薄膜结构的动力反应分析

基于动力分析的Newmark法和非线性分析的全Newton-Raphson迭代法,编制程序进行薄膜结构的非线性动力反应分析;利用主应力-主应变判别准则确定褶皱区域并采用修正本构矩阵法考虑局部褶皱引起的物理非线性;通过案例分析总结了薄膜结构振动形态的波动性和非线性特点;分析了马鞍形薄膜结构在风荷载作用下的动力反应,讨论了膜材褶皱对薄膜结构动力反应的影响     

矩形平面双曲抛物面薄膜屋盖的动力失稳临界风速

由于薄膜结构质量轻、刚度小、自振频率低,对风的作用非常敏感,一般认为在风荷载作用下会产生较大的位移和加速度反应,并可能引起局部流场的变化甚至诱发气弹失稳,所以应在考虑风与结构的耦合作用基础上分析结构的风振反应。失稳临界风速的确定是其主要内容之一。研究了均匀的理想势流作用下小垂度矩形双曲抛物面薄膜屋盖的失稳临界风速。首先建立薄膜屋盖的平衡方程,然后应用流体力学中的势流理论确定作用于薄膜表面上的气动力,从而建立起风与薄膜结构的耦合作用方程,并利用Bubnov-Galerkin方法将用带有积分的微分方程表示的耦合作用方程转化为一组常系数二阶微分方程,根据Routh-Hurwitz稳定性准则确定薄膜的失稳临界风速。由临界风速公式可以看出,临界风速与膜材参数、薄膜屋盖本身的几何尺寸和形状及两个方向上的预张力有关。     

张拉膜结构的施工方法和施工分析

总结了张拉膜结构的几种施工方法袁并利用逆问题分析原理对张拉膜结构的施工分析做了初步探讨遥     

嘉德艺术中心结构模型振动台试验与竖向地震作用分析

嘉德艺术中心是同时带有大悬臂和大跨转换层的复杂结构,为保证该结构的抗震安全性,进行了1:16的缩比振动台试验,并利用ABAQUS进行了弹塑性分析。研究了结构的动力特性,研究了结构在8度多遇、设防、罕遇地震及9度罕遇地震下的加速度响应、位移响应及损伤过程。并讨论了大悬臂桁架和大跨转换层桁架竖向地震作用计算方法。研究结果表明:该结构具有良好的变形能力和延性,具有足够的抗震储备能力,满足规范"小震不坏,中震可修,大震不倒"的设防要求;采用竖向振型分解反应谱法计算的竖向地震作用并不一定大于规范简化方法的结果,实际设计中宜取两者的包络;且对于8度抗震设防的大悬臂桁架和大跨转换层桁架,规范简化方法计算的竖向地震作用偏小,宜取重力荷载代表值的15%计算竖向地震作用。     

基于等效模型的砖石古塔有限元模型修正方法

针对砖石古塔实体有限元模型节点众多导致修正效率低下问题,提出了一种将实体模型和杆系模型相结合的有限元模型快速修正方法。基于古塔结构的测试输出信号,使用随机子空间法识别了塔的自振频率。使用整体连续式方法建立了ABAQUS有限元模型,基于实测结果,使用萤火虫算法修正了塔的弹性模量、密度。修正后的有限元模型的计算结果与实测结果对比,能够较好吻合,说明修正后的模型可靠,可以作为后续抗震性能分析的基础。     

多国规范平屋盖围护结构外表面设计风压对比研究

对比分析了中国GB 50009-2012、德国DIN 1055-4、美国ASCE/SEI 7-10、日本AIJ-2004、欧洲BS EN 1991-1-4:2005、加拿大NBC-2005、澳大利亚/新西兰AS/NZS 1170.2:2011、英国BS 6399-2:1997等规范中关于平屋盖围护结构外表面设计风压的有关规定。为便于比较,将各国规范风荷载标准值统一换算为外表面设计风压系数与基本风压乘积的形式。并且将外表面设计风压统一换算为与时距10min、重现期50a的基本风速相对应的值。针对外表面设计风压相关因素,对风向、风压分区、面积折减、建筑尺寸等进行了对比研究。最后,结合平屋盖风洞试验,探讨了外表面设计风压的具体取值建议。研究表明：平屋盖围护结构外表面设计风压的确定,建议考虑360°全风向;对屋盖边缘应进行风压分区,角部也应进行单独的风压分区;屋盖表面不同位置建议采用不同的面积折减公式;针对不同高度或宽高比建筑给定不同的外表面设计风压建议取值。     

