共旋梁单元几何非线性分析的子结构方法

采用有限元方法分析结构的非线性行为必须进行多次迭代求解,因此在保证非线性计算精度的同时提高其计算效率是关键。该文以内含2个平面梁单元的子结构为例,建立一种平面梁结构基于共旋法与子结构的几何非线性分析方法。共旋法具有将刚体位移从结构的大位移中扣除而得到准确的小变形的特点,子结构法则能将内部节点的自由度凝聚到边界节点从而大大减少结构非线性平衡方程组的阶数,该文将两者结合并利用有较好的通过荷载和位移极限点功能的修正弧长法编制了计算程序,对荷载-位移曲线具有“位移跳跃”或“荷载跌落”显著特征的数个算例进行分析,与已有文献的结果对比验证了方法及程序的正确性。

耐震时程法在大跨连续刚构桥纵向抗震性能评估中的应用

采用简化方法对大跨连续刚构桥的抗震性能进行高效和准确的评估,在该类桥梁的设计和加固改造时是非常必要的。耐震时程法作为一种评估桥梁抗震性能的简化方法,只需要一次时程分析就可以实现桥梁从完好到倒塌的全过程分析。为研究耐震时程法在评估大跨连续刚构桥纵向抗震性能的适用性与精确性,本文以一座大跨波形钢腹板连续刚构桥为研究对象,基于中国公路桥梁抗震设计规范设计反应谱,生成3条耐震加速度时程曲线作为地震输入,同时选择16条天然地震动进行增量动力分析,对比研究了该连续刚构桥地震响应特征。研究结果表明:耐震时程分析结果处于增量动力分析结果的包络线之内,耐震时程法中位值与增量动力分析结果的均值曲线吻合较好,因此,耐震时程分析方法可以作为大跨连续刚构桥抗震性能评估的一种高效率方法。

基于能量平衡的既有建筑结构抗震加固性能化设计方法研究

由于规范标准对结构抗震设计要求的不断提高以及结构在长期服役过程中性能的逐渐劣化,既有建筑结构的抗震性能不再满足设计要求,开展其抗震加固设计研究势在必行。然而,目前的加固设计方法往往需要大量的非线性动力计算反复迭代,增加了设计的难度,降低了其适用性。基于能量平衡概念,提出适用于增设消能减震装置的既有建筑结构抗震加固性能化设计方法。该方法考虑了多地震水准性能目标,设计过程中无需开展非线性动力计算,且迭代次数少。采用所提方法对Benchmark钢框架结构进行加固设计,通过非线性动力分析评估了加固前和加固后结构的抗震性能。研究结果表明:加固后,所有楼层的位移角均明显降低,小震、中震和大震时的平均降幅约为20%,可见加固后结构抗震性能得到了显著改善;加固结构在小震、中震和大震下的层间位移角均与设计值吻合,实现了预期的层间位移角和屋顶位移角目标,验证了所提方法的有效性;所提方法设计的阻尼器在小震时整体保持弹性状态,在中震和大震时进入屈服耗能状态,实现了预期的耗能机制,且阻尼器延性需求沿楼层的分布较为均匀,进一步表明了设计方法的合理性。研究成果可为既有建筑结构的抗震性能加固设计提供参考。

两边连接内加劲双钢板剪力墙抗剪承载力研究

为研究两边连接内加劲双钢板剪力墙的抗剪承载力,采用ABAQUS程序进行36个不同宽高比、不同高厚比的两边连接内加劲双钢板剪力墙的有限元分析.分析结果表明,采用厚板或宽高比较大的钢板均可以使钢材达到较高的平均应力水平;峰值平均剪应力与屈服平均剪应力的比值随高厚比或宽高比变化的规律不明显,强屈比随高厚比变化介于1.17~1.21之间,随宽高比的变化介于1.16~1.21之间,平均值均为1.19;给出了宽高比为0.33~2.00、高厚比为200~750的两边连接内加劲双钢板剪力墙屈服平均剪应力计算公式;采用结构力学位移计算原理推导的理论计算公式可准确计算内加劲双钢板剪力墙的初始刚度和初始等效剪切模量.建立了两边连接内加劲双钢板剪力墙的等效交叉杆模型,验证了等效交叉杆模型可以精准地模拟不同宽高比、不同高厚比两边连接内加劲双钢板剪力墙的屈服平均剪应力和初始刚度,表明可以采用等效交叉杆模型简化两边连接内加劲双钢板剪力墙的设计与分析.

