自复位转动摩擦阻尼器弯矩-转角恢复力性能研究

为了满足减震结构对可恢复功能的要求,针对传统摩擦阻尼器不具备自复位能力震后存在较大残余变形的问题,提出了一种基于形状记忆合金的自复位转动摩擦阻尼器,由摩擦耗能装置和形状记忆合金自复位装置组合而成。介绍了该SCRF(self-centering rotating friction)阻尼器的构造形式、工作原理,通过理论推导建立了SCRF阻尼器的弯矩-转角恢复力模型,通过ABAQUS软件有限元数值分析结果对弯矩-转角恢复力模型进行了验证,分析了低周往复荷载作用下SCRF阻尼器的滞回性能,并进行了参数分析。结果表明:有限元计算结果与阻尼器恢复力模型结果吻合良好;提高接触面间的摩擦因数与斜面高度可以提高阻尼器的最大承载力、耗能能力、有效刚度,但是超过一定限值的斜面高度会降低阻尼器的自复位能力;施加SMA螺栓预紧力可以提高阻尼器的摩擦启动弯矩,对于阻尼器的耗能能力与最大承载力影响不大。

改进型橡胶隔震支座力学性能研究

隔震结构设计的关键环节在于隔震层中隔震支座的设计.在实际隔震设计中,隔震支座水平刚度越小,对应隔震效果越突出,与此同时,隔震支座还要满足罕遇地震下足够的变形要求以防止其超限破坏,因此,设计中对于隔震支座的刚度需求存在一定的矛盾.本文以多级设防为目标,在普通橡胶支座的基础上设计出改进型隔震支座,通过数值模拟分析,研究该支座的力学性能、耗能能力,最终建立简化恢复力模型.研究结果表明:改进型隔震支座在不同工况下能表现出变刚度特性,通过合理设计可以有效地解决传统橡胶支座存在的矛盾问题.

约束混凝土实用本构关系模型

探讨了约束混凝土的受压性能,分析了钢管约束混凝土及箍筋约束混凝土侧向约束力的作用机理.基于双剪统一强度理论并结合钢管约束混凝土及箍筋约束混凝土轴压试验数据,建立了约束混凝土统一的峰值应力和峰值应变计算公式,并对其进行了验证.与中国现行规范相结合,提出了约束混凝土统一的实用应力-应变本构关系模型,并与试验曲线进行了对比.结果表明:所提出的峰值应力和峰值应变计算公式以及本构关系模型更加精确,并且简单实用,可用于多种约束混凝土构件的非线性分析.

基于统一强度理论的钢管混凝土柱承载力计算

从Von Mises屈服准则和双剪统一强度理论出发,对钢管和核心混凝土的受力性能进行分析.从核心区混凝土所受侧向压应力的角度出发,基于大量实验数据,得到核心区混凝土约束系数计算公式.从而完善了钢管混凝土柱的轴心受压承载力计算公式,使公式的精确性和适用性有所提高.所得计算结果与试验结果吻合良好,并与目前公式的计算结果进行对比,说明所提出公式的合理性.从尺寸大小和材料强度两个方面,对钢管混凝土柱承载力的影响因素进行探讨.

聚丙烯纤维再生混凝土损伤本构模型的研究

基于Weibull统计分布理论和Lemaitre等效应变假定原理,推导出聚丙烯纤维再生混凝土单轴受压损伤本构模型,对聚丙烯纤维再生混凝土进行单轴受压试验,根据试验数据,确定了该模型参数,通过试验曲线和模型曲线的对比分析发现两者拟合较好。基于考虑中间主应力、拉压性能影响的适用于任何材料的统一强度理论,推导出聚丙烯纤维再生混凝土的双剪损伤本构模型,建立了纤维混凝土损伤本构模型从单轴到双轴的转化方法。

活性粉末混凝土微观层面的研究进展

作为新型水泥基复合材料,活性粉末混凝土具有高强度,高韧性以及高耐久性等优异性能,在桥梁与路面工程、建筑工程、水利工程和特种结构等领域拥有广阔的应用前景.但由于组成中活性组分多,内部结构复杂,微观机理研究尚不够明确,难以为材料的宏观性能提供明确的理论依据.介绍了活性粉末混凝土的基本组成、各组分产生的反应及影响因素,总结了国内外学者对活性粉末混凝土微观形貌及孔结构等的研究成果,更进一步地提出了现阶段微观层面研究和材料本身所存在的问题,指出了发展趋势,并进行了分析和讨论.

高层建筑斜交网格筒结构侧向位移角研究

推导了斜交网格筒结构子模块的侧向刚度、剪切转角和弯曲转角的简化计算式.通过结构腹板角部斜柱的轴向应变与子模块变形转角之间的关系,建立了子模块变形转角的计算方法,并通过SAP2000软件进行了验证.提出了通过斜交网格筒结构各子模块的变形转角,来控制其在弹性阶段时的侧向刚度及变形能力.结果得出:剪切刚度和弯曲刚度均随着斜柱角度的增大而减小;在相同的侧向荷载作用下,随着斜柱角度的增大,剪切转角与弯曲转角的比值逐渐增大;变形转角受斜柱角度变化的影响比较明显,建议根据结构具体的几何参数,不同斜柱角度的结构应采取不同的弹性位移角限值.

