自复位耗能支撑滞回性能试验研究与有限元分析

提出可装配的自复位耗能(SCED)支撑,该支撑由中心杆、导向杆、碟形弹簧、限位板、弹簧承压板及摩擦片组成。介绍了支撑各阶段工作原理,建立了支撑刚度的计算方法。对自复位耗能支撑进行低周往复加载试验,研究其滞回特性、残余变形、耗能能力及各阶段刚度变化,并建立有限元模型进行对比分析。结果表明,所建立的支撑刚度计算方法正确可行,计算所得刚度与模拟值之差在8%以内。SCED支撑滞回曲线呈旗形,各阶段刚度过渡平缓,支撑耗能能力强,残余变形随预压力的增加而减小,当支撑预压力大于最大静摩擦力,最大残余变形为最大加载位移的5.1%。有限元分析滞回曲线与试验结果吻合,其累积耗能与试验结果相差小于10%,残余变形与试验结果基本接近,说明该模型可有效反映支撑的工作原理与滞回性能。     

磁流变阻尼器优化设计及结构地震损伤控制

该文通过LS-DYNA 程序二次开发了磁流变(MR)阻尼器的Bouc-Wen动力滞回模型、半主动控制律和钢材的弹塑性损伤本构模型,进而实现应用通用有限元程序精细化模拟受控结构损伤发展过程的目的.基于损伤本构模型,提出结构构件和结构层的抗震性能指标,并应用该指标对结构各层阻尼器的最大出力进行优化设计.对一9 层Benchmark 钢框架结构进行损伤控制研究,采用IDA 方法对控制前后结构的抗震性能进行分析,结果表明:MR 阻尼器优化设计后受控结构的损伤累积效应较无控结构明显减小,损伤分布范围更广,塑性耗能能力和抗震能力都得到显著提高.     

设置自复位耗能支撑的斜拉桥横向抗震性能研究

为减小斜拉桥横桥向的地震响应,提出一种设置预压弹簧自复位耗能支撑的斜拉桥横向减震体系及支撑参数的设计方法。以一座斜拉桥为研究对象,对支撑参数进行了设计,并对塔梁固结体系和采用支撑的减震体系进行地震时程分析,从关键位置的地震响应、耗能能力等方面对支撑体系的抗震性能进行了研究。结果表明,横桥向采用预压弹簧自复位耗能支撑的斜拉桥减震体系利用支撑良好的滞回耗能特性,有效减小桥塔位移和应变,改善桥塔受力,减小主梁的残余位移。附加预压弹簧自复位耗能支撑对斜拉桥地震响应有良好减震控制效果,是一种合理的抗震体系。     

基于遗传算法的钢筋混凝土框架-剪力墙结构失效模式多目标优化

该文提出了一种基于遗传算法（GA）的钢筋混凝土框架-剪力墙结构失效模式多目标优化方法。该方法以截面尺寸为优化变量,材料用量为约束条件,最大层间位移角及结构整体损伤指数为算法目标函数,利用基因序列的杂交及变异,实现有利基因的传递。将一5层钢筋混凝土框架结构简化为集中质量体系,验证了优化算法的正确性。以一10层钢筋混凝土框架-剪力墙结构为例,运用增量动态分析（IDA）,确定其敏感地震动及相应峰值加速度（PGA）,并作为优化过程中的地震动输入。对结构进行静力弹塑性分析,得到其屈服及极限位移,用于计算整体损伤指数。提出了多目标最小值优化问题的线性加权方法,并评价各性能指标的算法收敛性。历经4代共654个随机样本的弹塑性时程分析,结果表明:该方法在不增加材料用量的前提下,使得结构最大层间位移角减少了16.3%,整体损伤值减少了20.8%,各极限状态的年超越概率降低,结构抗倒塌储备系数提高,有效改善了结构的抗震性能。     

