梯形正交加劲钢板剪力墙抗侧性能分析

提出了一种梯形正交加劲钢板剪力墙(TSW)结构,利用有限元软件ABAQUS创建了TSW模型,在验证了有限元建模方法的准确性后,进行了TSW与网格密肋钢板剪力墙(GSW)结构的非线性推覆对比和滞回性能对比分析,并对TSW进行参数分析。结果表明:在单调加载下的非线性推覆对比中,相较于GSW,TSW的初始刚度、峰值荷载和屈服荷载分别提升了9%、18%和26%;在水平往复荷载下的滞回性能对比中,相较于GSW,TSW的初始刚度、屈服荷载、峰值荷载和延性分别提高9%、26%、16%和5%。TSW对钢板剪力墙的面外变形的抑制效果大于GSW。内嵌钢板设置梯形加劲肋可以改善其过早发生整体屈曲。加劲肋厚度和加劲肋高度可以显著提高TSW的抗震性能,但加劲肋底边宽度对TSW的影响可以忽略不计。建议加劲肋厚度为6 mm、加劲肋高度不超过60 mm。

带可更换梁段钢框架端板式梁柱节点初始转动刚度计算模型

带可更换梁段的钢框架端板式梁柱节点(RSFEBJ)是一种地震失效后可更换和修复的新型节点,该RSFEBJ与柱和梁端均采用端板式连接。通过组件法来研究RSFEBJ的初始转动刚度,综合考虑了柱腹板拉、压、剪变形及翼缘弯曲变形、梁柱端板受弯变形、连接端板(1、2)拉压及弯曲变形、梁腹板受剪及螺栓受拉变形对其的影响,建立了简化的弹簧模型,并在此基础上提出各组件的刚度计算公式。通过与课题组已开展的不同削弱形式下的RSFEBJ抗震性能有限元分析结果对比,理论值与有限元值之比均值为0.98,标准差为0.07,二者最大误差小于15%,表明公式具有较好的计算精度。最后开展了节点初始转动刚度的影响因素分析,结论表明:增大梁柱和连接端板厚度是提高节点初始转动刚度的有效手段。

水平荷载作用下钢板深梁弹性屈曲分析

运用Ritz能量变分法推导出钢板深梁在水平荷载作用下的临界荷载计算公式。应用有限元软件ANSYS分析了钢板深梁的弹性屈曲机理,提出了3类典型屈曲模式,得到了钢板深梁在各类屈曲模式下的跨高比阈值。对跨高比为2.0的钢板深梁填充钢框架体系进行了试验研究。将得到的结果进行对比分析,结论如下：有限元所得第1类屈曲模态与试验屈曲模态一致;试验所得临界荷载与理论解误差为7.8%~20.4%;理论结果与有限元所得第1类屈曲临界荷载接近,验证了理论解的正确性。所得结果可为此类构件的设计和应用提供理论基础。

交叉加劲钢板深梁弹性屈曲分析

以交叉加劲钢板深梁为研究对象,利用有限元软件ANSYS分析其弹性屈曲性能,讨论了抗弯刚度比、跨高比、钢板深梁厚度对其弹性屈曲性能的影响;考虑钢板深梁在钢框架的弯剪受力特性,根据板的经典理论建立了交叉加劲钢板深梁屈曲荷载计算公式,提出了等效屈曲系数。结果表明:交叉加劲钢板深梁的临界屈曲荷载随抗弯刚度比增大而增大,但达到门槛刚度比后,增大幅度急剧减小,得到门槛刚度比约为10;临界屈曲荷载随跨高比和板厚的减小而减小,等效屈曲系数随板厚减小而增大;等效屈曲系数与跨高比关系曲线由二次抛物线形向波浪形渐变,交叉加劲钢板深梁受力特性由剪切主导向弯曲主导过渡。

两侧加劲钢板深梁弹性屈曲分析

钢板深梁填充钢框架体系是一种新型的抗侧力结构体系,钢板深梁通过改变跨高比等参数不仅可以实现结构初始刚度能够在一定范围内调幅,而且使抗侧构件更容易安装或拆卸。以两侧加劲钢板深梁为研究对象,对其弹性屈曲性能进行了有限元分析,讨论不同加劲刚度对不同跨高比钢板深梁的加劲效果,并提出不同跨高比钢板深梁在加劲约束作用下的等效屈曲系数和嵌固系数。结果表明,跨高比越大,等效屈曲系数越小,实现屈曲模态转变所需加劲刚度越大,加劲效果越好。求得在屈曲模态转变点时,不同跨高比两侧加劲钢板深梁的加劲抗弯刚度比。提出对于跨高比在区间[0.5,1.0]的两侧加劲钢板深梁,嵌固系数可取1.23;对于跨高比在区间[1.0,2.0]时,嵌固系数取为1.0。分析结果为此类结构的抗侧设计提供了理论基础。

