核心筒结构残余位移模型及恢复力模型研究

为了研究核心筒结构的残余位移及滞回特性,本文利用国内23个核心筒试件参数及拟静力试验结果,采用逐步回归分析建立了核心筒结构的残余位移预测模型,并据此给出了减小核心筒残余变形的措施与方法,基于三折线骨架模型,对屈服点、峰值点、极限点的荷载与位移进行计算分析,进而构建了核心筒结构的恢复力模型。研究结果表明:本文建立的核心筒结构残余位移预测模型与结构恢复力模型与试验结果吻合度较高,能够较为真实地反映核心筒结构的滞回特性,弥补了国内对于核心筒结构恢复力模型研究的不足,为核心筒在弹塑性分析领域以及残余位移控制方面提供一定理论依据。

双层带钢板暗支撑装配整体式混凝土剪力墙抗震性能研究

为研究带钢板暗支撑装配整体式混凝土剪力墙的抗震性能,设计制作1片双层带钢板暗支撑装配整体式混凝土剪力墙和1片双层带钢板暗支撑现浇混凝土剪力墙,其中装配整体式剪力墙内置钢板暗支撑在墙身与基础梁和上下墙身水平连接节点处采用双面角焊缝连接以适应施工时的安装尺寸冗余度要求。对试件进行低周反复加载试验,结果表明:采用双面角焊缝连接预制墙身内置钢板暗支撑可以适应较大的施工冗余度,并且保证暗支撑传力的可靠性;装配整体式剪力墙具有和现浇剪力墙等同的水平承载力、刚度退化水平和耗能能力;2个构件均为弯曲破坏,但装配整体式剪力墙在一层墙体后浇带与预制墙身接缝处也产生塑性铰。

梁端铰接钢管混凝土框架-核心筒结构的减震研究

梁端铰接钢管混凝土框架-核心筒结构很好地解决了传统双重抗侧体系由于节点焊接而带来的系列问题,但不可避免地对结构抗震性能产生影响,因此,亟需针对此类结构的消能减震研究。本文以30层梁端铰接的钢管混凝土柱-混凝土核心筒结构为研究对象,通过引入不同构造形式的消能黏滞阻尼伸臂形成减震层,利用OpenSees有限元软件对结构进行弹塑性时程分析,优选出最佳构造形式,并据此对比设置一道及两道减震层时,结构在罕遇地震下减震性能及黏滞阻尼器的阻尼系数和速度指数变化对设置一道减震层结构抗震性能的影响分析。研究结果表明:竖向斜撑型减震层对结构顶点位移、层间位移角、基底剪力的控制效果及自身的耗能效果最佳,而两道减震层结构的综合性能要略优于一道减震层结构,但一道减震层结构对减震层位置变化更敏感,且当减震层位于结构1/3 H层高时减震效果最佳;阻尼系数与速度指数过大或过小均会对结构产生不利影响,而速度指数能有效降低结构的层间位移角,但应注意所带来的位移突变和基底剪力增大问题。

高阻尼混凝土带暗支撑剪力墙抗震性能试验研究

为了改善普通带暗支撑剪力墙的抗震性能,本文尝试将高阻尼混凝土代替普通混凝土应用于剪力墙中,同时提出了一种改善低剪力墙延性的新型配筋方案。为了准确把握这些新型带暗支撑剪力墙的抗震性能,共完成了6片不同形式剪力墙的低周反复加载试验,得到了各种剪力墙在低周往复荷载作用下的破坏模式、承载力、滞回曲线、刚度退化和耗能能力等抗震性能指标,考察了剪跨比、轴压比对剪力墙抗震性能的影响,论证了高阻尼混凝土带暗支撑剪力墙与新型低剪力墙配筋方案的可行性。试验结果表明:与普通混凝土带暗支撑剪力墙相比,高阻尼混凝土带暗支撑剪力墙的阻尼比、变形能力和耗能能力均有较大幅度提高,后期刚度稳定性更好;与普通带暗支撑低剪力墙相比,新型配筋低剪力墙的延性和耗能能力显著提高,具有良好的承载力,滞回环更饱满,抗震性能得到显著改善。

PE-ECC短梁抗剪性能研究

设计制作了一根高强混凝土短梁和两根PE-ECC短梁,完成了其抗剪性能试验,通过应用拉-压杆方法、有限元方法及规范方法对其进行了抗剪承载力计算.结果表明:三根短梁均发生了剪切破坏,但剪切破坏形态并不相同,高强混凝土短梁发生剪压破坏,PE-ECC短梁发生弯剪破坏;与高强混凝土短梁相比,PE-ECC短梁的初裂荷载和极限荷载均有较大幅度提高,显示了较好的剪切延性;拉-压杆方法及有限元方法计算的抗剪承载力数值与实测值吻合良好,而规范方法计算值偏小,过于保守.

