新型自复位钢框架-复合墙连接节点研究

内填RC复合墙钢框架结构在框架与内嵌墙之间设置开缝并安装耗能连接件能减小结构损伤,改善结构力学性能。提出在内填RC复合墙和钢框架结构之间采用新型折板型耗能连接件,并采用ABAQUS对连接件的受力性能进行分析,研究了节点的受力过程和破坏模式。将耗能连接件应用于两侧开缝的密肋复合墙-钢框架结构中实现滑移连接。结果显示:折板连接件在竖向拉压荷载和水平侧向荷载作用下的变形损伤模式存在差异,折板角和折板弯折数目对连接件受力性能影响显著。折板连接件用于结构中时,结构加载前期滞回曲线表现出残余变形小的特点,具有自复位性能,因此折板连接件是一种具有自复位能力的连接形式。

外来红树无瓣海桑在广东省的空间分布研究

外来红树无瓣海桑Sonneratia apetala是我国红树林造林的重要树种,具有耐水浸、生长速度快、适应性强等特点。随着无瓣海桑的自然更新与扩张,其入侵风险引起社会广泛关注。为准确获取无瓣海桑分布,加强对这一外来树种的跟踪检测,研究基于Sentinel-2卫星影像和随机森林算法,在Google Earth Engine平台下构建了2015年广东省无瓣海桑分布数据,总体精度达到96.3%。结果表明:2015年广东省无瓣海桑总面积为1704.33 hm^(2)。应用核密度分析方法发现,这一外来红树主要集中在雷州半岛西部和珠江口区域。与2020年的数据对比显示,广东省无瓣海桑的斑块数量和斑块面积均有较为显著的扩张。

采用自复位U形连接件的装配式钢框架-复合墙结构性能研究

对于内填RC墙的框架结构,为有效减小结构的损伤,改善结构力学性能,本文研究了一种在框架与墙之间设置开缝并安装耗能连接件,能够耗散能量从而有效地保护主体结构。采用ABAQUS分析了不同类型耗能连接件的内力特性以及节点的受力破坏模式。通过在两侧开缝的密肋复合墙-钢框架结构中设置可滑移连接,实现了节点的耗能作用。研究结构表明:U形连接件水平段长度对连接件极限位移影响较大,可以通过双折线理想弹塑性荷载-位移曲线描述U形连接件在竖向压力与水平剪切作用下的荷载-位移关系。采用耗能连接件的结构在加载前期残余变形小,具有一定的自复位能力,并且能满足结构的大变形要求。通过以上分析,本文基于承载能力极限状态提出了耗能连接件的设计公式。

基于环境星与MODIS时序数据的面向对象森林植被分类

林区地形复杂、植被分布无序,且森林植被光谱信息相近,因而森林二级类型边界的确定成为土地覆盖遥感分类的难点。选择吉林省东部山区为研究区,以环境星影像(HJ-1 CCD)和中等分辨率成像光谱仪(MODIS)时序数据为基础,采用面向对象的分类方法进行森林植被类型的提取。分类特征参数主要选取了HJ-1 CCD的光谱和纹理特征,以及MODIS时序数据的物候特征。研究区总体分类精度为91.5%,Kappa系数为0.88,森林二级类型的分类精度均较高,其中落叶阔叶林的制图精度达到了97.1%。所用的面向对象分类方法与未加入物候特征的面向对象分类方法相比,森林二级类型的分类精度得到大幅度提高。

基于集值统计-灰色模糊的航道通航环境安全评价

鉴于航道通航环境安全评价的模糊性和随机性,结合集值统计法和灰色模糊理论,建立航道通航环境安全评价模型。在综合分析航道通航环境安全影响因素的基础上,建立了由自然环境、航道条件、交通环境3类一级指标及12项二级指标所组成的航道通航环境安全评价指标体系。该模型利用集值统计确定各个评价指标的权重;通过确定评价样本矩阵,实现对航道通航环境场景的初步构建;利用灰色模糊综合评价法,量化评估航道通航环境安全等级。以广东坭洲头航道为例进行实例分析,结果表明,基于集值统计和灰色模糊理论的安全评价方法计算简单,评价结果客观、准确,便于实际应用。

