钢筋混凝土复合受扭构件抗扭承载力统一方程的研究

钢筋混凝土压弯剪复合受扭构件的受力性能非常复杂,其计算模型多样化,承载力计算结果具有很大的离散性.采用变角空间桁架理论对复合受扭构件进行受力分析,推导出了复合受扭构件抗扭承载力基本式.考虑构件形式、加载方式的影响,以混凝土轴心抗压强度为参数,建立了新的抗扭承载力统一方程.通过对不同强度、不同受力方式、不同加载制度共59根复合受扭试件的受扭承载力进行计算,并与美国ACI规范、我国现行混凝土设计规范进行对比,结果表明统一方程计算得到的承载力理论值与试验值吻合较好.     

楼板对钢筋混凝土柱-钢梁空间组合体抗震性能影响研究

楼板在地震作用下对钢筋混凝土柱-钢梁组合体抗震性能的影响是建立地震作用下节点计算模型的基础,也是准确评价组合结构体系抗震性能的关键问题之一。为此,完成了3个钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)空间组合体试件在考虑不同楼板宽度情况下的抗震性能试验,分析整个受力过程中楼板受力性态对组合构件受力特征、破坏模式等抗震性能的影响。各试验模型在加载过程中均产生梁铰破坏,并表现出较好的延性和耗能能力,最终因节点区钢梁屈曲、扁钢箍开裂和柱端混凝土压碎而丧失承载力。分析表明,楼板裂缝以横向裂缝为主,随着楼板宽度增加,次生斜裂缝增多,板底混凝土压碎区域增大;混凝土楼板与钢梁组合体对节点核心区的约束作用较明显地改善了空间组合体受力性能。对楼板混凝土和板内纵筋在受力过程中的应变进行分析,结果表明,随着楼板宽度的增加,楼板对RCS空间组合体刚度、承载力的贡献值有限。对现浇板受拉有效翼缘宽度进行分析,结果表明考虑钢-混凝土组合梁翼缘有效宽度对梁端受弯承载力、惯性矩影响较大。     

钢筋混凝土核心筒结构受力性能的数值模拟

钢筋混凝土核心筒是一种空间性能较好的抗侧力构件,其在地震作用下受力机理复杂,故准确模拟其非线性受力过程是结构抗震分析的重要课题。本文利用先进的数值模拟技术,在已有试验研究的基础上,对混凝土核心筒进行合理建模,并系统分析了轴压比、配筋率、加载角、高宽比和连梁刚度等对混凝土核心筒承载力和变形性能的影响规律。分析结果表明,数值模拟结果和试验结果吻合较好;轴压比、配筋率对核心筒的弹性和弹塑性性能影响显著;加载角和连梁刚度主要影响混凝土筒体开裂后的性能;而高宽比既影响核心筒的承载力和变形性能,又决定着核心筒的破坏形式。研究结果对混凝土核心筒的地震弹塑性计算具有一定的参考价值。     

竖向不规则结构非线性静力推覆分析的水平侧向力研究

非线性静力分析方法可以较为简便地预估结构的弹塑性反应,但仅取常见水平侧向力分布模型并不能满足实际工程的需要,例如高振型的影响和不规则结构的特殊性。对竖向不规则结构进行非线性时程分析,建立了水平侧向力分布与结构层刚度的关系式,从而提出了一种新的水平侧向力分布形式和方法。结合几种常见的水平侧向力形式,对5种侧向刚度不规则的情况进行了推覆分析,并与时程分析结果进行了比较,结果表明该方法不但可以找到各种侧向刚度不规则结构的薄弱层而且还具有较高的精度。     

汶川大地震村镇中小学建筑的震害调查和分析

通过对汶川8.0级地震中震区中小学教学楼倒塌和受损严重程度的调查,结合我国的中小学建筑设,计规范,介绍当前中小学教学楼的建筑现状以及在此次地震中的震害特点,分析了其在建筑、结构和施工等方面存在的问题,最后对中小学建筑今后的防震减灾提出思考意见和合理建议.     

高强箍筋约束混凝土轴心受压性能分析

在高强箍筋约束混凝土轴心受压试验研究的基础上,对高强箍筋约束混凝土进行了三维非线性有限元分析,与试验结果比较吻合较好;通过数值模拟分析了箍筋间距、箍筋强度及箍筋形式等对约束混凝土轴压性能的影响,分析了箍筋受力与混凝土截面应力分布,揭示了箍筋与混凝土在轴压下的相互作用,探讨了箍筋对混凝土的约束机理;结果表明,通过合理选择有限元分析模型,可较好地预测箍筋约束混凝土柱的轴心受压性能.     