结构动力方程的更新精细积分方法

将高斯积分方法与精细积分方法中的指数矩阵运算技巧结合起来,建立了精细积分法的更新形式及计算过程,对该更新精细积分方法的稳定性进行了论证与探讨。在实施精细积分过程中不必进行矩阵求逆,整个积分方法的精度取决于所选高斯积分点的数量。这种方法理论上可实现任意高精度,计算效率较高,其稳定性条件极易满足。数值例题也显示了这种方法的有效性。

小跨高比连梁混合暗支撑高阻尼混凝土联肢剪力墙试验研究

混合暗支撑高阻尼混凝土联肢剪力墙是一种新型延性双肢剪力墙,它将暗支撑引入双肢墙的两个墙肢,将内置带剪力钉钢板连梁作为剪力墙洞口连梁,墙身由高阻尼混凝土浇筑而成。本文对这种新型联肢剪力墙结构进行了低周反复加载实验与数值模拟,较系统地分析了该新型剪力墙结构的承载力、延性、耗能、破坏机制、破坏特征以及刚度衰减过程等性能。结果表明:与现有暗支撑混凝土联肢剪力墙相比,混合暗支撑高阻尼混凝土联肢剪力墙开裂强度、极限承载力、耗能能力及变形能力均有一定程度的提高,显示了良好的抗震性能;当剪力墙连梁跨高比越小,混合暗支撑高阻尼混凝土剪力墙的抗震性能越好。

增量动力弹塑性分析方法的改进及其应用

本文主要对增量动力弹塑性分析(IDA)方法的两个方面作了改进:(1)以增量动力弹塑性分析方法的基本原理为基础,以快速非线性时程分析(FNA)方法为计算工具,形成快速增量动力弹塑性分析(FIDA)方法。(2)仅以IDA分析结果为基础,建立地震易损性曲线及地震破坏概率计算的离散型式。为了校验本文方法的可行性与有效性,应用增量动力弹塑性分析、模态增量动力弹塑性分析与快速增量动力弹塑性分析计算一个14层筒中筒结构试验模型,比较了用上述三种方法的计算误差与计算效率,比较了传统方法与本文方法计算该模型结构的地震易损性曲线的差别。

从反应谱求功率谱的精确方法及其应用

本文对由反应谱求功率谱的近似公式的误差进行了讨论,从而说明了精确求解地震动功率谱的必要性,并从构造函数的特征出发,提出了一类符合要求的构造函数族,同时对其参数的取值加以讨论。最后给出了一个算例,展示了从反应谱求功率谱的精确方法与近似方法在数值上的差别,以及对人造地震动的影响。

结构动力方程的高斯精细时程积分法

对线性定常结构动力系统提出的精细积分方法,能够得到在数值上逼近于精确解的结果,但是对于非齐次动力方程涉及到矩阵求逆的困难,计算精度取决于非齐次项的拟合精度等问题。提出将高斯积分方法与精细积分方法中的指数矩阵运算技巧结合起来,在实施精细积分过程中不必进行矩阵求逆,整个积分方法的精度取决于所选高斯积分点的数量。这种方法理论上可实现任意高精度,而且计算效率较高,数值例题显示了方法的有效性。

高层建筑结构抗震弹塑性分析方法及抗震性能评估的研究

以反应谱理论为依据,建立了循环侧推的多振型高层建筑结构静力弹塑性分析方法。在此基础上,归纳、总结得到结构等效恢复力模型的骨架曲线及滞回特性,发展了较简单且较为精确的计算在地震作用下高层建筑结构顶层位移反应的方法。探讨了应用静力、动力弹塑性分析结果进行抗震性能评估的基本原则。最后给出算例对本文的研究进行了论证。

基于性能的建筑结构抗震设计

就基于性能的建筑结构抗震设计的几个关键环节进行了讨论 ,给出了结构整体设计的总框图及设计中各关键环节的子框图 ,较为清晰地展现了基于性能的建筑结构抗震设计的基本过程。

高阻尼混凝土构件阻尼性能研究

首先测得了钢筋、高阻尼砂浆及高阻尼混凝土悬臂梁在不同初始顶点位移下的自由衰减曲线,得到了构件阻尼比随变形增大的变化规律。研究了聚灰比、乳液共混及不同纤维的掺入对高阻尼混凝土悬臂梁力学性能和阻尼性能的影响。在此基础上,提出了高阻尼混凝土构件阻尼比的计算理论与方法。通过与国内外相关研究的比较,校验了该方法的科学性。

