配筋PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料梁柱边节点抗震性能试验研究

改善工程材料韧性和耐久性,提高框架梁柱节点抵抗变形和破坏的能力,是提高框架结构抗震韧性的有效途径之一。采用PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料代替普通混凝土应用到梁柱边节点,考虑轴压比和加密区体积配箍率的影响,设计6个配筋PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料、1个配筋单掺PVA纤维增强水泥基复合材料和1个钢筋混凝土梁柱边节点试件进行拟静力试验,分析其破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力、钢筋应变和梁端塑性铰区转角,探讨混杂纤维的加入对梁柱边节点抗震性能的影响。结果表明:与钢筋混凝土节点和单掺PVA纤维增强水泥基复合材料节点相比,PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料节点的承载力高、变形能力大、延性好、耗能能力强,抗震性能显著提升。当试验轴压比从0.12增加到0.24,梁端塑性铰区产生一定的外移,塑性性能发挥更充分,同时试件的变形能力、延性、耗能能力增加。在加密区体积配箍率减小的情况下,试件仍表现出良好的抗震性能。

基于持时-条件谱双准则选取地震动的RC框架结构地震损伤分析

采用持时-条件谱双准则选择地震动记录,以损伤指数为性能指标对结构进行地震损伤分析。首先,根据选择的性能目标,确定不同水准地震加速度反应谱S_(a)(T_(1),5%),通过概率地震危险解聚分析确定不同水准S_(a)(T_(1),5%)对应的设计震级和设计震中距,结合地震动重要持时预测模型,通过调节持时预测模型标准差系数的范围,构建满足重要持时要求的待选地震动记录库。其次,建立地震动条件谱,从待选地震动记录库中选择地震动,并验证持时-条件谱双准则选择地震动记录方法的有效性。最后,以选择地震动为输入对一钢筋混凝土框架结构进行增量动力分析,结合考虑构件重要性系数的变形-滞回耗能双参数损伤模型,以损伤指数为性能指标分析结构的地震损伤。研究表明,与仅利用条件谱作为目标谱选择地震动相比,基于持时-条件谱双准则的地震动选取方法对结构变形和滞回耗能响应的离散性均可控且效果良好;对结构进行地震损伤分析发现,滞回耗能引起损伤的占比随S_(a)(T_(1),5%)的增大明显增大,同时滞回耗能可使结构的损伤模式发生改变,在地震损伤分析中不可忽略。

钢纤维对自密实混凝土工作性能和抗压韧性影响的试验研究

纤维掺量是影响钢纤维增强自密实混凝土(SFRSCC)性能的重要因素之一.为研究钢纤维掺量对SFRSCC性能的影响,设计制作6组不同纤维掺量的试块,进行工作性能和轴心受压力学性能试验.结果表明,钢纤维能够有效延缓裂缝发展,提高混凝土峰值应变,等效抗压韧性指数随纤维掺量的增加而增大.钢纤维的掺加使得新拌合混凝土流动性降低,与流变特性相关的SFRSCC形状因子λ值低于普通自密实混凝土(SCC).钢纤维的掺加对SFRSCC抗压强度的影响不大,且随着纤维掺量增加,抗压强度呈现先减小后增大的特征.

近断层脉冲型地震动下调谐黏滞质量阻尼器减震结构易损性分析

选择典型脉冲型近断层地震动记录分别对一安装有调谐黏滞质量阻尼器(tuned viscous mass damper,TVMD)、黏滞阻尼器(viscous damper, VD)和无阻尼器的6层3跨钢框架结构进行增量动力分析,进而基于增量动力分析结果得到3种结构不同损伤状态的易损性曲线。易损性分析结果对比表明:随着惯容单元的引入,减震结构可靠性显著提升;相较于相同阻尼的VD,TVMD可以更有效地提升结构的抗震性能,减小结构在不同损伤状态下的失效概率。随着质量比的增加,TVMD减震结构在不同损伤状态下的失效概率减小,TVMD对结构性能状态的提升不会随非线性的增加而减小,且在结构经历弹性、弹塑性直至倒塌的整个过程中减震控制性能发挥稳定。进一步选取3组不同脉冲周期的近断层地震动记录对三种结构进行时程分析,讨论TVMD在不同脉冲周期近断层地震动下的减震控制效果。结果表明,在近断层脉冲型地震动作用下,TVMD并不都会实现阻尼单元“阻尼增效”,阻尼器的性能发挥与地震动的特性有关。相较于VD,当T_1/T_p≥2时,TVMD可以更好地减少结构能量输入但其能量耗散效率低于VD,不能实现“阻尼增效”;当T_1/T_p <2时,TVMD可以减小结构残余位移,具有更优的减少能量输入和增大能量耗散效率的双重效应,体现了惯容的“阻尼增效”。

