钢支撑-混凝土框架动力非弹性扭转机理与抗扭设计研究

通过钢支撑-混凝土框架振动台试验研究了钢支撑失稳或其他构件损伤后引起的扭转突然增大问题,即非弹性扭转问题,结果表明钢支撑受压失稳或失效是导致此类结构出现非弹性扭转的重要原因。基于试验结果,分析了钢支撑失稳或失效导致结构非弹性扭转突增的机理;同时建立了设有偶然偏心的有限元模型算例并进行非线性分析,验证了在增加构件数量的条件下该类结构仍存在非弹性扭转突增问题,表明即使是对称结构,在普通钢支撑发生受压失稳及其反向受拉过程中,也会产生非弹性扭转及其突然增大现象。试验和案例分析均表明类似的现象,即在相同加载及偏心条件下纯混凝土框架非弹性扭转虽然存在,但其突然增大值比钢支撑框架结构要小;设置防屈曲支撑抗扭效果显著,优于设置钢支撑的混凝土框架和纯混凝土框架。建议工程设计中设置防屈曲支撑,可有效减控混凝土框架非弹性扭转危害;通过设置质量偏心,对钢支撑-混凝土框架结构进行强震下非弹性扭转响应分析,并在设计上对其最大值加以限制。     

钢管混凝土Y形柱非线性有限元分析及试验对比研究

以北京市某地铁车站Y形钢管混凝土柱为工程背景,在对其进行拟静力试验的基础上,利用大型通用有限元软件Abaqus对缩比试验模型进行建模和分析,并将计算模型得到的骨架曲线、柱底应力和应变、Y形铸钢部分应力与试验结果进行对比分析,得到结论:1)模拟计算结果与试验结果基本吻合,有限元模拟有一定的可靠度,可为实际设计及施工提供参考,也可为以后研究提供借鉴。2)根据结果推测,柱底仍是试件最薄弱部位。3)提出扩大模型范围研究,对结构进行设计优化和通过等效简化模型来提高其精确度的展望。     

钢支撑动力屈曲致扭机理及BRB减扭机理的研究

研究了钢支撑混凝土框架结构侧移和扭转地震响应的特点,揭示了在反复加载过程中钢支撑动力屈曲会对抵抗扭矩产生影响,使结构塑性铰状态发生非均衡性变化从而导致非弹性扭转的过程。运用达朗贝尔原理研究了钢支撑屈曲使结构产生惯性力、惯性扭矩并出现非弹性扭转突增的致灾机理,并通过振动台试验、有限元非线性分析对类似性能加以验证。对比研究了防屈曲支撑对结构的抗扭效果,以及阻断结构发生非弹性扭转突增的工作机理。最后针对设计上将普通钢支撑作为中心支撑混凝土框架结构第一道抗震防线的保障条件、设置防屈曲支撑减控非弹性扭转的技术保障措施等提出了建议。     

钢支撑-混凝土框架动力非弹性扭转机理与抗扭设计研究EI北大核心CSCD

通过钢支撑-混凝土框架振动台试验研究了钢支撑失稳或其他构件损伤后引起的扭转突然增大问题,即非弹性扭转问题,结果表明钢支撑受压失稳或失效是导致此类结构出现非弹性扭转的重要原因。基于试验结果,分析了钢支撑失稳或失效导致结构非弹性扭转突增的机理;同时建立了设有偶然偏心的有限元模型算例并进行非线性分析,验证了在增加构件数量的条件下该类结构仍存在非弹性扭转突增问题,表明即使是对称结构,在普通钢支撑发生受压失稳及其反向受拉过程中,也会产生非弹性扭转及其突然增大现象。试验和案例分析均表明类似的现象,即在相同加载及偏心条件下纯混凝土框架非弹性扭转虽然存在,但其突然增大值比钢支撑框架结构要小;设置防屈曲支撑抗扭效果显著,优于设置钢支撑的混凝土框架和纯混凝土框架。建议工程设计中设置防屈曲支撑,可有效减控混凝土框架非弹性扭转危害;通过设置质量偏心,对钢支撑-混凝土框架结构进行强震下非弹性扭转响应分析,并在设计上对其最大值加以限制。     