精细积分方法的评估与改进

详细分析了结构动力分析的精细积分方法的稳定性、计算精度,在此基础上提出了对现有精细积分方法的改进策略。算例证实了本文对精细积分方法改进的科学性与可行性。

不同高宽比带钢板暗支撑高阻尼混凝土核心筒抗震性能研究

提出了一种新型带钢板暗支撑高阻尼混凝土核心筒,为了研究这种新型核心筒的抗震性能,对2个高宽比分别为1.33(HCW1)和1.77(HCW2)的核心筒试件进行了低周反复荷载试验,得到了核心筒的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线等。试验结果表明,HCW1墙肢以斜裂缝为主,而HCW2水平裂缝居多。HCW2承载力及刚度较小,但是极限位移较HCW1有较大的提高且耗能能力增强。分析了翼缘墙肢的剪力滞后现象并与普通混凝土核心筒进行了对比,结果表明本文新型混凝土核心筒剪力滞后相对较小,整体空间作用更好,HCW2的剪力滞后较HCW1更小。利用有限元软件Open Sees模拟了2个试件的滞回曲线,并绘制骨架曲线,与试验结果吻合较好,在此基础上进行参数分析,研究不同高宽比核心筒屈服位移、延性系数等的变化趋势。

不同轴压比带钢板暗支撑高阻尼混凝土核心筒抗震性能研究

提出了一种新型带钢板暗支撑高阻尼混凝土核心筒,并对两个轴压比分别为0. 1和0. 2的试件HCW2与HCW3进行了低周反复荷载试验,得到了核心筒的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线和刚度退化曲线等。试验结果表明,轴压比增大可提高承载力和初始刚度,但同时也会导致延性降低,刚度退化快,耗能能力降低等。分析了翼缘的剪力滞后现象,HCW3初期剪力滞后效应较小,但后期高于HCW2。利用有限元软件Open Sees模拟了两个试件的滞回曲线等,与试验结果吻合较好,在此基础分析了不同轴压比时本文结构形式核心筒(HCW)的承载力与延性,并与普通核心筒NCW、带钢板暗支撑核心筒BCW进行了对比,结果显示,HCW在高轴压比时延性明显高于后两者。

增量动力分析方法的改进及其在高层混合结构地震危害性评估中的应用

在基于性能的地震工程中,增量动力分析(IDA)常被用于计算结构的动力反应、损伤性能及可能的经济损失。这种定量的危险性分析方法主要包括:选择一组地震波并完成结构非线性模型的IDA,总结得到各种分位值对应的IDA曲线及相关状态性能限值,将IDA结果与地震危险性分析结果结合起来形成结构地震危害性评估的计算格式。本文介绍了IDA的基本原理与过程,提出了改进IDA曲线统计的方法。通过对一栋25层高层混合结构进行IDA分析,得到该结构概率分位值为16%,50%和84%的IDA曲线及其对应的极限状态值,结合上海市概率地震危险性分析曲线,对该高层混合结构的地震危害性进行评估,同时对这种评估方法在高层混合结构中应用的可靠性与可行性进行论证。

高轴压比下PVA-ECC柱抗震性能试验研究

设计了3根PVA-ECC柱进行低周反复加载试验,分析了高轴压比下配箍率变化对柱抗震性能的影响,并与普通钢筋混凝土柱进行对比,分析其在滞回性能、延性、耗能性能及刚度退化上的差异.结果表明:3根PVA-ECC柱在低周反复荷载作用下均发生弯曲破坏,没有出现普通钢筋混凝土柱的劈裂、剥落与黏结破坏;随着箍筋间距的减小,抗震延性得到改善,箍筋间距70mm和50mm的柱与间距90mm的柱相比,位移延性、极限弹塑性位移角、等效黏滞阻尼系数分别增加了15.6%~16.3%,17.1%~20.6%和15.6%~17.8%;最后给出了满足一定位移延性和极限弹塑性位移角的抗震设计要求的最小配箍率的建议值.

钢筋混凝土框剪结构非线性地震反应分析

本文采用壁式框架来分析框架─剪力墙结构的非线性地震反应，假定弯曲刚度沿杆轴按抛物线分布，导出了考虑剪切变形的单元刚度矩阵，将古典刚度法或高斯消元法用以形成该时间间隔内的瞬时抗侧移刚度矩阵，用适合非线性动力计算的数值方法求解动力方程。

钢筋混凝土开洞剪力墙结构抗震非线性有限元分析

本文以钢筋混凝土开洞剪力墙结构为研究对象,建立了该类结构动力非线性有限元分析计算及该类结构静力非线性pushover有限元分析计算的基本过程,并编制了相应的计算机程序.通过与实验分析结果的比较,检验了本文动力非线性有限元分析计算方法的准确程度,验证了静力非线性pushover有限元分析方法应用于开洞剪力墙抗震非线性性能评估的可靠性。