采用端板螺栓连接的可更换耗能梁抗震及可更换性能试验研究

为研究端板-螺栓连接可更换耗能梁的抗震及可更换性能，设计制作了4个可更换耗能梁试件并进行了拟静力试验，研究不同长度系数对可更换耗能梁抗震性能和可更换能力的影响。结果表明：当长度系数较小时，试件发生剪切破坏，破坏特征包括腹板-加劲肋焊缝撕裂、腹板屈曲和腹板撕裂；当长度系数较大时，试件发生弯剪破坏，破坏特征包括梁端翼缘-端板焊缝撕裂和梁端翼缘屈曲；所有试件的滞回曲线非常饱满，具有优异的变形能力和耗能能力；可更换耗能梁的抗剪承载力强化明显，超强系数均值为1.9；采用端板-螺栓连接的可更换耗能梁均可实现震后可更换，当梁端残余转角为0.0020 rad～0.0046 rad时耗能梁可以实现震后更换，且更换快捷、操作简单；同时，根据耗能梁构件与带可更换构件的RCS混合框架结构体系的几何变形特征，可以将耗能梁的主要受力阶段划分为正常使用、非必要更换和必要更换3个阶段。     

带洞口的箱板式钢结构模块单元抗震性能试验研究

前期有限元分析和试验研究表明,箱板式钢结构空间模块单元具有良好的抗震性能。实际工程中,由于建筑的使用功能需求,在箱板结构的墙体上需要开设门洞或窗洞。为此分别选取了典型门窗洞口的尺寸,设计制作了2个带洞口的三层单开间箱板式钢结构空间模块单元试件,并进行了拟静力加载试验。研究了试件的破坏过程、破坏模式、承载力、滞回性能等,重点分析了不同开洞面积和洞口位置对空间模块单元抗震性能的影响。研究表明:洞口的存在改变了试件的破坏模式,试件破坏始于洞口角部撕裂,最终破坏时试件四角撕裂或压屈;洞口位置对试件破坏模式也有影响,即开有窗洞的试件三层屈曲比较均匀,而开有门洞的试件拉力带主要发生在上层和下层。与无洞口试件相比,洞口的存在会降低试件的初始刚度和承载力;在后续加载过程中,有洞口试件的延性性能也有所提高;洞口面积越大,其承载力越低,而延性越好,耗能系数越大;最后提出了箱板式钢结构模块单元结构的设计建议。     

中美欧风电机组独立基础设计方法对比分析

针对中国、美国和欧洲相关风电基础设计标准中有关独立基础的设计规定,探讨了3种标准在材料强度指标、地基承载力特征值、基底尺寸确定方法、基础高度验算方法、抗倾覆与抗滑移稳定性验算方法以及弯矩及配筋计算方法等方面的不同特点,总结分析了3种标准关于独立基础设计方法的异同和原因。针对风电机组独立基础的受力特点,通过工程算例,对风机基础在极端荷载工况下按3种标准进行了设计计算,分析了设计结果的差异,并给出了相关设计建议。     

带可更换构件的RCS混合框架结构受力#br# 特性及抗震设计方法

提出一种带可更换构件的RCS混合框架结构,其结构组成包括耗能框架和主框架,利用可更换构件损伤集中耗能,地震后通过更换受损可更换构件实现结构功能快速恢复。采用SAP2000对14榀框架结构进行非线性静力分析,对比研究了混合框架的受力性能,明确了混合框架的屈服机制及受力状态。分析了可更换梁的破坏模式、截面形式及布置位置,耗能框架的跨度及布置位置等参数对混合框架受力特性的影响。基于受力特性分析结果,提出了正常使用、耗能构件可更换、主框架可修复、生命安全及防止倒塌等5个性能水准的划分方法,并将弹性刚度比(KDF/KMF)和屈服位移比(Δ2/Δ1)两个参数作为结构弹性设计的控制参数。采用SAP2000对8榀混合框架结构进行动力时程分析和非线性静力分析,提出了满足不同性能水准的层间位移角限值,以及对结构进行弹性设计时控制参数的取值范围;并结合结构的不同性能目标,进而提出混合框架结构基于双参数的抗震设计方法。研究结果表明,该混合框架结构具有良好的屈服机制,剪切型可更换梁耗能能力较强,自定义截面可更换梁有利于实现结构震后功能恢复,楼面层与层间同时布置可更换梁、增大耗能框架的跨度均能提高结构的刚度和承载力;此外,当弹性刚度比为2.8～4.3,屈服位移比大于1.8时,结构可以达到预期受力状态,且具有较好的可更换性,所提基于双参数的抗震设计方法是有效的。