高墩格构式支架风致响应和扭转效应分析

针对格构式高支架杆件长、直径小、整体结构轻极易受到风荷载影响的问题,采用有限元模拟的方法建立四腿和六腿格构式高支架精细有限元模型,并通过时域法对模型进行修正,得出格构式高支架在10级风荷载作用下的位移,获取风振系数并对扭转响应和扭转风荷载进行分析。结果表明,四腿单柱格构式高支架在10级风下纵桥向的最大位移为85.9 mm,六腿格构式高支架在10级风下纵桥向的最大位移为42.8 mm,精细有限元模型可以很好地模拟两种不同工况下风荷载对杆件的影响。

偏载作用下超宽幅分体钢箱梁扭转效应分析

为研究不同成桥偏载作用下宽幅分体钢箱梁的扭转效应及结构参数对扭转效应的影响规律,以西堠门公铁两用大桥主桥斜拉-悬索协作区段宽幅分体钢箱梁为背景进行有限元分析。该桥为主跨1488 m的斜拉-悬索协作体系桥,主梁为由3个流线型扁平钢箱通过箱形横梁连接组成的超宽幅分体钢箱梁。采用Abaqus软件建立该桥斜拉-悬索协作区段宽幅分体钢箱梁精细化有限元模型,计算3种偏载工况作用下钢箱梁3个典型截面(吊索作用截面、无横梁连接截面、斜拉索作用截面)顶、底板扭转翘曲正应力;分析腹板厚度、横梁宽度以及吊索横向间距对宽幅分体钢箱梁扭转效应的影响。结果表明:3种偏载工况作用下宽幅分体钢箱梁扭转效应明显,其中无横梁连接截面扭转效应最为突出,设计时应予以关注;增大腹板厚度可以降低钢箱梁顶、底板扭转效应,增大横梁宽度会增大顶板、腹板中间位置附近的扭转翘曲正应力,但会降低底板的扭转翘曲正应力最大值;吊索横向间距对扭转效应影响较小。

偏心隔震结构扭转效应机理分析及关键参数限值研究

相较于传统抗震结构,隔震结构更易通过调整隔震支座布置方案,控制关键参数在合理范围内,减少上部结构偏心带来的不利影响。为此,从偏心隔震结构扭转效应机理角度,分析了在不同取值范围内,隔震结构转侧频率比、隔震层偏心率对扭转效应的影响规律和影响程度。研究结果表明:转侧频率比越小,扭转反应越明显,且此时较小的隔震层偏心率就会使得隔震结构扭转加剧;当转侧频率比大于1.2后,其影响逐渐减弱;隔震层的偏心率与扭转响应接近正相关。然后,以支座位移不超过容许值为限制条件,推导出距离质心最远处支座在有无偏心时的位移比值显式。分析结果表明,存在一个最大隔震周期使该比值取得极小值。据此,可推导出不同转侧频率比时隔震层偏心率的限值,在该限值范围内偏心隔震结构的扭转可得到有效控制,为设计人员在进行隔震结构抗扭设计时提供参考。

剪力墙布置对框架-剪力墙结构扭转效应的影响

为研究剪力墙布置对结构扭转效应的影响,利用PKPM结构设计软件建立四个模型,综合对比分析四个模型中剪力墙的长度、位置对刚心偏心率、周期比、位移比、位移角等扭转指标的影响。根据建筑平面凹凸长度,判定为平面不规则,剪力墙的布置对位移比的影响较小,不能改变结构的平面规则程度。增加剪力墙的长度,即将剪力墙两端与框架柱相连;在结构的外围,即边跨的相邻跨布置剪力墙;对于平面不规则部分,在建筑物凸出部位外围布置剪力墙,均能有效提高结构的抗扭刚度和抗侧刚度,降低结构的刚心偏心率,周期比、位移角。

粘滞阻尼器对L型结构扭转效应的影响分析

建筑物中由于各构件可能存在质量分布不均、构件尺寸差异引起的刚度布置不均,结构质量分布的中心位置与结构刚度分布的中心不重合导致建筑物在地震作用下产生明显的附加转动,引起结构边榀柱受剪扭破坏。构件布置过程中多考虑到如何控制此种扭转效应的问题。文中对减震结构振动方程中附加阻尼矩阵的计算说明了增设阻尼器对结构扭转效应控制的影响,对L型结构算例中以层间位移、位移比作为控制参数,分析阻尼器的布置方式对结构在地震作用下的减震及扭转效应控制效果的影响,得出了阻尼器在楼层高度、平面内的最优位置以及相应布置下的减震效果。

随机地震多点激励作用下对称结构的扭转效应

结合GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》选取与规范各类场地条件相适应的Clough-Penzien地震动随机模型功率谱的谱参数,从多点输入地震角度研究了不同场地、不同设计地震分组情况下单层对称空间刚架结构的动力响应,结果表明:多点非一致地震激励下,即使严格意义上的对称结构也会产生明显的扭转效应,扭转效应大小可采用一致激励下使结构产生同样扭矩的等效偏心率来衡量,且等效偏心率随结构体系的自振周期、平扭周期比、场地条件等因素变化而改变;对于多高层对称结构,多点非一致激励扭转效应的影响主要集中在结构底层附近,这种作用方式类似圣维南局部性原理.

