结构抗震设计课程产学合作协同育人教学模式构建

教育部产学合作协同育人教学内容和课程体系改革项目,旨在将人才培养的最新要求引入教学过程,推动高校更新教学内容、完善课程体系,建设适应行业发展需要、可共享的资源并推广应用。顺应国家战略要求,针对目前土木工程专业理论课程教学中普遍存在的问题和结构抗震设计的课程特点,基于混合式教学方法构建产学合作协同育人教学模式,探讨教学内容的调整优化、典型结构分析软件的引入、课程大作业的设计、试验项目的选取、考核方式以及教研试验平台的建立和利用等教学改革措施,描述了该教学模式的主要思路和关键实施步骤,列举了在理论知识、工程应用、创新思想和专业素质方面的收获和启发,验证了产学合作协同育人教学模式的良好效果。

某新型半导体显示产业钢厂房备料区抗震性能分析

以某新型半导体显示产业钢结构厂房备料区为工程背景,建立了厂房钢框架-支撑结构的非线性有限元模型,分别对多遇地震和罕遇地震下的结构抗震性能进行了分析。结果表明,结构整体指标均满足设计规范要求,第3层和第6层的层间位移角较大;罕遇地震下构件损伤主要集中在支撑,而结构底层角柱和中部楼层的边跨梁有轻微损伤;钢支撑能够有效提高结构刚度,减小梁柱的损伤。

钢框架-钢板墙和组合柱-钢梁框架振动台试验研究

为深入研究钢框架-钢板剪力墙和钢管混凝土柱-钢梁框架两种典型装配式结构体系的整体抗震性能和拓展其在高烈度区的应用,以甘肃省装配式示范工程中的两栋高层(10层)住宅建筑方案为原型,进行了1/8缩尺模型的地震模拟振动台试验。结果表明,钢框架-钢板剪力墙结构中的钢板剪力墙首先达到屈服状态,随后框架上出现塑性铰,塑性损伤主要集中在钢板墙及相邻梁端,个别1层柱脚出现损伤,体现了“多道抗震防线”的理念,巨震后(1.200g)结构的自振频率降幅约为19.5%(X向)和17.4%(Y向);钢管混凝土柱-钢梁框架结构的损伤主要在1层、4层及5层梁端,1层柱脚也出现少量塑性铰,体现了“强节点弱构件”的设计原则,巨震后结构的自振频率降幅约为19.5%(X向)和17.8%(Y向)。两类结构体系均能实现“小震不坏、大震不倒”的抗震设防目标,具有良好的抗震性能。此外,结构体系的侧向变形模式与整体结构的刚度分布密切相关,并且随着地震动峰值的增大愈加明显,钢框架-钢板剪力墙的抗侧刚度沿着高度呈降低趋势,整体呈现弯曲型的特征,钢管混凝土柱-钢梁框架(1层除外)抗侧刚度沿着高度分布较均匀,整体呈现剪切型的特征。

基于疲劳裂纹特征尺寸的TC4焊接接头疲劳强度预测模型

文章旨在构建TC4焊接接头的超高周疲劳强度预测模型。在应力比为-1的情况下对TC4焊接接头展开超高周疲劳试验。结果表明,TC4焊接接头的S-N特性呈连续下降的趋势,P-S-N曲线的拟合效果很好。通过扫描电镜对断口表面裂纹形貌的观测,疲劳寿命低于1×10^(6)循环周次时,其疲劳失效形式既有表面失效也有内部失效;疲劳寿命高于1×10^(6)循环周次时,其疲劳失效形式主要为内部失效。最后,虑及失效机理,构建了基于内部缺陷尺寸、细晶粒区尺寸的TC4焊接接头疲劳强度预测模型,其预测疲劳强度误差更小,预测结果更精确。

TC4焊接接头多元竞争失效分析及寿命预测

针对TC4焊接接头多裂纹源竞争失效机制,提出一种超高周疲劳寿命预测方法。在应力比为-1以及应力幅值300 MPa下对接头开展超高周疲劳试验,以探究其超高周疲劳性能。通过扫描电镜对TC4焊接接头的疲劳断口观察可知,断口内部总计有三处裂纹起裂点,并在载荷持续作用下均得到了不同程度的扩展。进一步结合应力强度因子计算以及断口形貌,绘制断口内部的多元竞争机理图。分析表明,三处缺陷诱发的疲劳裂纹均在不同程度上降低了焊接接头的疲劳寿命,其中1号气孔诱发的裂纹在TC4焊接接头的失效过程中占据主导位置。基于竞争失效分析,构建了一种适用于多裂纹源疲劳失效的寿命预测方法,模型预测结果较好。