新型切口厚壁钢管耗能支撑抗震性能研究及参数分析

为了解决现有金属耗能装置连接复杂或容易发生非预期破坏等问题,提出了一种新型切口厚壁钢管耗能支撑(energy-dissipation brace with notched thick-walled steel tube,EDB-NTWST)。该支撑主要依靠首次提出的切口厚壁钢管(notched thick-walled steel tube,NTWST)耗能,震后仅需更换NTWST即可完成修复,因而可提高结构震后修复速度。针对切口厚壁钢管的不同布置方式,给出了两种支撑的构造形式,并推导了NTWST简化力学分析方法。通过试验研究,验证了理论计算及数值模拟的准确性。采用参数化分析方法,设计了16个NTWST试件,在单调加载和循环荷载下分别对其进行了有限元分析。结果表明:EDB-NTWST的滞回曲线饱满,变形能力强,延性高,可将损伤集中于NTWST上,能够实现可重复使用的目标;简化力学分析方法与试验结果吻合较好,可用于EDB-NTWST的初步设计;NTWST的力学性能能够通过调整其设计参数进行改变,承载力的提高可通过加大耗能环厚度来实现,增加耗能环的数量可以显著提高其变形能力,增加耗能环的宽度并减小中径,是提高NTWST延性的有效方法。

轴向拉压式U型厚壁金属波纹管阻尼器抗震性能研究

针对传统金属阻尼器承载力不足、极限变形较小等问题,提出一种新型轴向拉压式U型厚壁金属波纹管阻尼器。通过改变波纹管的壁厚、内径及波数等参数来调整阻尼器的承载力、初始刚度、极限变形及延性;采用有限元分析手段,对阻尼器的核心耗能元件进行单调及低周往复加载条件下的力学性能分析。研究核心耗能元件的内径、壁厚、波纹平均半径、U型波纹直边长度、材料屈服强度及波数这6个独立变量对其力学性能的影响关系,提出阻尼器极限位移的计算方法,给出阻尼器受拉屈服后刚度与屈服前刚度之比的拟合公式,揭示出新型阻尼器的受力机理,建立阻尼器的恢复力模型。同时,针对U型波纹管建立考虑边波效应的修正简化计算方法,并与规范法进行比较。研究结果表明:修正后的简化分析方法与规范法相比具有更高的精度;阻尼器滞回曲线饱满、耗能能力强、变形大、延性高;金属波纹管的刚度、屈服荷载、屈服后刚度及极限荷载均随壁厚的增加而显著增大;随着波数的增加,核心耗能元件的极限变形、延性及累积耗能显著提高,但受拉屈服后刚度降低;建议阻尼器设计时波纹平均径厚比不大于3.8,最大设计工作位移不大于极限位移的0.8倍。

匹配不同目标谱对RC框架结构易损性和抗倒塌能力的影响

选取合适的目标谱进行地震动记录的选择与调整是结构易损性分析的基础。首先,基于条件均值谱不同的参数设定,选取3组地震动记录;其次,运用谱匹配方法分别对设计谱和条件均值谱进行匹配。输入匹配前后共9组地震动记录对5层钢筋混凝土框架结构进行多重地震动强度水平的增量动力分析,提取工程需求参数如最大层间位移角和最大残余层间位移角,进而分析谱匹配效果的偏差指标以及不同损伤状态下的易损性分析和结构抗倒塌安全储备系数(CMR)。分析结果表明:谱匹配方法可以有效减小结构易损性的离散性;地震动记录的选择与谱匹配的目标谱相同时,各损伤状态下50%超越概率对应的S_(a)(T_(1),5%)值和CMR都未发生明显偏差;而当地震动记录的选择与谱匹配的目标谱不同时,各损伤状态下50%超越概率对应的S_(a)(T 1,5%)值和CMR作为两个指标可能会得到不同的偏差结果。

