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。     

单斜氧化铜薄膜的磁控溅射制备及表征

采用磁控溅射, 通过氧氩比的调制在玻璃衬底上沉积了单斜结构的CuO薄膜, 并重点研究了氧氩比对薄膜微结构及光学吸收边的影响。研究表明随着氧氩比的增加, 薄膜逐渐从多相向单相转变, 薄膜表面逐渐趋于光滑和平整, CuO<-111>择优取向逐渐减弱。晶轴上的晶格畸变结果显示氧氩比对晶轴 a, b和 c的影响不尽相同。a, b轴上呈现的压应力均先明显增大然后变得稳定, 而 c轴上则呈现了压应力向拉应力的转变。氧氩比对晶格常数的影响反应了 a, b和 c轴上晶粒生长的各向异性。CuO薄膜为直接带隙半导体, 其1.9 e V附近的光学吸收边随着氧氩比的增加而略微蓝移, 吸收边的蓝移归结于晶粒的量子尺寸效应。     

方钢管混凝土框架内置两侧开洞薄钢板剪力墙的抗震性能研究

分别对单跨2层1/3比例的方钢管混凝土框架内置两侧开洞薄钢板剪力墙和未开洞薄钢板剪力墙进行了低周反复荷载试验,对比分析了方钢管混凝土框架内置薄钢板剪力墙的受力机理和破坏机制。采用有限元软件ABAQUS对试验试件进行了非线性数值分析,并将数值分析结果与试验结果进行对比,研究其抗震性能。结果表明：方钢管混凝土框架内置两侧开洞和未开洞薄钢板剪力墙均具有较高的承载力、良好的耗能能力和刚度,破坏机制符合“弱板强框架”的抗震理念,基本达到双重抗震设防目标。利用有限元足尺模型研究了钢板剪力墙开洞率、轴压比对结构抗震性能的影响,结果表明：开洞率的增大使结构承载力和耗能能力减小,但对刚度退化影响较小;轴压比对结构承载力、滞回耗能和刚度退化等影响很小。     

双层高架桥梁框架墩抗震性能试验研究

该文以某双层高架桥为背景,设计了两个配筋率不同的双层高架桥梁框架墩模型,采用拟静力试验结合理论分析研究了立柱纵筋配筋率对双层高架桥梁抗震性能的影响。试验结果表明：立柱配筋率较高时,横梁和节点会发生严重的损伤;减小立柱配筋率后,破坏主要集中于立柱,横梁和节点的损伤得到了有效控制;同时桥墩的延性能力提高。根据试验结果建立了桥墩的有限元分析模型,并通过该模型进行了参数分析,结果表明随着配筋率增加,双层高架桥梁的延性能力逐渐下降,同时横梁会先于立柱发生破坏,导致结构不能满足强梁弱柱的性能目标。     

基于三维细观数值方法的钢筋混凝土悬臂梁抗剪行为研究

从细观角度出发,结合混凝土内部组成的微/细观结构特征,考虑钢筋与混凝土之间的非线性粘结-滑移行为,建立了钢筋混凝土悬臂梁力学行为研究的三维细观尺度数值分析模型与方法。基于建立的数值方法,对已有关于钢筋混凝土悬臂梁在循环往复荷载作用下的抗剪破坏试验进行模拟,模拟结果与试验结果的良好吻合表明了细观数值方法的可行性。进而在此基础上,拓展模拟了不同箍筋率下钢筋混凝土悬臂梁的剪切破坏过程,揭示了箍筋对悬臂梁滞回特性及抗剪承载力的影响规律。研究表明：1）细观数值分析模型能较好的模拟构件的宏观力学性能,且能细致的描述裂缝在混凝土中的发展过程;2）随着配箍率的增加,梁抗剪承载力及延性增加,但随着配箍率增加,钢筋混凝土梁抗剪承载力增加趋势减缓。建立的细观尺度数值方法可为有/无腹筋混凝土梁抗剪/抗弯破坏尺寸效应提供理论支持。     

