模块化防屈曲钢板墙抗震性能

考虑经济性和便利性,提出了模块化防屈曲钢板墙及其常用模数,然后基于已有的防屈曲钢板墙的简化计算模型,推导了在不同墙数量情况下,模块化防屈曲钢板墙充分发挥抗震性能时,周边梁的承载力和刚度需求,并提出了周边梁的设计方法.进而,对模块化防屈曲钢板墙和整体墙进行了对比验证试验及其有限元模拟分析.研究结果表明:模块化防屈曲钢板墙能够达到与整体钢板墙相同的抗震性能,且周边梁未发生明显转动和破坏,说明所提出的周边梁设计方法是合理的;在层间位移角为1/50时,防屈曲钢板墙上下周边梁均未进入塑性,且承载力和初始刚度等的有限元值与试验值误差小于6%,从而进一步验证了其抗震性能.

两类新型钢板阻尼墙在高层钢结构住宅中的复合减震(振)应用研究

首先介绍了两类新型钢板阻尼墙技术(铅-黏滞复合阻尼墙和无屈曲钢板阻尼墙)。铅-黏滞复合阻尼墙由黏滞阻尼墙和铅阻尼器复合而成,主要用于解决高层钢结构的风振问题,其中黏滞阻尼墙用于提高舒适度性能,铅阻尼器用于减小风荷载下的层间位移角。无屈曲钢板阻尼墙则主要用于解决抗震问题,小震下其主要处于弹性状态,为结构提供抗侧刚度,中大震下则进入屈服状态消耗能量,使结构层间位移角满足规范要求。然后,基于上述两类阻尼墙技术,提出了适用于高层钢结构住宅的复合减震(振)设计方法。最后,通过在一幢高层钢结构住宅中采用上述两类新型阻尼墙技术,通过复合减震(振)设计,验证了两类阻尼墙技术对于减小高层钢结构风振和地震响应的有效性。

屈曲约束钢板剪力墙约束板研究(I)——理论模型与刚度需求

首先基于薄板小挠度理论,给出了两边连接钢板剪力墙(两对边固支两对边自由)几何边界条件和内力边界条件的挠曲面函数近似表达式,然后利用瑞利—里兹法得到钢板剪力墙的弹性屈曲承载力,并借助于有限元分析方法,得到其屈曲系数的简化计算公式。同时,通过考虑弹塑性屈曲的影响,以及芯板的削弱、约束板与芯板非连续接触等因素,对屈曲系数的计算公式作进一步修正,最终确定了约束板的刚度需求设计公式。

屈曲约束钢板剪力墙约束板研究(II)——承载力需求及试验验证

本文基于薄板大挠度理论,推导了钢板剪力墙所受剪力与面外挠度的关系,并考虑了弹塑性屈曲的影响,得到了屈曲约束钢板剪力墙达到极限承载力时的面外挠度,将其代入平衡偏微分方程后得到了芯板与约束板间面荷载的计算公式。根据国内相关规范,提出了约束板的整体抗弯、冲切、局压等承载力验算方法,并最终得到约束板的承载力需求公式。此外,本文还给出了芯板与约束板间连接螺栓的设计公式。最后,本文通过试验对屈曲约束钢板剪力墙约束板的设计要求进行了验证。

开缝钢板墙等效交叉支撑模型

作为一种用于高层建筑钢结构抗侧力构件,开缝钢板墙已被验证具有良好的滞回耗能能力.在先前的1∶4缩尺开缝组合钢板墙试验中,发现开缝组合钢板墙在循环加载作用下,其极限承载力受循环应变强化的影响.通过足尺开缝组合钢板墙试验进一步验证了循环应变强化效应的存在;基于开缝钢板墙的受力性能,对普通开缝钢板墙和开缝组合钢板墙提出了统一的等效交叉支撑模型和等效支撑的恢复力模型,用于模拟开缝钢板的滞回特性.对4个普通开缝钢板墙试件和3个开缝组合钢板墙试件进行了计算机数值模拟,验证了等效交叉支撑简化模型的合理性.