对称结构在水平地震作用下的扭转效应和抗扭设计探讨

针对水平地震作用下对称结构抗扭设计中存在的问题,分析了对称结构扭转振动的原因,然后分别采用静力和动力方法研究了考虑偶然偏心作用时结构反应的增大效应,比较了这两种方法计算结果的异同,最后结合我国抗震规范提出了适当的结论和改进建议,为对称结构的抗扭设计提供了理论依据。

基于压电石英晶片扭转效应的扭矩传感器原理与研制

发明了一种基于压电石英晶片扭转效应的扭矩传感器,介绍了其理论基础、扭转束缚电荷密度分布规律与电极的粘贴方法,以及扭矩传感器性能标定.该传感器同其他石英扭矩传感器相比,突出特点是采用石英晶片的扭转效应而不是通常采用的剪切效应来建构的.整个扭矩晶组仅由3片普通Y0°切型的石英晶片组成,采用分割电极法布置检测电极,晶组的组成方式能够减小或避免径向力和轴向力的横向干扰,同时又能提高传感器的灵敏度.经标定该传感器的技术指标全面达到CIRP-STCC规定的测力仪使用标准.

压电石英晶片扭转效应理论研究与验证

从各向异性弹性理论和麦克斯韦电磁理论出发,较系统地探讨了圆形压电石英晶片扭转效应理论,得出了扭转应力场与非线性极化电场分布规律,并采用有限元法求得了极化电荷电场在压电片内的分布。根据理论分析,用分割电极法有效地在压电片表面布置了检测电极,理论与试验结果均表明电极检测的极化电荷量与外转矩成线性关系,理论与试验基本符合。这些研究为新型转矩传感器与测力仪的开发奠定了必要的理论基础。

钢桁腹式混凝土组合箱梁的扭转效应分析

结合钢桁腹式混凝土组合箱梁的结构特点,基于薄壁箱梁扭转理论,推导出组合箱梁闭口断面的混凝土顶底板和换算钢腹板的扭转翘曲应力表达式,进而推导出组合箱梁约束扭转控制微分方程;利用初参数法求解微分方程,并分析出翘曲双力矩以及扭转翘曲正应力随梁跨的变化规律。通过有限元模拟分析,将有限元值和理论值进行比较,结果吻合良好。研究表明,翘曲双力矩在集中扭矩作用处达到最大值,并且衰减速度很快,使得该处箱梁截面的翘曲应力达到最大值,箱梁的翘曲双力矩在远离集中扭矩作用处几乎为零,翘曲正应力也几乎为零;有限元数值与理论数值的差值百分比在10%以内,说明本文建立的理论计算方法合理可行。

压电体扭转效应研究

初步探讨了压电体的扭转效应 .应用弹性理论、压电理论分析了压电体内的扭转应力及由其所导致的非线性极化状态 .由电动力学理论得知 ,极化将会在空间产生电场 .根据电场的等效原理 ,极化梯度的存在 ,不仅在压电体表面上产生等效面束缚电荷 ,在压电体内部同时也会有等效体束缚电荷聚集 .从麦克斯韦方程组及矢量分析出发 ,推导得到了束缚电荷激发的电场所满足的偏微分方程 .通过引入静电场的标量位函数 ,将电场强度的矢量泊松方程转化为位势的椭圆型偏微分方程的诺依曼边值问题 .采用有限元法求解得到了束缚电荷产生的电场强度在压电体内及边界上的分布 ,得到了迥异于线性极化的结果 .根据导体在电场中的边界条件分析 ,有效地在压电体表面布置了检测电极 .理论分析结论得到了实验结果的有力支持 ,并将为单压电体扭矩测量技术奠定基础 .

剪力墙布置对板柱-剪力墙结构扭转效应的影响

对4种剪力墙典型布置方案的板柱-剪力墙结构进行有限元分析,研究了其动力特性,扭平周期比及在考虑偶然偏心影响的地震作用下楼层的扭转位移比,评价了剪力墙布置对此类结构扭转效应的影响.研究结果表明:剪力墙集中布置在中部时,结构的抗侧刚度较大,分散布置于周边时,结构的抗扭刚度较大;结构楼层的扭转位移比与沿受力方向质心与刚心是否重合及结构抗扭刚度两方面因素有关,质心与刚心是否重合对结构扭转效应的影响更为明显.