高校理工科课程思政的“思政元素”提炼与教学评估——以“抗震设计-课程思政”教育实验为例

【目的/意义】针对高校理工科课程思政建设中普遍存在的“思政元素”提炼有误、对育人成效缺乏教学评估这两大实践误区,提出高校理工科课程思政建设的正确方法,并运用教育实验检验之。【设计/方法】以重庆大学土木工程学院2019级本科生2021学年秋季学期专业课《建筑结构抗震设计》课程思政实践为例,在正确提炼该课程的“思政元素”后采用“静态组间比较”的“前实验”设计来检验一个理论假设,即:如果任课教师在《建筑结构抗震设计》教学中植入能够增强大学生的“四个自信”的“思政元素”,那么,将政治价值观教育有机融入专业教育的举措将会对学习该课程的大学生产生积极影响,帮助他们坚定又红又专的成才道路,使其学好专业课程更有动力。【结论/发现】本课程教学目标达成度较高,教育实验假设成立,实验结论有助于高校理工科教师科学推进课程思政建设。

钢框架-钢板墙和钢管混凝土柱-钢梁框架结构抗震性能对比分析

为满足建筑工业化的迫切需求,进一步拓展钢框架-钢板墙结构和钢管混凝土柱-钢梁框架结构2种典型结构体系在高烈度区的应用,以某高烈度地区保障性住房建设项目为结构方案原型,分别对其进行多遇地震下的反应谱抗震设计,并补充了弹性动力时程分析验算,同时对比分析了罕遇地震下2种结构的弹塑性抗震性能。结果表明,钢框架-钢板墙结构体系在地震作用下的侧移模式呈弯曲型,塑性铰主要出现在钢板墙附近的梁端和柱端,而钢管混凝土柱-钢梁框架结构体系侧移模式呈剪切型,塑性铰主要出现在结构中间层的梁端。2种结构体系均能够满足预期的抗震设计要求,适用于高烈度区的多高层民用建筑。

结构时程分析法输入地震波的选择控制指标

时程分析法中选择输入地震波的基本要求通常是使所选波的反应谱与设计反应谱在统计意义上相一致，实践中对此要求却常有不同的理解和处理方法。本文以结构底部剪力、顶点位移和最大层间位移为主要反应统计量，对比分析几种选波方案，提出基于规范设计反应谱平台段和结构基本自振周期段的两频率段控制的选波方案。

钢筋砼异形柱在不同加载方向的受力性能分析

采用基于有限单元柔度法的纤维模型梁柱单元对不同轴压比的钢筋混凝土异形柱在不同加载方向下的受力性能进行模拟分析,并分别从承载力、刚度及延性3个方面进行比较,从而为异形柱的受力性能分析及抗震设计提供参考依据.结果表明,L形和T形柱在不同方向上的承载力、刚度及延性相差较大,而十形柱在不同方向上的承载力、刚度及延性则比较接近.

能力曲线折线简化方法对比研究

将结构的能力曲线简化为二折线是确定结构的恢复力骨架曲线特征点(屈服点和屈服后刚度)、计算结构延性和等效阻尼比的关键。文中介绍了三种曾经建议的由结构能力曲线确定等效屈服点和屈服后刚度的方法,对三个框架结构算例采用上述建议方法计算的等效屈服力和屈服位移进行了对比分析,并以此屈服点和屈服后刚度作为等效单质点体系的恢复力骨架曲线,采用非线性动力时程分析法计算了等效单质点体系在罕遇地震下的最大弹塑性位移,通过与杆系模型非线性动力分析法计算的顶点位移对比,从而得到关于能力曲线简化方法的建议。

粘滞阻尼器加固的某RC框架结构抗震性能分析及优化设计

针对不满足抗震鉴定标准要求的某钢筋混凝土框架结构,采用粘滞阻尼器对其进行加固,首先选取阻尼器数量相同但布置不同的4种加固方案,对比分析加固前后结构抗震性能的变化,得出最优的粘滞阻尼器空间布置方案。在此基础上,对粘滞阻尼器的数量和技术参数进行调整,通过对比结构的抗震变形,以满足规范变形要求和造价最低为目标,确定了经济合理的加固方案,得到了关于粘滞阻尼器的布置原则和建议,得到的结论对同类工程的设计和加固具有参考意义。