开缝钢板墙简化模型研究

开缝钢板墙是一种用于高层建筑的钢结构抗侧力构件。为便于其在实际工程中建模和分析,本文提出了3折线轴力-变形关系的简化交叉支撑模型,用于模拟两边连接开缝钢板墙的受力变形性能。对6个两边连接开缝钢板墙试件进行了数值模拟,验证了该简化模型的合理性;在一个设置有开缝钢板墙的5层框架结构体系中使用交叉支撑模型,并进行拟静力推覆计算,验证了该简化模型的可行性;还在该体系中使用了单斜撑简化模型,得到的结构体系的基本周期、破坏模式、结构塑性铰出现位置等结果与交叉支撑模型一致,而交叉支撑模型能更合理地反映框架梁的弯矩分布。

屈曲约束钢板墙理论研究及工程应用

本文主要介绍了TJ型屈曲约束钢板墙刚度和承载力计算公式。其中,TJ型屈曲约束钢板墙包括大高宽比、小高宽比以及开竖缝屈曲约束钢板墙三类。并针对屈曲约束钢板墙的约束板,通过理论推导和有限元分析,给出了完整的设计方法,主要包括刚度需求和承载力需求两方面。此外,为便于在框架结构中的设计和应用,将钢板墙等效为偏心交叉支撑。这种简化模型不但可以简便地在各种设计软件中进行建模分析,还可以较为准确地计算出屈曲约束钢板墙周边框架梁柱的内力。最后,结合屈曲约束钢板墙自身受力特点和良好的耗能能力,本文提出了防屈曲钢板联肢剪力墙结构的概念和关键技术。

无屈曲波纹钢板剪力墙简化分析模型研究

无屈曲波纹钢板剪力墙是一种兼具承载和消能双功能的新型钢板剪力墙,它通过钢板波折的方法来提高自身的面外刚度,避免了普通钢板墙面外刚度小、易屈曲,屈曲约束钢板墙需额外设置面外约束部件的缺点,因此在工程中得到了越来越广泛的应用。根据无屈曲波纹钢板剪力墙的力学性能,在弹性设计阶段提出了等向交叉支撑模型和正交异性平面壳单元模型,在弹塑性验算阶段提出了基于Bouc-Wen模型的水平轴向弹簧模型和基于三线性本构关系的水平剪切板模型。然后,将上述模型与有限元ABAQUS模型进行了对比,验证了上述弹性和弹塑性简化分析模型的准确性。最后,通过设计算例给出了无屈曲波纹钢板剪力墙的设计流程,包括其在弹性设计和弹塑性验算阶段的模拟,以供设计人员参考。

无屈曲波纹钢板剪力墙减震加固设计

介绍了无屈曲波纹钢板剪力墙在实际工程中的应用,分析了无屈曲波纹钢板剪力墙在加固设计中的刚度贡献和减震效果。通过对单片无屈曲波纹钢板剪力墙的数值模拟和试验研究,分析了无屈曲波纹钢板剪力墙的抗侧刚度及耗能能力,并进行构件参数化提取。整体弹性和弹塑性分析结果表明,无屈曲波纹钢板剪力墙在多遇地震下能够满足结构刚度需求,罕遇地震作用下能够发挥较好的耗能效果,提高整个结构的抗震性能。

钢板夹层阻尼高频TMD两阶段设计方法

随着工业化的发展,建筑结构逐渐轻量化,机械设备逐渐重型化、高效化,这使得机械设备高频扰力导致的结构振动问题越来越突出;为了减轻结构的高频受迫振动响应,可以在结构振动响应较大的位置安装高频高阻尼比的钢板夹层阻尼悬臂梁式调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)。由于TMD的弹性元件与阻尼元件相互耦合,因此根据TMD的目标参数进行TMD尺寸设计时需要反复迭代;为了提高设计效率,提出了解耦的TMD两阶段快速设计方法。首先根据模态应变能法推导得到了夹层阻尼悬臂梁的一阶模态阻尼比公式,根据截面弯矩转角关系推导了夹层阻尼悬臂梁的复合截面抗弯刚度公式,进而得到了夹层阻尼悬臂梁结构的动力特性计算公式,公式表明夹层阻尼悬臂梁的动力特性相互耦合。而后,利用推导的公式研究了几何参数对钢板夹层阻尼悬臂梁的一阶频率和模态阻尼比的影响,结果表明结构各部分尺寸的等比例缩放不影响构件的阻尼比,得出了阻尼比与频率可解耦的规律。据此规律提出了高频TMD的两阶段快速设计方法及流程:先根据TMD的目标阻尼比确定结构各部分之间的尺寸关系,然后根据目标频率确定构件尺寸。最后,运用所提出的方法,给出了微型化高频高阻尼比夹层阻尼悬臂梁集合式TMD的设计示例,并对示例模型进行了有限元分析,有限元计算结果与设计目标的偏差小于2%,进一步验证了所提方法的有效性。

