基于向量式有限元的网壳结构地震易损性分析

为解决网壳结构地震易损性研究中,增量动力分析(incremental dynamic analysis,IDA)所面临的结构非线性分析耗时长且求解困难的问题,提出了一种基于向量式有限元的IDA方法。首先,以一个Kiewitt-8型单层球面网壳为例,验证了向量式有限元方法求解结构地震响应的准确性,其次选取12个不同参数的Kiewitt-8型单层球面网壳为研究对象,并考虑材料不确定性进行IDA分析,以地震峰值加速度与结构最大节点位移比为参数,绘制了结构在地震作用下的IDA曲线和轻微破坏、严重破坏及倒塌这三种性态下的易损性曲线。结果表明:向量式有限元能高效且准确的求解网壳结构的地震响应,屋面质量和矢跨比的增加均会增加三种性态点的超越概率;对于本文的网壳结构算例,求解时间仅为传统有限元方法的1/15,误差在3%以内,屋面质量和矢跨比的改变导致地震危险性最大增加了75%。

粘弹性阻尼器在结构减震控制中的位置优化研究

提出一种粘弹性阻尼器优化设置的新型优化数学模型,同时考虑了地震作用下的三种结构控制指标。首先假定优化模型的五种加权系数组合,在阻尼器数量一定的前提下,利用遗传算法对不同形式的结构在四类场地条件地震动作用下的粘弹性阻尼器进行位置优化。然后引入两个性能评价指标,对五种系数组合情况时阻尼器最优布置下的结构反应进行分析研究,使阻尼器布置方案能体现综合控制效果上的最优,得到不同情况下加权系数的建议取值组合。数值算例验证了新模型的有效性,最后,对粘弹性阻尼器优化布置方面提出几点有意义的结论。

基于性能的基础隔震结构地震易损性分析

对基础隔震结构进行基于性能的易损性分析。首先,建立了基础隔震结构基于拟力法的能量方程,提出基于变形和隔震层塑性耗能的损伤指标,定义隔震结构的四个损伤性能状态;然后,对隔震结构进行动力非线性分析,计算得到两种损伤指标的损伤值;最后,对损伤值进行线性统计回归分析,推导出结构发生各级破坏的概率计算公式,从而分别得到隔震结构基于两种损伤指标的易损性曲线。研究表明,基于隔震层塑性耗能的损伤指标更能合理反映该结构的损伤程度,为基于性能的隔震结构易损性分析提供了新的思路和方法。

结构力学双语教学初探

文章介绍了大连理工大学工程力学教学团队在双语教学方面的建设与发展,并从英文教材的选用、教学手段的选取、教学时间的安排以及开展互动、实践教学等方面探讨了结构力学双语教学方面的思路与实践,以期为双语教学的不断改进提供有益的参考。实践表明:合理的课堂安排,灵活多样的教学手段能够有效地保证双语教学质量,且有利于精英人才的培养。

黏滞阻尼器用于层间位移角超限的既有建筑的优化研究

在水平地震作用下,结构产生较大的层间变形或者结构底部地震剪力较大导致了很多建筑发生破坏。对于既有建筑,可采用安装黏滞阻尼器的加固方法减小其层间位移角,而结构层间位移角和基底剪力等均受阻尼器的位置与参数影响。因此,阻尼器的位置及参数优化的研究有重要意义。对于层间位移角超过现行规范限值的既有建筑结构,文中综合考虑结构变形与结构底部受剪两个目标,提出了黏滞阻尼器竖向位置优化目标函数;然后,设计了4种不同荷载分布情况的混凝土框架结构模型,对于目标函数中两个目标对应的权重系数,分别探讨了其确定方法,给出了简单快速得到权重系数取值的计算公式;最后,提出黏滞阻尼器阻尼系数的优化函数,给出了阻尼器的优化流程。分析数值算例结果说明本文提出的优化方法有效、经济,为黏滞阻尼器用于既有建筑的加固改造提供了有益的参考。