平面不规则高层建筑结构在水平地震作用下的扭转效应与设计

针对平面不规则高层建筑结构在抗扭设计中存在的一些问题,分析了不规则结构扭转振动的原因,分别对平面不规则结构扭转角和周期关系及扭转位移比和周期比的控制问题进行了探讨,结合我国的抗震设计规范和高层建筑混凝土结构技术规程对平面不规则高层建筑结构抗扭设计给出了适当的结论.为平面不规则高层建筑结构抗扭设计提供了参考依据.

空间主缆扭转特性与扭转效应试验研究

空间主缆自锚式悬索桥由空缆状态转换为成桥状态的过程中,两鞍座间主缆将产生一定的扭转。以杭州江东大桥为研究背景,在综合考虑经济性、模型材料、制作工艺以及实验室条件等的基础上,确定了试验模型的几何缩尺比为1∶15。设计了吊索张拉锚固系统、缆索位形测量装置;提出了主缆截面方位线的概念,并基于新型缆索位形测试装置的测量值,建立了主缆截面扭转角计算方法。进行了吊索索夹不同预偏角、不同吊杆张拉力的模型试验,研究了主缆截面的扭转特性与扭转效应的规律。试验研究表明:吊索索夹横向预偏角度对该索夹处主缆截面扭转角起决定性影响,对相邻吊索索夹主缆截面扭转角的影响几乎可以忽略,相邻吊索索夹之间的扭转角几乎成线形变化;吊索力较小时,主缆扭转角接近终值,主缆抗扭刚度较低;索鞍附近主缆扭转规律较复杂,有待进一步研究。

平面L形高层建筑的扭转效应分析及对策

平面L形高层建筑结构的刚度中心与质量中心偏离较大,在水平地震作用下平移振动与扭转振动扭耦合。分析由于耦合导致扭转效应动力增大的主要因素。

基于梁柱扭转效应的框架预应力锚杆柔性支护结构内力计算

针对现有计算模型中对框架梁柱底部地基反力分布假设的不足,提出利用杆系有限元,采用能够考虑地基与岩土体相互作用的Winkler弹性地基梁模型,并考虑框架梁柱的扭转效应,对边坡加固中的框架预应力锚杆柔性支护结构的框架梁柱进行内力计算.并对某工程实例进行计算,结果表明框架梁柱扭转的相互影响可以忽略;只要计算单元选取合理,将框架梁柱体系拆分为单梁后按连续梁进行内力计算也是可行的.

钢结构错列桁架体系扭转效应评定

根据钢结构错列桁架的组成特点,推导出评定水平荷载作用下扭转效应系数的计算公式,并通过模型计算考察《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99—98)第3.2.2条是否适用于钢结构错列桁架。计算结果表明:规程第3.2.2条的判定条件并不适用于钢结构错列桁架体系,计算时应该考虑结构扭转的影响。

多遇地震下空间结构的扭转效应分析

以混凝土框架支承的空间结构为研究对象,系统地研究了该类组合结构在多遇地震一致激励下的扭转耦联效应问题。针对空间结构的扭转形式及特点,以反应谱法和位能加权平均法为基础,提出了解决此类问题的力学分析模型—柔度层模型和计算方法,并通过案例分析,验证了该方法的正确性和可行性。结果表明:下部结构存在或不存在扭转,空间结构的平移位移的变化趋势基本相同,但是下部结构体系的扭转会对空间结构水平侧向位移产生了较大影响,大约提高10%左右。目前,国内外对空间结构的扭转现象分析较少,很多相关的问题有待深入研究。

平面不规则长形高层建筑结构扭转效应的研究

运用SAP2000有限元分析软件分析平面不规则长形高层建筑结构扭转效应,进行模态分析得到该建筑物的自振特性,同时采用弹性时程法进行地震分析,得到结构在多条地震波作用下的水平位移沿楼高的分布曲线,分析高层建筑结构设计中因建筑平面不规则引起位移比、周期比.计算结构分析表明,利用SAP2000建立三维有限元模型进行地震反应分析是合理有效的.并提出一些避免平面不规则长形高层建筑扭转效应的解决措施,对实际工作有一定的参考价值.

冷弯薄壁型钢住宅结构整体扭转效应分析

为了研究冷弯薄壁型钢住宅结构平面质量中心、楼层形心与刚度中心偏差较大时,结构整体扭转效应的不利影响,将楼层平面内水平荷载(风、地震)作用下结构位移分解为平动和转动2种状态,得到相应状态下各组合墙体所承担的剪力,然后将其效应进行叠加,推导出了结构的线弹性层间扭转角及组合墙体剪力和侧移变形计算公式。对某冷弯薄壁型钢多层住宅结构在水平荷载作用下的层间扭转效应进行了简化计算,并运用ANSYS进行了数值模拟分析。结果表明:水平扭转效应对该类结构影响显著,简化计算公式和有限元程序数值模拟所得结果具有较好的一致性,简化计算公式可供实际工程中对该类结构整体扭转效应的计算分析时参考。