装配式可更换梁段腹板开孔削弱型节点滞回性能

为了使塑性铰出现在可更换梁段上的削弱处,提高节点的受力性能,提出了装配式可更换梁段腹板开孔削弱型节点,运用有限元软件ABAQUS对该新型节点展开循环荷载作用下的受力性能分析,探讨了腹板开孔半径、腹板开孔位置、梁端端板板厚和连接端板板厚对该新型节点滞回性能的影响。结果表明:梁腹板开孔半径对节点滞回性能的影响较为显著,开孔过大或者过小都会对节点的滞回性能造成不利影响,建议梁腹板开孔半径r=(0.225~0.25)h(h为梁截面高度);腹板开孔圆心至梁端端板距离l过小时,不利于保护端板焊缝,距离过大时节点破坏形式接近传统端板节点,无法实现塑性铰外移的目的,建议腹板开孔时l=(0.7~0.8)h;连接端板板厚与梁端端板板厚取值一致或适当减小,但不宜小于连接螺栓直径。

多重不确定性对特高压变压器瓷套管地震失效风险的影响

为评估我国特高压变压器套管的地震失效风险,该文考虑地震动、结构参数、性能指标及数值分析模型质量的不确定性,结合我国相应规范,提出考虑多重不确定性影响下特高压变压器套管的地震易损性及地震失效风险分析方法。建立经振动台试验验证的特高压变压器套管数值分析模型,定量求解各随机变量的不确定性对特高压变压器套管地震易损性及地震失效风险的影响。结果表明:多重不确定性对套管地震易损性的评估结果有较大影响,且将增加套管的地震失效风险。抗震设防烈度与套管地震失效风险之间无明显正相关关系,在对特高压变压器套管进行抗震设计时,建议考虑套管的地震失效风险以及多重不确定性的影响。

多重不确定性下的电气设备地震失效风险评估

电气设备的地震失效风险是进行电气设备抗震设计时的关键参数。考虑地震动、电气设备结构、电气设备性能指标及人为认知等多重不确定性,提出了考虑多重不确定性的电气设备地震易损性及地震失效风险的评估流程。算例结果表明,多重不确定性对电气设备的地震易损性及地震失效风险有较大影响。现有条件下,电气设备数值分析模型的认知不确定性造成了较大的标准差。抗震设防烈度及抗震设防地震动加速度峰值与电气设备地震失效风险之间不呈正相关关系。在评估电气设备的地震易损性及地震失效风险时,需考虑多重不确定的影响。

考虑多重不确定性的我国多层冷成型钢结构地震风险评估

准确评估建筑结构的地震风险是实现其性能化抗震设计的重要组成部分。冷成型钢结构体系作为绿色和工业化建筑的典型代表,却鲜有针对于我国的地震风险评估研究。文章旨在分析和评估多层冷成型钢结构抗震分析所涉及的多重不确定性因素,进而定量评估该类结构在我国的地震风险。文章设计1栋八度抗震设防的6层冷成型钢结构,基于经过振动台验证的简化数值分析方法建立结构的简化数值模型,定量求解结构的多重不确定性因素和在使用周期内(50年)的地震风险。研究结果表明:由于我国一些地区的地震危险性形状系数较大,在考虑多重不确定性后,结构的破坏概率显著提高,50年使用周期内倒塌概率的增幅达到10倍以上;算例结构在50年使用周期内基本满足"小震不坏、中震可修、大震不倒"的抗震设防要求,对于个别特殊区域应适当控制结构发生轻微破坏的概率。此外,文章建议应全面考虑多重不确定对冷成型钢结构地震风险的影响,对不确定性参数的取值和地震风险的计算方法可提供借鉴。

高速列车风与自然风耦合致输电线路跨越封网风偏的控制

输电线路跨越封网结构易在自然风和高速列车风作用下产生不利风偏,危及输电线路的安全和高速列车的正常运行。为控制高速列车耦合风作用下的封网结构风偏,提出采用风偏控制拉索的控制方式,建立耦合列车风分析模型及封网结构的动力响应数值模型,进行2种控制方案与未采取风偏控制方案的封网结构风偏响应的对比研究。结果表明:由于高速列车风放大了自然风风速,对封网结构形成明显的“头波+尾波”的冲击效应;在耦合列车风作用下,未采取风偏控制方案的封网结构可达到最大近5 m的向上风偏和最大近10 m的向下风偏,需要对承力索施加过大的预张力控制风偏响应,但过大预张力会减小承力索的安全系数;所提风偏控制方案可以很好地控制封网上下风偏,减小幅度最大可达1倍以上,特别是对承力索预张力较小的工况。