具有复位功能的钢筋混凝土剪力墙设计与性能研究

为减轻混凝土剪力墙墙脚处的严重破坏,提高混凝土结构延性并控制震后残余变形,提出一种具有复位功能的钢筋混凝土剪力墙。该自复位剪力墙（SC-SW）通过两侧墙脚设置的碟簧装置提供复位力,利用墙体自身变形耗散地震能量。基于相同的几何尺寸和配筋以及相似的加载规则,建立普通钢筋混凝土剪力墙SW1和自复位剪力墙SC-SW有限元模型,对比分析两者的承载能力,耗能能力及变形能力。结果表明,SC-SW的承载能力略高于SW1,累积滞回耗能大于SW1,并且SC-SW的延性性能相比SW1提高约40.95%。新型SC-SW墙脚处放置碟簧装置可提供必要的抗侧刚度减轻墙脚的破坏,并提供较好的复位能力,能基本消除构件的残余变形,使结构在地震后具有可恢复的功能。     

预压弹簧自恢复耗能支撑非线性原理模型参数识别及试验验证

结合预压弹簧自恢复耗能（PS-SCED）支撑工作原理,提出由两组Bouc-Wen模型及一组线弹性模型共同构成的支撑非线性原理模型,并给出模型计算公式。基于PS-SCED支撑拟静力试验结果,利用遗传算法对PS-SCED支撑原理模型的7个控制参数进行参数识别,并将识别结果与PS-SCED支撑拟静力试验、ANSYS实体模型及PS-SCED支撑分段式简化模型分析结果进行对比研究。结果表明,PS-SCED支撑原理模型能够准确、细致的描述PS-SCED支撑的滞回响应特性,相比实体模型及支撑分段式简化模型,提出的原理模型对支撑恢复力、过渡段圆滑性、等效黏滞阻尼比及累积耗能的预测结果更加准确。     

工业管架风荷载遮挡效应风洞试验

工业管架风荷载的遮挡效应显著,现行规范风荷载取值安全性、合理性急需进行评估.以石油化工厂区常见的管架、裂解炉为对象,采用测力(high frequency force balance,简称HFFB)风洞试验和测压(high frequency pressure integration,简称HFPI)风洞试验,研究了工业...     

两层钢支撑框架模型损伤定位试验

为研究损伤定位方法,完成了一个单跨两层空间钢支撑框架模型试验。通过拆除斜撑,模拟了单损伤、对称多损伤、非对称多损伤以及多层损伤四种损伤模式。采用模拟环境和力锤进行激励,对采集到的加速度响应信号,利用自然激励技术和特征系统实现算法进行损伤前后结构的模态参数识别,并通过特征灵敏度分析得到质量归一化振型。分别使用损伤指标法和损伤定位向量法进行损伤定位。结果表明,上述基于结构振动特性的损伤定位方法能够有效地判定结构损伤单元的位置。     

预压弹簧自恢复耗能支撑恢复力模型与滞回特性研究

为研究新型预压弹簧自恢复耗能支撑结构的自恢复性能和耗能性能,对预压弹簧自恢复耗能支撑在低周往复荷载作用下的滞回特性进行了模拟研究,分析了自恢复耗能支撑旗形滞回曲线的特点,给出了支撑恢复力的计算方法,建立了基于Bouc-Wen模型的预压弹簧自恢复耗能支撑恢复力模型,并与ANSYS数值模拟结果进行了对比,结果表明建立的恢复力模型可准确模拟支撑在动力荷载作用下的力学性能。恢复力-位移曲线整体吻合程度较高,该恢复力模型对自恢复耗能支撑结构的设计及抗震性能研究具有较好的参考价值。     

基于应变和比能双控的钢结构损伤模型

损伤模型是对经历地震后结构的剩余承载力进行定量评价的重要工具。本文提出了一个基于等效塑性应变和比能双控的损伤模型,从材料的角度出发,考虑了三轴应力对地震作用下结构性能的影响,可用于空间结构强震作用下的非线性分析。应用该模型对一个九层的benchmark结构进行了地震倒塌模拟分析,结果显示基于应变与比能双控的损伤模型能够很好地评估强震下钢结构竖向构件及层的损伤发展过程。