中信城市广场三期B地块办公楼超高层结构设计关键问题分析

中信城市广场三期B地块办公楼主塔采用密柱框架-核心筒+环带桁架混合结构体系,分析了楼板和外框柱剪力传递及斜柱引起水平力对整体结构的影响、环带桁架加强层的传力机理、抽柱转换节点和分叉柱节点受力。当楼板刚度分别取100%弹性刚度、50%弹性刚度、25%弹性刚度和刚性楼板时,分别验证了结构小震弹性、中震不屈服、大震不屈服的扭转承载力,对于此外框柱螺旋布置形式,应增强结构的抗扭转承载力;分叉斜柱的倾斜角度控制在10°范围以内较合适且采用型钢混凝土节点设计。

中信城市广场三期B地块办公楼超高层结构设计

中信城市广场三期B地块办公楼主塔采用密柱框架-核心筒+环带桁架混合结构体系,针对此密柱网混合结构体系的结构特点和性能目标要求进行了抗震性能化设计并分类归纳总结,提出一系列结构加强措施。通过增设适宜刚度的环带桁架加强层从而增强外框架刚度;加强层楼板采用钢梁+钢水平撑+钢筋桁架楼承板以可靠传递加强层外框架与核心筒间的剪力;分叉斜柱角度控制在10°范围以内,采用型钢混凝土节点设计;通过设置钢框梁连接墙肢内嵌型钢暗柱形成整体墙内约束型钢边框可以进一步有效地提高底部和加强层核心筒的延性与增强组合结构整体承载能力。分析结果表明:通过各项措施后结构满足设计要求,整体性能安全可靠。

考虑楼层刚度的新型消能伸臂结构动力特性研究

新型消能伸臂结构将伸臂与外框架柱节点断开并垂直连接黏滞阻尼器后利用两者之间的相对变形能获得较大能量耗散,已应用于越来越多的超高层建筑中。基于考虑普通楼层刚度提出新型消能伸臂结构简化等效模型并与ETABS计算结果进行对比,在此基础上分析楼层刚度、楼层数量及楼层梁跨度比等对整体结构主振型阻尼比、频率、最优阻尼系数等影响规律。结果表明:简化等效模型与ETABS计算结果吻合较好,附加阻尼比最大误差为13%;考虑楼层刚度后消能伸臂结构主振型附加阻尼比减小、频率增大;随着楼层梁刚度减小,附加阻尼比增大,最优阻尼比伸臂位置上移,最优阻尼系数增大;利用能量法提出的等效公式能反映楼层刚度对消能伸臂结构的动力特性影响并能简化分析过程,为新型消能伸臂结构的进一步工程应用提供了理论依据。

层间隔震体系的理论研究

通过建立层间隔震体系的两质点简化分析模型与多质点动力时程分析模型,提出层间隔震体系隔震层参数优化设计的方法,系统地研究了层间隔震体系当隔震层位置变化时其相应的减震工作机理,结果表明随着隔震层位置下移,层间隔震体系减震机理由TMD调谐逐步过渡为隔震耗能,在结构动力特性上体现为前两阶模态质量参与系数的比例发生变化。最后通过某10层框架结构的仿真分析,验证了层间隔震体系在控制地震下反应的有效性,并发现隔震层位置越低减震效果越明显,隔震层的阻尼能够有效地抑制隔震层下部子结构的反应。

房屋隔震体系的研究与应用(英文)

介绍了隔震技术在中国的研究进展与工程应用现状;阐述了一些典型的试验分析与研究成果,包括橡胶隔震支座力学性能试验与隔震房屋振动台模型试验的成果;列举了典型的隔震应用实例,特别是当今世界上最大的混凝土房屋隔震项目;分析了中国的隔震技术规程,以及几种隔震层所在位置不同的隔震结构体系;讨论了隔震结构目前存在的一些问题与未来中国隔震房屋的发展趋势。

核电站安全的地震威胁及对策分析

核能是一种清洁高效的无碳能源,在人类文明进程及世界现代化发展中具有重要意义,但也存在核泄漏和核废料等问题。对世界核能利用情况及各国核电站建设与规划情况进行了回顾与展望,总结了历史上历次核电站事故发生的根本原因,着重探讨了地震对核电站的威胁。以2011年日本大地震造成的福岛核电站事故为例,分析了核电站事故对社会、经济及生态环境造成的影响,同时还提出了一些建议:对已建核电站进行抗震加固和延寿评估,做好未来核电站建设规划,改善管理机制,做好地震预警及核电站安全监测,优化应急处置机制,深化核能概率安全分析,普及群众安全教育,定期开展灾难演习,强化国际合作等举措,为人类在探索正确使用核能的进程中少受核能副作用的伤害而发挥重要作用。

结构半主动减震控制新体系的理论与试验研究

提出了结构半主动减震控制的一种新体系———半主动变刚度·阻尼控制系统 ,设计了控制装置 ,推导了控制系统的运动方程 ,提出了基于预测控制的预测瞬时最优控制算法 ,完成了结构模型振动台对比试验 .试验研究表明 ,结构半主动变刚度·阻尼控制系统及其控制算法是十分有效的 。