基于拟力法的基础隔震结构抗震性能和能量分析

基于拟力法基本理论,建立了隔震结构杆系计算模型,同时考虑隔震支座的剪切变形和弯曲变形的影响,推导了基础隔震结构的运动方程和能量方程,编制程序对隔震结构进行地震下的动力非线性分析和能量分析。通过与SAP2000计算结果的对比,验证了本文方法的有效性和程序的正确性。数值算例结果表明,本文提出的方法与变刚度的时间积分法相比计算效率明显提高;本文方法可以考虑上部结构的非线性,可以得到隔震支座及上部结构各构件的塑性耗能;通过对比基础隔震结构和抗震结构在地震作用下的位移、加速度及耗能情况,证明了隔震结构的隔震效果。本文拓展了拟力法的应用范围,为隔震结构的动力非线性分析及能量分析提供了一种新思路。

以结构设计竞赛促进结构力学教学改革的探索与实践

创新来源与实践,对于土木类本科生创新能力的培养尤为重要.论文提出将结构设计竞赛与结构力学课程学习相结合的教学改革方法,分析了结构竞赛对促进结构力学课程教学的作用和意义,对该设想的探索应用结果表明,依托竞赛的课程教学改革对土木类本科生的创新能力培养具有积极的促进作用.

基于遗传算法的位移型与速度型阻尼器位置优化比较研究

提出了一种基于遗传算法的阻尼器位置优化的新型优化数学模型,考虑地震作用下不同的结构控制指标,首先假定优化模型的五种加权系数组合,在阻尼器数量一定的前提下,对不同形式的结构在四类场地条件地震动作用下分别进行位移型和速度型阻尼器位置优化。然后引入两个性能评价指标,对五种系数组合情况时两种类型阻尼器布置下的结构反应进行分析研究,使阻尼器布置方案能体现综合控制效果上的最优,得到不同情况下加权系数的最佳取值组合。通过数值分析,比较了不同类型阻尼器的位置优化特点,为工程实际应用中不同类型阻尼器的位置优化目标函数选取提供了有益的参考。

浅谈我国高等工程教育改革

通过对比国内外高等工程教育的目标定位、课程设置、教学方法、校企合作机制以及师资队伍建设,探讨现代工程技术人才的培养模式,指出我国高等工程教育中存在的不足,提出进一步提高工程教育水平、实现现代工程教育目标的措施。

浅谈基于拟力法的Benchmark模型消能减震结构非线性设计

本文介绍了当前国际结构振动控制的公共平台Benchmark模型,并对拟力法的基本原理进行了简要介绍,基于拟力法来进行消能减震结构非线性设计方便可行,具有一定的优越性。

浅谈大跨度空间结构相关振动控制

半个世纪以来,土木工程结构越发趋于大型化、复杂化,逐渐向高层、大跨度等方向发展,大型复杂结构逐渐显示出了巨大的应用前景,成为国内外发展最快的建筑结构类型之一。由于大跨度空间结构在建筑结构中应用越来越多,而其振动控制相对滞后,因此,振动控制在大跨度空间结构中的研究及应用就显得尤为迫切。本文阐述了大跨度空间结构振动控制的研究现状,并提出了一些有待进一步研究的问题。

基于向量式有限元的结构静力分析

将位移控制应用到结构静力分析,讨论了影响静力解的主要因素,提出了向量式有限元静力分析的意义.数值分析表明向量式有限元静力分析在大变形、弹塑性和发生屈曲变形的结构中均适用.

国内外建筑抗震韧性研究进展

基于韧性的抗震设计因考虑了建筑震后的功能损失、恢复时间以及恢复代价等问题,受到各国学者的广泛关注。首先对国内外抗震设计的发展历程进行回顾,阐述了韧性在建筑抗震领域的起源与发展;然后,介绍了四种常见的抗震韧性评估方法,并就国内外学者的韧性研究从构件对结构抗震韧性的影响、单体建筑以及社区城市建筑三个方面进行梳理,构件对韧性评估的影响会直接影响到单体建筑的评估结果,单体建筑的抗震韧性又是社区城市抗震韧性的研究基础;最后,总结现阶段抗震韧性领域仍待解决的问题,包括有针对性地改善评估方法与框架,社区韧性如何合理考虑交叉学科间的相互影响以及在实际工程中如何利用抗震韧性的研究成果为建筑提供合理的改善、加固方案等,为韧性研究提供有益参考。