FRP-钢-混凝土组合柱的研究现状

纤维增强聚合物(FRP)复合材料作为约束材料,已在组合柱中得到了大量研究与应用.其中组合形式主要包括FRP混凝土钢混合双管柱、FRP钢管混凝土柱以及FRP型钢混凝土柱.通过回顾和总结近几年国内外对于上述3种组合柱的研究成果,详细分析了组合柱的力学性能,并研究了各种组合柱的受力特点及组合柱中FRP、钢和混凝土3种材料之间的相互作用机理.结果表明:虽然针对FRP钢混凝土组合柱已进行了大量试验研究,但理论研究尚不成熟,今后的研究应基于理论分析与试验研究相结合,对FRP钢混凝土组合柱进行透彻研究,同时还需有效结合3种材料进行截面设计,从而提高组合柱的力学性能.

钢桁架(ST)约束混凝土组合柱抗震性能研究

目前,组合柱在建筑结构中进行了广泛应用和研究,研究表明:截面形式对组合柱的抗震性能有很大影响。首先,对钢桁架(ST)约束混凝土组合柱进行了试验研究。并在此基础上,利用有限元软件ABAQUS建立了数值分析模型;其次,基于数值分析模型,分析了组合柱中各部件的应力应变状态,分别考察了轴压比、缀板排列方式、体积配箍率、角钢肢宽与肢厚等因素对柱抗震性能的影响;最后,给出了组合柱在不同抗震等级下轴压比限值的建议值,可为后续组合柱的研究提供参考。研究表明:随着轴压比的增大,组合柱的延性变差,承载力先增大后减小;合理的缀板排列方式可有效抑制角钢的局部屈曲;随着体积配箍率的增大,组合柱的承载力有一定提升,延性提高较为显著;随着角钢肢宽和肢厚的增加,组合柱的承载力和延性均有显著提升。

钢桁架约束混凝土组合柱约束机理及截面曲率分析

钢桁架(ST)约束混凝土组合柱具有良好的力学性能及抗震性能,且其截面形式能够有效提高内部钢材的利用率。基于已进行的轴向力学性能试验,对ST约束混凝土的约束机理进行详细分析,建立有效约束力计算模型、承载力计算模型以及本构模型。进行ST约束混凝土组合柱低周反复荷载试验研究,在试验研究的基础上,建立组合柱的截面弯矩-曲率分析模型。基于所提出截面分析模型,分析轴压比、混凝土强度等级、角钢含钢率、缀板宽度与角钢间距之比、缀板净距与角钢间距之比、角钢间距与缀板厚度之比对柱截面屈服曲率和极限曲率的影响。建立组合柱截面屈服曲率和极限曲率的计算公式,进一步推导截面曲率延性系数和位移延性系数的计算公式,并与试验结果进行对比,验证公式的准确性与适用性。所提出公式基于大量计算数值,所考虑的因素较为全面,可为后续组合柱的变形能力计算以及基于位移的抗震设计提供一定依据。

基于多尺度模型的斜交相贯节点基本力学性能分析

斜交网格结构是一种性能优良的新型结构体系,斜柱相交的节点是保证结构安全的关键部位,也是目前研究的重点.基于所提出本构方程,建立关于钢管混凝土斜交网格相贯节点的多尺度有限元建模方法,对节点构件进行算例分析,结果表明此多尺度模型与实体模型模拟结果相似,可以很好地模拟实际构件,大大降低了计算量.基于提出的方钢管混凝土斜交网格相贯节点多尺度有限元模型,对单调荷载作用下的约束参数进行了分析,建议实际工程应用中约束系数ξ取值控制在3.0以上.设置中心节点板、环向加强版、衬板是一种必要的构造措施,建议取值在1倍钢管壁厚.

基于统一强度理论的钢管混凝土斜交网格平面相贯节点承载力分析

斜交网格筒结构是一种新型的(超)高层建筑结构体系,由斜柱斜交而成的节点是确保此类结构安全可靠的关键部位。基于国内外的试验研究和理论分析,分析了钢管混凝土斜交网格筒平面相贯节点的构造形式、受力性能和破坏形式。考虑相贯节点核心混凝土受到的约束作用,从双剪统一强度理论出发,对圆钢管混凝土斜交网格筒相贯节点区域内与节点区域外部的核心混凝土进行受力分析,建立了圆钢管混凝土斜交网格筒平面相贯节点承载力的计算公式。所得计算结果与试验结果吻合良好,说明所提出公式的合理性。该文还分析了影响此类相贯节点承载力的影响因素,对钢管混凝土斜交网格筒相贯节点的破坏形式及控制因素进行探讨。采用Von Mises屈服准则对椭圆连接板进行受力分析,提出了临界角度的计算公式。该文研究成果对工程实际具有一定的参考价值。

高层斜交网格筒结构体系剪力滞后效应研究

利用SAP2000建立不同几何参数的高层斜交网格筒结构模型,在水平风荷载作用下对其进行弹性分析。介绍了高层斜交网格筒结构的剪力滞后现象与基本特点,研究了高层斜交网格筒结构在水平荷载作用下剪力滞后效应的产生机理,并与框筒结构的剪力滞后效应进行对比。分析了斜柱角度、主环梁跨高比、结构高宽比、结构长宽比以及有无角柱对高层斜交网格筒结构剪力滞后效应的影响。结果表明:与框筒结构相比,斜交网格筒结构剪力滞后效应较小;在侧向刚度最优区间内斜交网格筒结构底层剪力滞比随斜柱角度的增大而增大,当斜柱角度超过约80°时,随着斜柱角度的增加底层剪力滞比迅速增大;斜交网格筒结构高宽比越大,结构底层剪力滞比越小;斜交网格筒结构长宽比越大,结构底层剪力滞比越大,剪力滞后效应越明显。