基于改进Bouc-Wen模型防屈曲支撑的参数识别

为了对“改进Bouc-Wen模型”进行深入研究,提出了该模型的参数拟合方法,并实现了二次开发程序.对30根防屈曲支撑试验的滞回曲线数据进行了参数回归与分析,给出模型参数的变化趋势、波动范围、统计平均值.为了给改进Bouc-Wen模型的应用提供参考,给出了参数取值的建议.应用Abaqus软件中的材料用户子程序(UMAT)的二次开发接口,使“改进Bouc-Wen模型”得以在有限元软件中应用.     

两种支撑体系混凝土框架动力性能试验研究

通过振动台试验研究了钢支撑-混凝土框架和防屈曲支撑-混凝土框架结构模型的动力性能.对比研究了设置这两种支撑体系的混凝土框架结构的动力特性、动力放大效果、结构损伤状态.研究表明防屈曲支撑-混凝土框架结构在罕遇地震下的抗震性能优于钢支撑-混凝土框架结构在设防地震下的抗震性能.     

带支撑的无楼板钢框架单元抗震性能

为解决大型工业厂房钢支撑无楼板钢框架结构单元抗震性能不佳的问题,通过试验和数值模拟研究其抗震性能和破坏机理.设计制作了1:4模型试件,进行静力反复加载试验和非线性仿真计算与分析.通过与试验结果对比和分析,验证有限元建模的合理性.在此基础上研究支撑焊接缺陷对框架承载力和延性的影响,分析钢支撑无楼板钢框架单元中横梁刚度对结构单元抗震性能的影响,揭示支撑和框架协同工作机理,对结构设计提出改进建议.     

TB结构风振控制性能有限元分析

为了解调谐质量型防屈曲支撑(TB)风振控制效果,以某拟建高层办公楼为案例工程,对其做TB调谐质量阻尼器设计.基于有限元模型的附加阻尼法和风速度时程法分析结果表明:TB结构较BRB结构,顶点最大位移和最大层间位移小12％～15％,最大加速度小20％.统计显示,TB结构脉动反应比BRB结构小19.77％,位移均方差小16.05％,加速度均方差小22.09％.基于投资-收益的性能对比分析显示、在相近投资条件下,TB结构具有明显的性价比优势.     

电力主厂房钢框排架非弹性扭转特点及设计建议

研究了大型电力主厂房框排架结构地震时非弹性扭转的特点。以某实际工程结构设计方案为背景,建立了非线性有限元模型,分析了结构侧移、非弹性扭转及主要结构构件的内力变化,揭示了钢支撑屈曲失稳是导致框排架结构非弹性扭转并突增的主要原因。非弹性扭转具有突增性,可形成畸变位移场,对处于屋架、吊车标高部位的连接件、预埋件等低延性关键部件构成威胁。针对规范定义的扭转位移比参数,研究了其难以反映非弹性扭转的现象和原因。建议了减控非弹性扭转及其突增的技术措施。     

利用AR模型解决全相位技术数据长度限制

针对在建筑结构领域全相位技术中对数据长度的限制问题,提出使用基于自回归（AR）模型的数据外推方法（AREX）,给出适用于全相位技术的AR模型定阶算法. 提出以有效频段最大能量集中为原则确定AR模型阶数的算法（ECC）,与最终预测误差（FPE）、阿凯克信息准则（AIC）、贝叶斯信息准则（BIC）及奇异值差分谱准则（SVD）进行对比. 结果表明,ECC算法更适合AREX方法. 将原始信号及AREX方法与常见数据扩展方法的估计信号进行全相位处理,结果表明,AREX估计信号的波形和频谱的相似程度均优于其余方法. 将AREX方法用于建筑结构有限元分析数据和振动台试验信号的全相位数据处理,结果表明,AREX估计信号基本上可以等效原始信号结果,表明AREX可以解决全相位数据长度的限制问题.