基于结构等效周期选择和谱匹配地震动记录对RC框架结构地震易损性分析的影响

选择合适的地震动记录和地震动强度指标是结构地震易损性分析的基础。首先,分别以加速度反应谱S_(a)(T_(1))值和S_(a)(T_(eq))值为强度指标选取两组地震动记录各20条,并运用谱匹配方法对其进行基于目标设计谱的匹配;其次,输入匹配前后4组地震动记录分别对一个5层和一个11层钢筋混凝土(RC)框架结构模型进行增量动力分析,进而分析谱匹配方法以及不同强度指标对最大层间位移角、结构地震易损性、最大残余层间位移角和抗倒塌储备系数的影响。分析结果表明:输入谱匹配后的两组地震动记录,结构地震易损性结果的离散性明显降低且各损伤状态下50%超越概率对应的谱加速度S_(a)(T_(1),5%)和S_(a)(T_(eq),5%)未发生明显偏差;随着结构损伤程度的增大,以S_(a)(T_(eq))为强度指标可以更有效地减小易损性分析结果的离散性;以抗倒塌储备系数为参考指标,S_(a)(T_(1),5%)作为强度指标进行地震动记录的选取有可能高估结构抗倒塌能力,应考虑以S_(a)(T_(eq),5%)为强度指标更优。

PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料抗压性能试验研究

为实现纤维增强水泥基复合材料(ECC)受荷开裂过程中裂缝的全过程控制,提高其压缩变形性能,在传统ECC中掺加钢纤维,制备PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料(HyFRCCs)。以PVA纤维掺量、钢纤维掺量及钢纤维长径比为变量,设计制作22组不同配合比HyFRCCs试件。通过轴心受压试验研究HyFRCCs单轴受压力学特性,分析纤维掺量、种类及几何特征对HyFRCCs抗压性能的影响。结果表明:PVA纤维掺量、钢纤维掺量及钢纤维长径比对HyFRCCs轴心抗压强度影响较小,纤维混杂能够显著提高材料峰值应变和峰值后延性,HyFRCCs的裂缝控制能力和压缩变形能力得到显著改善。

舞蹈创作中的“对比”技法之探索

舞蹈艺术是创造各种形象,表现复杂戏剧性冲突与人类生活中面临的各种遭遇,体现人类内心复杂情感的艺术。舞蹈中的情感由于较为细腻,需要依靠“对比”的手法,才能让人们切实地感受到,并且舞蹈中的形象、流畅度等也要有对比性的变化,需要抑扬顿挫。“对比”技法,是舞蹈创作中较为常见的一种处理手法,其在舞蹈创作中的良好运用能提升作品的艺术性,增强作品的感染力,引起观众的共鸣。鉴于此,本文探索了舞蹈创作中的“对比”技法,旨在探索丰富舞蹈作品内涵的技法,为舞蹈创作提供参考和借鉴。

螺栓球网架质量通病及防治措施

现如今,科学技术的进步以及时代的发展需求促使了我国各行各业的快速进步,也加大了我国城市化的发展进程。在社会面貌以及人民生活呈现巨大变化的过程中,建筑行业发挥了关键的作用。当前,在建筑行业中,广泛地采用一种球网架结构以实现大跨度结构的建设。然而,在这些球网架结构中,常常存在着一些质量通病,直接影响到我国经济发展以及人民的生命财产安全。因此,建筑行业以及施工人员需要密切关注球网架结构的质量,并需要通过采用一些措施加强质量管理措施,从而为其质量的提升提供保障作用。该文通过介绍了球网架结构,在分析球网架结构质量通病的基础上,提出了一些防治方案,并从材料运输以及施工方面提出了一些控制措施。

