inelastic buckling analysis for steel frames

In general, the concept of bifurcation stability cannot be used to evaluate the critical load of typical steel frames that have geometric imperfections and primary bending moment due to transverse loads. These cases require a plastic zone or plastic hinge analysis based on the concept of limit-load stability instead. However, such analyses require large computation times and complicated theories that are unsuitable for practical designs. The present paper proposes a new method of inelastic buckling analysis in order to determine the critical load of steel frames. This inelastic analysis is based on the concept of modified bifurcation stability using a tangent modulus approach and the column strength curve. Criteria for an iterative eigenvalue analysis are proposed in order to consider the primary bending moment as well as the axial force by using the interaction equation for beam-column members. The validity and applicability of the proposed inelastic buckling analysis were evaluated alongside elastic buckling analysis and refined plastic hinge analysis. Simple columns with geometric imperfections and a four-story plane frame were analyzed as benchmark problems. The results show that the proposed inelastic buckling analysis suitably evaluates the critical load and failure modes of steel frames, and can be a good alternative for the evaluation of critical load in the design of steel frames.     

Elasto-plastic instability of single-layer reticulated shells under dynamic actions

This paper addresses the issue on dynamic collapse mechanism of single-layer reticulated shells subjected to harmonic load, sudden load and seismic load. The method for failure mechanism has reviewed the relationship between the response of the reticulated shell and the peak acceleration of dynamic action. Besides, the steel damage accumulation is considered in the method by compiling a user subroutine based on the computing program ABAQUS. An example is introduced to describe dynamic instability collapse resulting from geometric nonlinearity of the shell and the other example is presented to describe strength failure resulting from excessive development of plastic deformation, for it is discovered that the structure is not only to be prone to instability collapse in dynamic action. According to the responses of the single-layer reticulated shell under dynamic loads, this study discusses the relationship between the failure model and the corresponding dynamic load parameters. Then, the method for distinguishing failure modes is proposed based on the fuzzy synthetic evaluation theory and the structural responses of sufficient samples at the failure state. The technique feasible to be used to distinguish different failure modes of single-layer reticulated shells under different dynamic loads is validated.     

单层球面网壳结构的风振及其参数分析

大跨度网壳结构日趋多样化、大型化、复杂化．风荷载常常起主要甚至决定性作用，风振动力响应特性研究日益受到关注与重视．目前，网壳结构的抗风设计参数取值方法尚不完善，大多沿用高层或高耸结构设计规范．本文讨论了网壳结构风振响应的时程分析计算方法，并利用节点位移风振系数、单元内力风振系数等概念来衡量网壳结构风振特性．对一类K6—6型单层球面网壳结构进行了包括几何参数、结构参数、阻尼比参数、边界约束参数、平均风速参数等多种工况的风振特性参数影响分析，得出该类单层球面网壳结构在上述各种参数工况下风振系数的变化规律，为单层网壳结构抗风设计、防灾分析提供一定参考．     

基于数值逆吊法的树状结构智能设计算法

由于美观的造型以及高效的结构效率,树状结构越来越多地应用于大型建筑以及地标性建筑中.树状结构研究的关键除找形问题外,更为关键的问题是最优拓扑的确定,即寻找能够高效承受外部荷载的各分枝之间的连接关系.在前期基于数值逆吊法研究成果的基础上,提出了树状结构的拓扑优化数值算法,该算法根据构件的效能选取移除分枝,最终达到每一级的...     

Lower bound to plastic load of cylinders with opening under combined loading

This paper proposes an analytical solution to obtain the lower bound limit load of cylindrical shells with circular opening under the action of combined axial force and bending moment at ends. The yield criterion proposed by Ivanov for plastic analysis of shells employing Von Mises criteria is used for general cylindrical shells. The method of solution is based on formulating the lower bound to limit load as a nonlinear mathematical programming problem. In this analysis Feasible Sequential Quadratic Programming (FSQP) is employed as an optimization technique to obtain the lower bound limit load. The lower bound results are presented in dimensionless form for a wide range of loading cases and geometric parameters of practical interest and compared with finite element elastic–plastic results which are found to be in good agreement.     

单层柱面网壳结构风振响应分析

风荷载在大跨度屋盖结构设计中常常起主要甚至决定性作用,这使得该类结构的风荷载及风致动力响应研究日益受到关注与重视。利用随机模拟时程分析方法对三向网格单层柱面网壳结构的风振性能进行了系统的参数分析,探讨了几何参数、气动参数、结构参数等因素对结构风振响应规律的影响,并在此基础上给出了可供单层柱面网壳结构抗风设计参考的风振系数。     

水平荷载作用下钢框架预制混凝土抗侧力墙体装配式结构的简化计算方法

为研究水平荷载作用下钢框架 预制混凝土抗侧力墙装配式结构体系（SPW体系）内力和位移的简化计算方法,提出了结构体系的简化计算模型,根据弹性理论建立结构体系的平衡微分方程,提出反映结构侧向刚度的参数λ,结合边界条件求解了在均布侧向荷载、倒三角侧向荷载和顶部集中侧向荷载作用下结构体系的内力与侧向位移计算公式,采用有限元法对简化计算方法的可靠性进行了验证,并进行了误差分析。研究结果表明:有限元分析值与简化计算值较为接近,简化计算方法能够较为准确地计算SPW体系在水平荷载作用下的内力和位移,可靠性较好。     

结构非线性分析中的混合累积求解技术

本文给出了在结构非线性曲面分析中，求得平衡路径上任一指定荷载水平的新的求解技术－混合累积求解方法。应用这种求解方法，可在跟踪结构非线性屈面平衡器路径全过程的任一区段。精确求取任一指定载荷水平的平衡点，该法已诮地薄壳结构的屈面分析之中，数值分析表明本文方法的精确性，可靠性及计算效率。     

考虑结构缺陷敏感性影响的单层空间网格结构形态优化研究

自由曲面单层空间网格结构以总应变能为优化目标时,优化后的结构以轴向应变能为主而弯曲应变能极小,结构承载能力较高;但在考虑初始几何缺陷影响后,其承载力会大幅下降,结构对初始几何缺陷异常敏感,经过形态优化后的结构实际承载力并不高。为此,提出以结构弯曲应变能比例作为约束条件的单层网格结构形态优化方法。该方法通过控制优化终止时结构内部弯曲应变能比例,调节结构弯曲应变能和总应变能比例关系,降低优化后结构对初始几何缺陷的敏感性,可得到考虑初始几何缺陷后仍具有较高承载力的结构形态。自由曲面单层空间网格结构数值算例表明,优化后结构在考虑初始几何缺陷后,其承载力相比传统优化方法有较大提高,证明了所提方法的可行性。     

施工期钢筋混凝土结构特性的计算研究

在分析总结国内外研究成果和作者现场实测研究的基础上,提出新的钢筋混凝土板柱结构、框架结构和剪力墙结构,在施工期的结构模型和分析方法,并通过与现场实测结果和其它方法计算结果的比较,验证了其准确性和适用性.利用以新的结构模型和分析方法为理论基础的应用软件TDSA-2,讨论了施工中主要因素对施工期结构荷载传递的影响,获得了框架、板柱和剪力墙三种形式的施工期,钢筋混凝土结构的荷载传递规律.有关结果可作为进行施工期结构安全分析的基础,也可为现场工程师选择施工方案提供依据.