基于C^＊Core的动态内存分配方案与实现

为了解决基于C*Core系列芯片嵌入式开发过程中,C*Core系统在某些情况下由于受操作系统、数据格式差异等因素影响,不能动态分配C*Core系列芯片内存的问题,采用数组与标志位相结合的方法,提出一种C*Core系列芯片在所有情况下都通用的动态内存分配方案。该方案利用C*Core C语言编写实现,程序在苏州国芯公司CS32XDV10开发板上运行后,成功实现了动态分配CCM3118芯片内存功能。

短梁抗剪加强型钢框架-波纹钢板墙结构参数分析

提出了一种短梁抗剪加强型钢框架-波纹钢板墙结构,通过对波纹钢板墙与框架柱之间的短梁进行抗剪加强,将边缘构件的轴力通过短梁抗剪有效传递至两边的框架柱,从而解决由于逐层累积作用导致边缘构件轴力过大的问题。同时,利用分析软件SAP2000,针对该类结构形式进行了基于Pushover的参数分析,考察了各种因素对边缘构件轴力、短梁剪力以及结构最大层间位移角的影响规律,其中,影响因素主要包括:宽跨比(波纹钢板墙宽度与柱距)、轴向刚度比(边缘构件与框架柱)和楼层层数。分析结果表明:边缘构件轴力随楼层层数和宽跨比的增大而增大,随刚度比的增大而减小;短梁剪力随宽跨比的增大而增大,随楼层层数的增加而减小,但与刚度比关系不大;结构最大层间位移角受宽跨比、刚度比的影响较小,随楼层层数的增加而略有增大。

某超高层钢结构住宅结构体系优化分析

以某超高层住宅项目为背景,对钢结构住宅方案进行了初步设计。超高层钢结构住宅对风荷载较为敏感,筒状外形下横向风振效应明显,方案初期通过试算,避免了建筑体型带来的不利影响。钢结构方案整体指标能满足现行规范要求,从结构整体性能方面论证了钢结构方案实施的可行性。钢结构方案相比常规剪力墙方案可有效降低结构自重,并提高室内的使用面积。为进一步优化结构布置,通过局部楼层设置黏滞阻尼墙,提高了结构整体的抗震及抗风性能。为研究黏滞阻尼墙在不同楼层高度的减震情况,采用小震弹性时程计算,通过分析阻尼墙的耗能情况以及减震效率,确定了设置黏滞阻尼墙的楼层。最终通过在少量楼层设置黏滞阻尼墙,对该钢结构体系进行了优化,并可获得一定的经济性优势。

我院拖船动力装置设计的回顾与展望

本文主要介绍我院35年来拖船动力装置设计的发展历史，论述每个阶段动力装置设计的特指出了拖船动力装置设计趋势。

无屈曲波纹钢板墙抗震性能与设计理论

提出了一种承载-消能双功能构件,即无屈曲波纹钢板墙。该构件通过利用波纹钢板自身较大的面外刚度,避免过早发生面外屈曲,以保证其在屈曲前可充分屈服消能。首先,通过波型参数分析,包括板厚、波高、波折角度等,得到了保证波纹墙在1/50层间位移角下不发生屈曲的最优波型,并针对波纹钢板的高厚比、宽厚比以及高宽比等进行了参数分析,分析结果表明,波纹钢板高厚比和宽厚比是影响波纹墙抗震性能的主要因素,对于波型7和波型10,当波纹钢板高厚比、宽厚比分别不大于临界值177、226时,在1/50层间位移角下不会发生面外屈曲。然后基于最优波型,提出了无屈曲波纹钢板墙的设计理论,得到了屈服承载力、极限承载力和初始抗侧刚度等理论计算公式,并利用2种最优波型共4个试件对设计理论和最优波型进行了试验验证。结果表明,高厚比(宽厚比)大于临界值的试件,在层间位移角1/50下发生了面外屈曲,而小于临界值的试件未屈曲,且滞回曲线饱满,承载力、刚度与理论值吻合较好。最后,提出了混合强化法则参数确定的简化计算方法,并利用得到的参数进行了试验数值模拟,以及参数分析了不同钢材对波纹钢板墙抗震性能的影响,分析表明,应优先采用伸长率大、屈服强度低的钢材。