摇摆桁架-钢框架结构的刚度比需求及地震响应分析

摇摆墙体系作为一种具有良好工程应用前景的新型结构形式被越来越多的工程人员所接受,但其自重大、易开裂、增大结构质量等问题一直困扰着广大科研人员。考虑到传统的摇摆墙体系的诸多不足,该文提出了摇摆桁架-钢框架体系,并对摇摆桁架的设计方法进行了探索与研究,给出了基于需求刚度比的设计建议。基于小、中、大震作用下的时程分析,对耗能构件的能量耗散以及累积位移延性进行了分析,研究了摇摆桁架-钢框架体系塑性铰形成过程以及结构的地震失效模式。结果表明,采用摇摆桁架-钢框架体系能显著改善、优化和控制钢框架结构的地震失效模式,提高结构的抗震性能。摇摆桁架体系作为-种新型摇摆结构,其功能可恢复性明显高于传统的抗震设计结构。

抑制屈曲支撑滞回性能分析

为研究采用我国Q235B钢和两种无黏结材料设计制作的抑制屈曲支撑试件的滞回性能,对6个试件进行了拉压循环荷载作用下的滞回性能试验.其中,利用钢管混凝土抗弯承载力理论和连续弹性约束体的稳定理论完成支撑整体稳定与内核构件约束段高模态稳定设计;外伸无约束段钢板宽厚比满足我国钢结构规范塑性设计的要求;选取适当厚度的无黏结材料以控制内核构件与外包钢管混凝土之间间隙的大小,最后基于ANSYS对试件的滞回性能进行了有限元分析.在试验过程中抑制屈曲支撑试件没有发生稳定破坏,拉压屈服后均有明显应变强化,最大延性接近设计值15,累计延性超过700,滞回曲线稳定饱满,耗能能力强,拉压承载力差值控制在10%左右,恢复力模型可简化为对称双线性模型.内核构件采用一字形比采用十字形截面的试件滞回性能更好.有限元分析结果与试验结果吻合良好.因此设计制作的抑制屈曲支撑所采用的材料、构造措施及设计方法均较为合理,能保证其具有优良的滞回性能.

摇摆桁架-BRB-钢框架体系地震失效模式与抗震性能分析

建筑结构抗震设计所希望的结构地震失效模式是完全梁铰式失效,由于各种不确定性的存在,在实际地震中,结构是否能发生完全梁铰式失效是无法预知的。而防屈曲支撑构件(BRB)延性较大,在地震作用下可稳定地耗散地震输入结构的能量。鉴于此该文提出了一种摇摆桁架-BRB-钢框架体系,采用静力推覆分析方法,识别出了结构的主要地震失效模式,对其失效路径以进行了分析;对传统钢框架结构、摇摆桁架-钢框架体系、摇摆桁架-BRB-钢框架体系在小震、中震、大震作用下进行时程分析,并基于峰值层间位移角评价了三种结构的抗震性能。结果表明摇摆桁架-BRB-钢框架体系,在结构耗能减震、失效模式的优化控制,降低结构的残余变形等方面均起到了重要作用,新结构的侧向变形较传统钢框架结构更加均匀,结构整体参与耗能的能力更强。

工字形截面非屈服段防屈曲支撑滞回性能试验研究

设计制作4个工字形截面非屈服段的新型防屈曲支撑试件,并进行滞回性能试验研究。非屈服段截面的变化能显著提高防屈曲支撑外伸段的抗弯抵抗矩,可有效避免由于刚度突变而发生屈曲失稳。试验过程中防屈曲支撑没有发生屈曲。在往复荷载作用下,防屈曲支撑没有出现强度和刚度的退化,表现出较好的延性和耗能能力。防屈曲支撑的恢复力模型为对称的双线性模型。依据防屈曲支撑的破坏特性提出在新型防屈曲支撑内核单元一字形与工字形截面的变截面处使用圆弧过渡的设计建议。

防屈曲支撑钢框架抗地震侧向倒塌能力分析

以OpenSees为分析平台,建立一个9层钢框架结构Benchmark模型的有限元模型,并设计两种屈曲支撑布置方案。通过静力Pushover分析和时程分析,得到防屈曲支撑与钢框架结构的合理刚度匹配原则,分析防屈曲的最优布置方式和布置原则。通过防屈曲支撑钢框架与纯钢框架结构的整体超强系数RS与整体延性折减系数Ru的对比,研究防屈曲支撑提高钢框架结构整体稳定性能和抗地震侧向倒塌能力的作用。基于增量动力分析,比较钢框架与防屈曲支撑钢框架的倒塌中位值,分析防屈曲支撑提高钢框架结构抗震承载能力和塑性变形能力(整体延性)的作用以及合理的防屈曲支撑布置方式。