曲线CHS主钢管X形节点平面内受弯性能研究

为研究曲线CHS主钢管X形节点平面内受弯性能,建立了节点数值分析模型。首先,通过与轴压试验结果对比,验证了所建模型的准确性。进而分析主管曲直径比α、腹主管直径比β、主管径厚比γ对节点平面受弯性能的影响,并将有限元所得节点抗弯承载力与国外规范结果的比值M_(uf)/M_(u1)、M_(uf)/M_(u2)、M_(uf)/M_(u3)进行对比分析。结果表明:当α≤12时,节点抗弯承载力随α增大而降低;而当α>12时,节点抗弯承载力基本不变。随β值增大,节点抗弯承载力增大;随γ值减小,节点抗弯承载力增大。美国规范未考虑γ的影响;日本规范所得M_(uf)/M_(u3)值较大,偏安全;欧洲规范M_(uf)/M_(u2)更趋近于1.0。最后选定欧洲规范公式作为抗弯承载力的基准公式,基于有限元结果对公式修正,最终得到CHS主钢管X形节点平面内抗弯极限承载力修正设计公式,供工程设计参考。

固相萃取-高效液相法测定水产品肌肉组织中炔诺酮的药物残留量

以硅胶作为固相萃取介质，建立了固相萃取柱净化、高效液相色谱检测水产品中炔诺酮药物的残留量。各种鱼类样品通过二氯甲烷提取，经过固相萃取柱净化通过清洗除去样品中的动物蛋白和油脂等杂质干扰，再用15：85的乙腈：二氯甲烷混合液洗脱。炔诺酮残留量在0．0125～5mg/L的范围内具有良好的线性关系，最低检出限为4μg／kg。在实际样品检测中，炔诺酮的加标回收率为79．4％～101．2％。结果表明，该方法能有效的除去基质干扰，具有简单、快速、灵敏等特点，适用于水产品肌肉组织中炔诺酮的残留量分析。

利用斜向拉索的输电线路跨越封网风偏响应控制

输电线路跨越封网结构在高速列车耦合风作用下产生较大风偏,基于目前已有研究,提出一种利用斜风偏控制索来减小封网结构风偏响应的方法,建立了耦合高速列车风分析模型及封网结构的动力响应数值模型,研究斜风偏控制索对封网结构的风偏控制效果,并与未设置拉索及设置竖直风偏控制索的效果进行对比。结果表明:在耦合高速列车风作用下,承力索预张力对封网水平及竖向风偏抑制作用显著,特别是抑制封网竖向风偏,最大可减少90%以上,但过大预张力会减小承力索的安全系数;所提利用斜向风偏控制索的方案与竖直风偏控制索的方案控制效果相差不大,均可有效地控制封网上、下风偏。对于承力索预张力较小的工况,控制效果更明显。

耦合高速列车风下的输电线路跨越封网风偏响应研究

为探究高速列车风及自然风耦合作用下的封网风偏响应,建立了耦合列车风分析模型,研究了高速列车风与自然风耦合作用下的风速剖面;然后,建立了封网结构的动力响应数值模型,分析了在耦合高速列车风荷载作用下的风偏响应。结果表明,高速列车的存在将放大自然风风速,且耦合高速列车风荷载存在明显的“头波-尾波”冲击效应;在耦合高速列车风作用下,封网具有较大的竖直方向风偏响应,增大封网承力索预张力能有效减小封网的风偏响应。在常见封网跨度范围内,封网承力索预张力不宜小于80 kN。

水平荷载作用下钢板深梁弹性力学解

通过建立力学模型,应用弹性力学中的半逆解法对水平荷载作用下钢板深梁应力与位移进行计算。推导出钢板深梁有关的应力分量与位移分量的解析计算公式。结果表明:非加劲钢板深梁计算所得结果与试验结果对比,能够满足精度要求。对于两侧加劲钢板深梁,随加劲肋与钢板的面积比的改变,钢板深梁应力分布也发生改变。当面积比为0时,所得解与非加劲钢板深梁解一致;随面积比增大时,钢板深梁正应力减小,最终近似为纯剪受力状态。所得解为构件设计和稳定性分析提供理论基础。

装配式多层冷成型钢复合剪力墙结构分层次振动台试验研究

为促进多层冷成型钢结构的建筑工业化发展,提出了一种可模块化建造的装配式多层冷成型钢复合剪力墙结构体系(PM-CFS-CSWS),该体系将结构划分成柱模块(包括中柱模块、边柱模块和角柱模块)、墙体模块、组合楼板和连接件等部分,所有模块均可在工厂模数化生产,运输到现场后仅通过自攻螺钉装配连接成整体结构。以一栋振动台试验模型为实例说明PM-CFS-CSWS体系的构造方案、各模块间的连接技术和整个建造过程。试验中设计了4栋5层1∶2缩尺PM-CFSCSWS振动台试验模型,并对模型结构开展了分层次振动台试验,分析试验现象以及结构在地震作用下的动力响应。结果表明,加强块节点、加强型和普通墙体可明显提高多层冷成型钢结构的抗震性能,所提出的多层体系基本满足我国抗震规范9度设防的要求,建议多层冷成型钢结构的弹塑性层间位移角限值可取为1/30~1/25。