基于不同规范设计的现役RC框架损伤分析及可修复性能评估

我国现役大多数钢筋混凝土(RC)框架是基于GBJ 11-1989、GB 50011-2001和GB 50011-2010三次抗震设计规范所设计,由于建筑功能的需求,常见框架结构的首层层高明显高于其它层,易导致结构层间变形集中。选择底层层高明显高于其它层的三栋现役RC框架为分析算例,综合考虑填充墙面外变形、节点区剪切变形、柱内钢筋粘结滑移等因素,利用OpenSees有限元分析软件,分别建立其三维空间有限元模型。对三个模型进行了低周往复加载分析和大量地震动激励下的动力时程分析,研究了结构在中震、大震和特大震三个水准下的损伤程度、层间变形的分布模式及可修复性能。结果表明:相对于GBJ 11-1989和GB 50011-2001,基于GB 50011-2010抗震设计规范设计的结构损伤最小,对于潜在薄弱层的加强效果更加明显;中、大震水平,三次规范设计结构发生倒塌的概率均较低,但基于GBJ 11-1989抗震设计规范设计的结构损伤较严重,较难修复;特大震水平,基于GBJ 11-1989和GB 50011-2001抗震设计规范设计的结构倒塌风险较大,基于GB50011-2010抗震设计规范设计的结构倒塌概率相对较低,但其修复需较大的经济投入。经过规范的依次修订,在特大震水平,基于GBJ 11-1989至GB50011-2010抗震设计规范设计的结构中结构构件的失效率逐渐降低;基于GB 50011-2001和GB 50011-2010抗震设计规范设计的结构中,柱以延性破坏为主,但基于GBJ11-1989抗震设计规范设计的结构中,柱发生明显的脆性破坏。

地震动谱匹配对多层RC框架结构地震易损性分析结果的影响

合理选择地震动记录是影响结构增量动力分析和易损性分析结果可靠度的重要因素之一。首先选择15条地震动记录分别运用谱匹配方法进行不同周期范围的调整,然后输入谱匹配前后6组地震动记录,对一个5层和11层钢筋混凝土(RC)框架结构进行增量动力分析,并利用增量动力分析结果,得到基于最大层间位移角的不同损伤状态结构地震易损性曲线,以及不同损伤状态50%超越概率对应的最大残余层间位移角统计值。分析结果表明,运用谱匹配方法,结构地震易损性离散性明显减小;随着结构退化程度的增大,与结构基本周期对应的反应谱值相比,等效周期对应的反应谱值对结构非线性地震响应结果的影响更加显著。

基于COMSOL的板式电涡流阻尼器数值模拟分析

电涡流阻尼器具有无需与结构接触、无磨损的特点,不存在如黏滞阻尼器容易出现漏液等问题。为了研究板式电涡流阻尼器的性能,首先对板式电涡流阻尼器的理论进行简述;然后基于电涡流阻尼系数测定试验,对采用COMSOL进行电涡流阻尼模拟方法和模型的可靠性进行验证;最后采用COMSOL和验证后的模拟方法对板式电涡流阻尼器的导磁间隙、导体板厚度、导体板背铁厚度、磁铁背铁厚度等进行参数分析。验证板式电涡流阻尼基本符合黏滞阻尼理论的假定,也证明采用COMSOL进行阻尼系数模拟的结果是可信的;分析发现导磁间隙和导体板厚度均对阻尼系数影响较大,而导体板和磁铁背铁的厚度对阻尼几乎没有影响。

考虑残余变形的RC框架结构抗震性能评估

震后残余变形对于工程结构震后损伤和可修复性能的评价至关重要。首先,选取790条地震动记录对一个5层钢筋混凝土(RC)框架结构进行增量动力分析,线性回归得出结构各损伤状态(性能水平)与残余层间位移角的量化关系;然后,分别对一个8层和一个11层RC框架结构进行增量动力分析,研究结构最大层间位移角和残余层间位移角两种损伤指标间的相关性;最后,对8层和11层结构分别进行基于两种损伤指标的地震易损性分析。分析结果表明:残余层间位移角与最大层间位移角具有较好的相关性;以最大层间位移角为结构损伤指标所得残余层间位移角无明显差异性,同样以残余层间位移角为结构损伤指标所得最大层间位移角也无明显差异性;以最大层间位移角和残余层间位移角为损伤控制指标,各损伤状态下50%超越概率对应的谱加速度Sa(T1,5%)无明显偏差;以规范给出的最大层间位移角为损伤控制指标相对文章提出的残余层间位移角较为保守。因此,将残余层间位移角作为性能指标的研究对于基于层间位移角的震后结构性能评估是必要的。