池式调谐质量阻尼器的动力分析(英文)

定义了池式调谐质量阻尼器(TMD),运用调谐液体阻尼器(TLD)与TMD相结合的方法综合考虑其总体动力效应;同时推导了结构与TMD、TLD以及池式TMD系统的运动方程。以结构物室内游泳池为例,研究了不同池长设计值的池式TMD在风振与地震激励下对结构的控制性能,对比了相应TMD、TLD的控制效果,并运用相位差分析的方法对池式TMD的设置提出了建议。结果表明:池式TMD经优化设计后可取得与普通TMD相近的控制效果,均远优于TLD;同时,池式TMD较普通TMD更经济且更具实用价值。

新型半主动控制系统的理论与试验研究

本文介绍一种新型开关控制型半主动控制系统—主动变刚度阻尼(AVS·D)系统,研究了控制装置的参数优化,并提出一种预测最优控制算法以用于实时确定AVS·D系统的开关切换状态。为了检验AVS·D系统的减震控制效果,在某单层钢框架模型上进行了AVS·D系统的模拟地震振动台试验。研究结果表明,AVS·D系统性能优异,经济可靠,其减震控制效果远优于两种对应的passive-on与passive-off控制,可望有较好的工程应用前景。

改进的瞬时最优控制算法及仿真分析

本文提出了一种改进的瞬最优控制算法。该算法假定控制力和动力荷载在采样周期内是线性变化的，这可能有利于主动控制技术在实际工程中的实现。

隔震消能体系结构地震反应的定量控制(英文)

本文对采用隔震消能体系的抗震结构的地震反应提出一种定量的控制计算理论和方法。这种理论和方法是在结构动力分析、1/4比例的结构模型振动台试验、大批量的结构消能构件的低周疲劳试验的基础上建立的。作者对隔震消能体系的结构地震反应的理论计算值与试验实测值进行了详细对比。作者并提出一套适用于隔震消能体系的抗震结构地震反应控制设计计算公式,该套计算公式可供工程设计采用。

土木工程防灾的发展与趋势浅论

土木工程防灾问题不仅包含的内容和学科众多,问题复杂,也是当今土木工程学科中最重要、最活跃的领域之一。以其主要的科学问题为主线,重点讨论地震、强风等动力灾害,抛砖引玉,探讨该学科的发展现状及前沿发展方向。主要阐述工程结构抗震与减震、工程结构抗风等方面的新理论、新方法、新材料和新技术。结合国际上的最新发展态势,重点讨论研究工程结构抗灾防灾的基本性能、分析理论与现代设计方法,结构灾害的物理机制和灾变过程,结构抗灾性能设计理论和结构防灾减灾措施,并探讨相应的发展与趋势。

主动变刚度／阻尼系统的变结构控制

本文提出了主动变刚度／阻尼（ＡＶＳＤ）控制系统的理论模型，分析这一半主动控制系统的工作原理，基于变结构控制理论（ＶＳＣ）推导了ＡＶＳＤ控制系统全状态输出反馈控制律，还从实际工作应用出发，提出了一种只需观测系统部分状态的直接输出反馈的开关控制律。

多层和高层建筑结构减震控制新体系

本文提出一种崭新的，更加合理、安全、经济有效，适用于多高层建筑的抗震新体系──结构减震控制体系，它包括隔震体系、消能减震体系及结构控制体系。本文介绍了作者对这种新体系的部分研究成果，论述其主要内容、形式、特性、设计与工程应用、计算理论和试验成果，并探讨了抗震结构今后的发展方向。

建筑结构减震控制新体系——减轻城市地震灾害的有效途径

本文提出一种崭新的,更加安全、有效、简单、经济,且能适用于不同地震烈度区的结构减震控制体系,包括结构隔震体系,结构消能减震体系,被动和主动减震控制体系,并介绍这种新体系的减震机理、构造方案、试验成果、减震动力理论分析,以及在国内外的最新研究发展和应用情况,包括作者在该领域所取得的最新试验研究、理论和工程应用成果,并以减轻城市地震灾害为目标,探讨了抗震结构今后的发展方向。

结构减震控制体系的研究、应用与发展

本文分析了国内外纲结构和各种结构抗震技术的演变与发展,及现状水平和存在问题,提出了一种更为合理、安全、有效、经济、崭新的、且能适用于不同地震烈度区的抗震结构体系——结构减震控制体系;介绍了作者对这种新体系的部分研究成果和主要内容、形式及其特性,阐述了结构减震控制体系的设计、工程应用、计算理论和试验成果,并探讨了抗震结构今后的发展方向。