基于Benchmark模型的抑制屈曲支撑耗能减振作用分析

抑制屈曲支撑可在拉压循环荷载作用下均达到屈服,拉压承载力基本一致,滞回曲线稳定饱满,耗能能力强。基于Benchmark模型对安装抑制屈曲支撑的钢框架结构基于ANSYS的数值分析表明,抑制屈曲支撑不仅可使结构在小震时的抗侧刚度有所提高,同时在大震时通过其往复滞回变形发挥耗能减振作用,大大地降低了结构的地震响应,提高了结构的抗震性能。同时分析表明考虑高阶振型影响的能力谱分析方法是一种更为精确的分析方法。

采用抑制屈曲支撑的钢框架结构性能分析

为了对比分析抑制屈曲支撑与普通钢支撑构件在反复荷载作用下的滞回性能,比较了2种支撑钢框架体系在单调、往复水平荷载和地震荷载作用下的抗侧力和抗震性能.基于ANSYS对结构构件和体系进行了分析,并与试验结果进行了对比.分析表明,抑制屈曲支撑可在拉压循环荷载作用下均达到屈服,拉压承载力基本一致,恢复力模型可简化为对称的双线型,其滞回曲线稳定饱满,滞回耗能能力大大优于普通钢支撑.同时数值分析结果与试验结果也得到了很好的吻合.抑制屈曲支撑相对于普通钢支撑可进一步提高钢框架结构的后期刚度、极限承载力和耗散能力,更大地降低了结构的地震响应,提高了结构的抗震性能.因此抑制屈曲支撑较普通钢支撑更适于在有更高抗侧力和抗震要求的钢结构中应用,其更为简单的恢复力模型也使结构体系的分析和设计十分简便.

钢框架结构基于整体优化策略的非线性抗震设计

针对现有抗震优化设计很少考虑结构非线性反应的缺点,提出了整体优化策略,并运用到钢框架结构造价最小的抗震优化设计中。以结构构件截面尺寸为设计变量,结构构件的总体积为目标函数,整体优化策略在以结构弹性强度和弹性变形为约束条件的基础上,增加弹塑性变形为约束条件,与我国抗震设计规范两阶段设计方法相对应,因此基于整体优化策略的优化设计结果可以作为最终的结构设计方案。整体优化策略不仅能够考虑结构的非线性反应,而且可以采用我国抗震规范的相关规定作为约束条件,适用于钢框架结构造价最小的抗震优化设计。

采用碳纤维包裹约束的装配式防屈曲支撑试验

为方便装配式防屈曲支撑拆解修复和提高抗腐蚀能力,提出了采用碳纤维包裹约束的新型装配式防屈曲支撑.一方面,通过剖开纤维材料分离外包约束构件来替换受损内核单元可实现构件震后的快速修复,另一方面,碳纤维布作为外包材料解决了外包钢管耐腐蚀性差的问题.通过4个新型防屈曲支撑构件在往复荷载作用下的拟静力试验,研究了防屈曲支撑在不同加载制度下,不同约束比下的性能.试验结果表明:在循环变形过程中试件基本没有发生刚度与强度的退化,且延性与耗能能力都很好.碳纤维布成功地起到连接装配式防屈曲支撑两部分外包约束单元的作用,并可有效抵抗来自内核单元施加的侧向推力.采用碳纤维包裹约束的新型防屈曲支撑受压时,内核单元会产生多波屈曲现象,使得约束单元中的包裹材料发生变形,最终使得构件的滞回曲线表现为力的"跳动",多波屈曲现象更为显著试件的滞回耗能能力略差.新型装配式防屈曲支撑具有良好的滞回性能,为防屈曲支撑实现可装配式提供了新途径.