基于性能的地震工程研究的新进展及对结构非线性分析的要求

结合国际地震工程界提出的新一代基于性能的地震工程的框架方法,重点阐述了性能评估中涉及的主要问题。对性能评估使用的静力非线性分析、动力非线性分析方法进行了总结,在此基础上详细阐述了在基于概率的性能评估中有应用前景的增量动力分析方法的概念、相关问题及其应用,并简要介绍了基于增量动力分析思想提出的一些简化方法。最后提出了今后研究的建议,特别是结构非线性分析方面的研究重点。

采用镜像延拓和RBF神经网络处理EMD中端点效应

在分析经验模态分解端点效应出现原因的基础上,采用镜像延拓法和径向基函数神经网络预测法对端点效应进行了研究,并对一组数值仿真信号和12层钢筋混凝土框架模型振动台试验实测得到的加速度信号进行了边界处理和经验模态分解。算例结果表明,这两种方法基于边界两端预测数据,都可以有效抑制端点效应对分析信号的影响,提高经验模态分解的效果。另外,对于复杂信号仅采用径向基函数神经网络延拓原始信号,对抑制端点效应的效果不很明显,而对复杂信号经滤波后先利用径向基函数神经网络预测、再利用镜像延拓进行处理,则可以明显抑制端点效应的影响。

基于Hilbert-Huang变换和随机减量技术的模态参数识别

傅里叶分析的信号处理方法对非线性、非平稳信号的处理能力差,传统的模态参数识别方法也存在阻尼比识别精度不高的问题。基于Hilbert-Huang变换和随机减量技术提出了一种新的、实用的模态参数识别方法,首先对结构振动信号进行滤波处理和经验模态分解,得到若干阶本征模态响应,然后利用随机减量技术提取自由衰减响应,进而由Hilbert-Huang变换得到信号的瞬时特性,最后结合模态识别的基本理论识别结构的模态频率和模态阻尼比。为了验证这一方法的有效性,对12层钢筋混凝土框架模型振动台试验一测点的加速度记录进行了处理,识别了模态参数,识别结果与其它识别方法及有限元分析结果的对比表明该方法识别模态频率是可靠的,而模态阻尼比识别的精准性仍然难以确认。

环境激励下基础隔震结构的主要动力特性研究

通过对两栋基础隔震建筑在环境激励下的振动测试,运用随机子空间识别法和有理分式多项式法分别识别了结构的模态频率、振型和模态阻尼比。识别结果表明在环境激励下,基础隔震结构的基本频率远大于设计计算多遇地震工况下的基本频率;等效黏滞阻尼比很小,与未隔震结构的阻尼比相当,可以将基础隔震结构视为经典的比例阻尼系统。进一步以其中一栋为研究对象,以识别的模态参数作为修正基准,采用多目标优化的方法反演了环境激励下隔震层的实际水平等效刚度,结果表明其值为多遇地震下计算刚度取值的10.9倍。最后,基于反演的实际隔震层的水平等效刚度对结构的初始有限元模型进行了修正,并对修正后的模型进行了数值分析,分析结果与实际测试结果的对比表明修正后的模型可以更好地反映基础隔震结构在环境激励下的动力特性。

基于Hilbert-Huang变换和随机子空间识别的模态参数识别

基于Hilbert-Huang变换和随机子空间识别技术提出了两种土木工程结构的模态参数识别方法。方法一是基于Hilbert-Huang变换和自然激励技术,通过经验模态分解和Hilbert变换提取信号的瞬时特性,进而利用自然激励技术和模态分析的基本理论识别结构的模态参数;方法二是基于经验模态分解和随机子空间识别技术,通过经验模态分解对信号进行预处理,进而运用随机子空间识别方法处理得到的结构单阶模态响应以识别结构的模态参数。利用这两种方法,通过对一12层钢筋混凝土框架模型振动台试验测点加速度记录的处理,识别了该模型结构的模态参数。识别结果与传统的基于傅里叶变换的识别结果及有限元分析结果的对比验证了这两种方法的可行性和实用性。