考虑塑性铰外移的消能减震结构动力时程分析

基于拟力法基本理论,建立了考虑塑性铰外移的消能减震结构计算模型,即把塑性铰的可能位置由构件端点移至距离两端一定长度处.通过数值算例对比分析了塑性铰外移前后结构动力时程响应的变化,验证了考虑塑性铰外移的必要性和重要性.与传统拟力法相比,保留了其存储空间小和计算速度快的特点,也使模型更具实际意义.

对拟力法理论中塑性弯矩和动力方程的分析与讨论

探讨了拟力法理论中塑性弯矩表达式的理论意义,引入塑性刚度对公式进行修正,得到修正后的拟力法基本公式.最后,以数值分析算例比较了改进前后两种方法的计算结果.结果表明,修正的拟力法计算结果偏于安全,不仅保留了拟力法计算效率高的优点,公式物理意义更易被理解.

基于拟力法的剪力墙结构力学模型研究初探

剪力墙局部变形机制与整体变形之间的关系是建立基于拟力法的剪力墙结构理论模型的关键环节之一。拟力法以位移变化替代以往通过刚度变化求解非线性的思想,减少了刚度的存储空间,提高了求解效率和稳定性,为结构的非线性动力反应分析提供了理想的途径。首先简要介绍了拟力法的基本理论,论述了建立基于拟力法的剪力墙结构力学模型的核心思想;其次,系统总结了剪力墙分析的两大类方法、剪力墙的破坏形态、破坏机理及其骨架曲线确定方法的研究现状;最后,对基于拟力法的剪力墙结构力学模型的研究提出了建议及展望,这是对剪力墙分析的新的探索,也是对拟力法理论体系的补充和完善。

基于等效单自由度体系的结构塑性耗能估计

针对以某一阶振型为主的多自由度体系,基于等效单自由度体系基本假定和拟力法基本原理,建立了多自由体系和等效单自由度体系塑性耗能的关系公式,并以此提出估算多自由度体系塑性耗能的方法.以一个五层钢框架结构为例,利用MATLAB进行编程,输入4组不同的地震输入,分别获得了该结构与等效单自由度体系的塑性耗能曲线,并进行分析比较.结果表明,提出的基于等效单自由度体系估算结构塑性耗能,是一个概念清晰且计算简便的方法.

基于IRS方法改进拟力法的理论研究

提出了采用IRS方法进行结构刚度和质量矩阵的缩聚,推导了基于IRS方法的拟力法理论公式和结构非线性分析状态空间方程。采用静力缩聚、IRS方法改进的拟力法和ANSYS有限元方法计算对一个6层钢框架结构分别进行地震作用下的结构非线性时程分析,并对计算结果进行了对比,为拟力法理论的完善和发展提供了新的思路。

错列防屈曲支撑框架结构弹塑性时程分析

鉴于防屈曲支撑性能和错列钢支撑框架结构的优点,本文提出了错列防屈曲支撑框架结构,利用SAP2000软件分别对无支撑、普通钢支撑、错列钢支撑、普通防屈曲支撑及错列防屈曲支撑5种不同类型的框架结构进行地震弹塑性时程分析,通过对比分析验证了错列防屈曲支撑框架结构体系的良好的抗震性能和优越的经济效益。

半刚接钢框架结构抗竖向连续倒塌动力响应分析

基于向量式有限元建立半刚接钢框架结构模型,考虑初始变形,采用将构件拆除前后的静力分析和动力分析全过程统一的瞬时卸载法.通过对一平面半刚接钢框架结构进行动力非线性分析,研究底层不同柱失效后剩余结构抗竖向连续倒塌动力响应,对比不同节点转动刚度对钢框架结构抗倒塌性能的影响.结果表明,节点转动刚度对钢框架结构抗竖向连续倒塌影响较大,因此在研究钢框架结构抗竖向连续倒塌时有必要考虑梁柱真实连接刚度.