一种激光切割分拣装置控制系统的设计

激光切割机逐渐向高柔性、高度自动化方向发展,与其配套的自动化设备也越来越多。设计了一种激光切割分拣装置的控制系统,同时详细阐述了其结构、工作原理。经过在客户现场的长期运行,验证了该装置可以实现激光切割无人化生产,提高加工效率。

超大型冷却塔风荷载时程响应及动力抗风性能分析

采用风洞实验测试和人工生成的方法分别获取某电厂220 m高超大型冷却塔达文波特风压时程数据,并基于国内规范和特征值屈曲建立了结构模型,采用有限元计算方法分析了风荷载动力抗风特性,并对结果进行了对比分析。结果表明:人工生成风压时程结构响应大于风洞实验实测风压响应,人工生成风压时程作用下整体位移和所提取单元各层壳应力均有较大幅度的波动,总体应力状态远低于混凝土强度设计值;在动力风荷载作用下,结构变形最大位置位于迎风面塔体喉部,应力最大位置位于迎风面塔体下部;基于特征值屈曲建立的结构模型整体变形大于国内规范建立模型变形值。研究成果可为超大型冷却塔表面风荷载取值和相关技术规范修订提供参考。

单层球面网壳既有设计方法可靠度校核分析

中国现行的空间结构设计方法仍然采用经验的整体安全系数,未能较好地考虑不确定性因素的影响。该文选取K8型单层球面网壳,对该结构进行整体可靠度分析。建立荷载和结构参数的概率模型,分别采用蒙特卡洛模拟和响应面法,构造结构真实的荷载与抗力极限状态方程,进而采用FORM计算其失效概率和可靠指标。同时对《空间网格结构技术规程》(JGJ 7-2010)提供的设计方法进行校准,基于规程的整体安全系数设计公式生成结构的极限状态方程,并得到其失效概率和可靠指标。分析结果表明:现有规程设计方法偏于保守,过低估计了结构的可靠性,应该基于全概率整体可靠度分析方法对现有设计方法进行修正。

松原地区群体建筑结构抗震性能与地震风险分析

吉林省松原市地震频发,震后震害明显,损失较大。但由于发生的地震震级较低,且震中位置不在大中城市而未受到广泛重视,因此非常有必要对该地区群体建筑的抗震能力和地震风险进行分析。文中以松原市查干花镇和宁江区的群体建筑结构为研究对象,利用城市震害模拟器YouSimulator,输入2017年7月23日松原4.9级地震的实测地震动与20条历史地震动进行地震响应分析,对城市和乡镇的结构损伤情况进行了对比,并进一步分析了两地群体建筑结构的地震风险。分析表明:不考虑经济损失时,乡镇的地震风险高于城市。考虑经济损失后,城市的地震风险高于乡镇。文中的研究成果可以为松原地区的震前防灾减灾,以及震时应急救灾,震后恢复重建提供参考依据。

对转双转子系统径向-轴向耦合碰摩故障仿真

基于一种新型径向-轴向耦合碰摩的对转双转子系统力学模型,利用数值积分方法,对双转子系统由碰摩导致的振动特性进行了仿真研究。分别给出了低压转子单独径向-轴向耦合碰摩、高压转子单独径向-轴向耦合碰摩和高低压转子共同径向-轴向耦合碰摩下的轴心轨迹、幅值谱图和时域波形图。仿真研究结果表明:在低压转子单独发生径向—轴向耦合碰摩且转速比较低时,低压转子节点的时域波形具有一定的拍振效应,随转速比的增加,拍振效应逐渐消失,但高压转子节点的时域波形,在3种转速比下均没有拍振效应;在高压转子单独径向-轴向耦合碰摩转速比较低时,高低压转子节点的时域波形均表现出一定程度的拍振效应,随转速比的增加拍振效应也逐渐消失,但时域波形却变得"复杂化";在高低压转子共同发生径向-轴向耦合碰摩时,在所有转速比下,高低压转子节点的时域波形均没有表现出拍振效应。

基于2种中介轴承的对转双转子系统耦合碰摩动力学模型

以2种不同支承形式的中介轴承双转子结构系统为研究对象,建立了对转双转子系统轴向—径向耦合碰摩有限元动力学模型。基于陀螺效应引起轮盘偏转产生轴向位移,导致轴向碰摩的假设,给出了轴向碰摩力与节点坐标之间的表达式,考虑了不同支承形式的中介轴承耦合力处理方式,并以此为基础详细推导了系统的振动微分方程。模型既能描述转静间的轴向碰摩和径向碰摩,又允许轴向碰摩和径向碰摩独立发生,亦可共同发生。