饱和砂土基于相变状态的不排水本构模型

饱和砂土基于相变状态的改进本构模型能较好地描述砂土不排水情况下的应力-应变关系。通过改进模型中相变状态参量的计算方法,将e-lgp°表达式加以改进,通过详细的阐述,提出e_pt-lgp的关系式,并通过三轴压缩试验的数据对提出的关系式加以验证。应用新的关系式计算不排水条件下试样的相变孔隙比e_pt,进而计算出模型中的相变状态参量。改进后的不排水本构模型的计算结果与不排水三轴压缩的试验结果能较好地吻合,即验证了本构模型的有效性,也验证了e_pt-lgp关系式的合理性,使原有的边界面本构模型更好地描述不排水的情况下、不同密度和围压状态下饱和砂土的力学行为。     

不同轴压比新型混合装配式混凝土剪力墙抗震性能试验研究

对1个现浇、2个新型混合装配式足尺比例试件进行了低周反复荷载试验,以验证新型混合装配式剪力墙的抗震能力。同时,新型混合装配式试件考虑了0.1、0.2两种轴压比条件,以探讨轴压比参数对其抗震能力的影响规律。试验结果表明,与现浇试件相比,相同轴压比条件下,新型混合装配式试件的抗裂性能、承载力、刚度均较现浇试件明显提高,位移延性性能接近,耗能能力有所降低;随轴压比降低,新型混合装配式试件的刚度明显降低、残余变形增大、耗能能力提高,除试件强度特性外,各方面性能均劣于较高轴压比的现浇试件。     

冻融循环后一字形短肢剪力墙抗震性能试验研究

为了研究冻融循环作用、混凝土强度和轴压比对一字形短肢剪力墙抗震性能的影响,探讨冻融环境下一字形短肢剪力墙的轴压比限值,设计制作了6个剪跨比为1.14的一字形短肢剪力墙试件并对其进行了200次循环的人工气候冻融试验,进而进行拟静力试验。基于试验描述了各试件的破坏过程与特征,并以抗剪承载力、延性系数、塑性转角、强度衰减、刚度退化和累积滞回耗能等指标为参数,分析了冻融环境下一字形短肢剪力墙抗震性能的衰减规律。试验结果表明：冻融循环作用对一字形短肢剪力墙的抗剪承载力、强度衰减、刚度退化和耗能能力影响较为显著,而对其变形能力影响较小;冻融循环次数不变,增大混凝土强度可有效增强一字形短肢剪力墙构件的抗冻性能,提高其抗震能力;冻融环境下,应严格控制一字形短肢剪力墙构件的轴压比。     

考虑楼板大开洞及大质量比附属设施的结构抗震性能实例研究

对某楼板大开洞且具有大质量附属设施的复杂钢筋混凝土厂房结构开展抗震性能实例研究。楼板大开洞会导致构件缺少有效的楼板约束,从而使构件发生显著的横向振动,最终构件在双向弯矩等复合内力作用下发生破坏,必须采用分布塑性铰纤维模型对该重要现象进行精细模拟,并应在设计中重点关注该类构件的横向抗弯承载力。大质量比附属设施作为非传统质量调谐阻尼器(TMD),可采用Tsai和Lin建议的简化公式进行参数优化,从而能显著减小主结构的动力响应。对于覆盖面积较大的多点弹簧支撑附属设施,必须有效考虑扭转效应导致的加速度放大,同时不能忽略大质量比对附属设施楼层反应谱的衰减作用。     

基于精细积分法的结构碰撞动力系数谱研究

将精细积分法引入结构碰撞问题研究中,并借鉴已有反应谱定义提出结构碰撞加速度动力系数谱的概念,采用精细积分法对相邻结构进行了Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类场地下碰撞加速度动力系数谱研究。结果表明,精细积分法用于结构的碰撞分析,计算精度和效率较高,对求解结构碰撞问题是适用的;不同场地类型的地震动输入下,结构的碰撞响应有差异,总体上Ⅱ类场地结构碰撞力响应最大;结构碰撞力对初始间隙大小并不敏感,阻尼比的增加使结构的碰撞力响应降低。