波纹状悬挑大跨屋盖的风荷载特性

采用同步测压风洞试验技术,对相同尺寸的波纹状悬挑屋盖、光滑表面悬挑屋盖风荷载进行了研究,重点讨论了波纹形状对悬挑屋盖风荷载的影响。风压分布云图表明,波纹形状没有改变风荷载的主要作用机制,但加剧了来流在屋盖前缘的分离。通过积分得到了对屋盖主体结构抗风设计起控制作用的弯矩系数,相对于光滑表面悬挑屋盖,最不利风向角下波纹状悬挑屋盖的平均弯矩系数增加23%,脉动弯矩系数增加20%,但波纹形状减缓了脉动风荷载在折算频率0.1~0.2范围内的能量集中。波纹形状对风压极值影响较大,特别是对围护结构抗风设计起控制作用的负压极值,波纹状悬挑屋盖较光滑表面悬挑屋盖增加13%。进行波纹状悬挑屋盖抗风设计时,不考虑波纹形状的影响是不安全的。     

钢管混凝土斜交框筒节点试验研究

钢管混凝土斜交网格框筒的网格节点汇集了斜柱、环梁、径向梁等构件,其构造和应力分布较为复杂。为了改进该类节点的受力性能,针对工程实际,设计了核心区采用转换柱体与中央竖板相结合的节点构造形式,并以相贯的方式与斜柱连接。为研究此类节点的承载能力和破坏形态,验证节点构造的合理性,实现“强节点弱构件”的设计目标,进行了6个缩尺比为1∶5.5的柱倾斜45°的节点模型试验,在10MN级自平衡钢结构加载架内,采用两个5MN千斤顶对相贯节点的柱端施加轴向荷载。结果表明,节点设计符合“强节点弱构件”的设计要求,即使节点区混凝土浇筑不密实,节点的受力性能也能够达到设计要求,节点的设计方法可行,构造合理。     

古建筑木结构柱脚节点受力性能试验研究

在古建筑木结构中,将木柱直接平摆浮搁于础石之上,形成连接上部结构与台基之间的柱脚节点,其只承受压力而不承受拉力。在反复荷载作用下,木柱会沿柱脚边缘转动。为研究柱脚节点在地震、风荷载等作用下的受力性能,参考宋代《营造法式》制作了3个七等材足尺柱脚节点模型。通过低周反复荷载试验对柱脚节点的受力特点、滞回特性、转动刚度、刚度退化、柱脚截面等效半径和柱脚边缘点应变等特性进行研究,并分析了竖向荷载对上述性能的影响。试验结果表明：在反复荷载作用下,柱脚边缘出现受压变形,其转动支点交替变化;滞回曲线呈反Z形,产生捏拢现象;柱脚节点恢复弯矩和柱脚截面等效半径首先随转角增加而增加,而后逐渐趋于稳定;柱脚节点的初始转动刚度较大,随后刚度随转角增加逐渐减小;在反复荷载作用下,柱脚节点产生刚度退化现象,加载过程中,柱脚转动刚度为正值,表明其具有较好地转动性能;柱脚恢复弯矩、转动刚度、边缘点应变随竖向荷载增加明显增加,柱脚截面等效半径随竖向荷载增加而减小;通过试验拟合得到了竖向荷载对恢复弯矩和转动刚度的影响系数。     

基于概率的多点激励地震场强度参数研究

该研究建立了人工模拟地震场形成的记录库,通过建立简单的多点激励受力模型,应用增量动力分析和统计推论分析的方法分析了结构关注部位的响应谱加速度作为强度参数的适用性,研究了给定强度参数水平下结构工程需求参数的概率分布,评估了给定地震危险性水平下结构抗震性能。研究结果表明:响应谱加速度可以作为地震场的强度参数,并被用来进行基于概率的结构抗震性能评估。