特高压输电塔双向动态监测传感器的优化布置

结合三维动态测点优化布置的有效独立法(EFI3)和改进的一维有效独立法,提出同时考虑双向测点优化布置的有效独立法(EFI2)。采用二维空间相互正交方向的节点振型作为输入,根据模态振型最大线性无关性和较大能量分布原则,EFI2法将同时优化双向的测点布置。以某大跨越特高压输电塔为工程背景,运用EFI2法优化其顺导线和横导线向加速度测点布置,并选用两种评估标准分析测点布置的优化效果。结果表明:对同时考虑空间二维振动的大跨越特高压输电塔结构,EFI2法能得到较为理想的测点布置方案。

抗震结构静力弹塑性分析(Push-over)方法的研究进展

论述了 Push- over方法的基本原理 ,详细分析了 Push- over方法的研究现状和最新研究进展 ,对该方法未来发展中的主要问题提出了一些看法。

基于性能设计的钢筋混凝土框架结构易损性分析

根据我国新抗震规范对7度区的钢筋混凝土框架进行基于性能的结构设计,采用OpenSees建立相应的结构非线性分析模型,进行多地震波作用下的结构增量动力分析和结构易损性分析。分析结果表明:在同一地震动强度作用下,性能要求越高的结构超越规定的极限状态的概率越小,其抗倒塌储备系数CMR值越大;大震作用下,结构的倒塌概率满足美国ATC关于"大震不倒"的设防要求,巨震作用下,高性能的结构倒塌概率明显比其他结构低;但用美国ATC单一的评价指标,本文七层框架按低性能水平设计的结构抗倒塌储备系数CMR值不能满足要求;因此如何针对我国规范的性能水平,建立对应的CMR评判多指标体系,应是当前亟待解决的问题之一。

工程实验与理论教学的融合方法研究

针对土木工程课程专业理论与工程实验密切结合的特点,分析目前专业理论课程和实验课程教学中普遍存在的问题,提出工程实验与理论教学相互融合的教学方法,探讨教学内容的调整优化、典型实验项目的选取、考核方式以及教研实验平台的建立和利用等教学改革措施,并分别以土木工程专业课、工程结构试验课程为教学案例,细致描述了该教学方法的主要思路和关键实施步骤,从学生撰写的实验报告、课后讨论反馈等方面列举学生在创新思想和专业素质方面的收获和启发,从而验证工程实验与理论教学融合取得的良好效果。

规则钢筋混凝土异形柱框架结构的抗震性能研究

本文按现行规范及技术规程设计了设防烈度为8度的一个规则的钢筋混凝土异形柱框架,并进行了单向水平地震作用下的空间三维非线性地震反应分析,考查了异形柱框架结构在设防和罕遇地震水准下的整体抗震性能,对结构能否达到抗震设防目标进行了初步评价。结果表明,8度区按规范设计的结构在设防烈度及罕遇烈度地震作用下基本能够达到预期的抗震设防目标。

工程结构试验技术专业硕士课程教学改革研讨

针对专业型硕士的授课特点,在总结多年结构试验技术领域的科研成果和教学经验的基础上,根据重庆大学硕士课程教学改革要求,从课程特色及存在的主要问题、教学内容调整、教学方式和考核方法方面进行了教学研究和探讨,提出了结合项目教学法、理论联系实践的课程教学方案和具体实施方法。

新型自复位钢桁架梁的设计及参数分析

针对设置于不同部位、不同类型耗能元件的新型自复位钢桁架梁,理论推导了设置蝶形软钢阻尼器时,梁端对应于恢复力曲线特征点处的刚度和临界弯矩计算公式。在对比分析蝶形软钢阻尼器和防屈曲消能杆的自复位钢桁架梁抗弯刚度和耗能能力的基础上,确定了设置防屈曲消能杆的自复位钢桁架为较优结构方案。以预应力筋面积和初始应力、SC参数作为评价自复位钢桁架梁自复位性能和耗能能力的重要参数,通过数值分析研究了这些参数对自复位钢桁架梁抗震性能的影响规律,确定了最优参数取值范围,给出了设计方法,为该类构件的设计提供参考建议。

不规则框架结构按新旧规范设计的对比分析

按 2 0 0 2新规范和 89旧规范对两栋不规则钢筋混凝土空间框架进行了对比设计 ,比较了按新、旧规范设计的构件配筋的差异 ,并分析了造成这些差异的原因。

《建筑结构抗震设计》教材修编与创新

在总结多年抗震设计科研成果和教学经验基础上,结合中国结构设计规范的修订和本科教学中大类系列课程项目建设,文章从课程特点及存在问题、教材章节调整和内容修编三个方面详细描述了建筑结构抗震设计课程新教材的修编与创新。