屈曲约束支撑抗震性能试验研究

依据不同设计准则分别采用国产热轧Q235B,BLY225两种钢材设计了三种截面形式的TJ型屈曲约束支撑构件。通过低周往复加载试验,研究了该类构件的滞回曲线、骨架曲线、累计塑性应变、附加等效阻尼比以及支撑核心区相对长度对其抗震性能的影响。试验结果表明,该类型屈曲约束支撑滞回曲线饱满,具有稳定的受力特性和优良的延性及低周疲劳性能。根据试验构件的滞回曲线提出了基于Bouc-Wen模型的修正滞回模型,该模型的拟合滞回曲线与试验结果吻合较好。

消能摇摆高位隔震结构体系的地震反应特性

双段消能摇摆结构体系是通过两段串联的摇摆结构,控制主体结构各楼层在地震作用下均匀变形,抑制薄弱层的产生,也降低了主体结构对于摇摆结构的刚度需求。在变形集中的摇摆结构底部布设位移型阻尼器,可进一步提高结构的抗震性能。但是该体系存在承载力较低、上段结构地震反应相对较大的不足。基于此,提出了消能摇摆高位隔震结构体系,即在双段消能摇摆结构体系的分段楼层位置增设劲性支撑,以抑制上段结构的摇摆运动,提高结构的刚度与承载力;同时,下段结构允许发生摇摆,发挥高位隔震层的作用。以消能摇摆高位隔震结构体系为研究对象,分析对比了其他三种结构体系:传统支撑框架结构体系、双段消能摇摆结构体系、不含位移型阻尼器的摇摆高位隔震结构体系。采用OpenSees软件建立了弹塑性有限元分析模型,对四种结构体系进行弹塑性抗震分析和增量动力时程分析。研究表明,消能摇摆高位隔震结构体系的刚度与承载力较高,地震反应较小,抗震性能与抗倒塌性能良好。在摇摆结构分段位置加设劲性支撑层,可以抑制上段结构在地震作用下的变形,并发挥下段摇摆结构的隔震作用。布设于分段位置与摇摆结构底部的阻尼器,可以充分消耗地震能量,提高结构体系的抗震性能。

考虑高宽比和梁变形影响的防屈曲开缝钢板墙刚度研究

防屈曲开缝钢板墙具有良好的延性和耗能能力,外覆混凝土板可约束钢板的平面外变形,但不承担侧向荷载。以缝间弯曲杆数目为参数,通过有限元分析研究钢板墙高宽比的变化和边缘梁的弯曲变形对防屈曲开缝钢板墙抗侧刚度的影响。分析表明:在弯曲杆尺寸相同的条件下,钢板墙高宽比的增加对其承载能力的影响较小,但会导致单个弯曲杆的刚度明显降低,其主要原因是上下板带的弯曲变形明显增大;梁的弯曲变形会削弱对钢板墙的约束,导致钢板墙抗侧刚度下降可达40%。对大高宽比钢板墙提出了考虑上下板带弯曲变形的刚度修正计算式,可以较为准确地计算钢板墙的刚度。提出了考虑梁变形影响的钢板墙简化分析模型,并给出考虑梁变形影响的钢板墙刚度计算式。

梁转动对屈曲约束开缝钢板剪力墙受力性能影响试验研究

分别采用可以为墙体提供不同上下边界约束条件的加载框架,对2个单层单跨屈曲约束开竖缝钢板剪力墙试件进行拟静力试验,研究不同墙体布置情况下由于梁转动导致的对墙体破坏模式、初始刚度、耗能能力和累积塑性变形能力等的影响。试验结果表明:梁转动不但会加速墙体发生屈曲破坏,而且还会削弱其初始刚度、耗能能力以及累积塑性变形能力,其中,梁转动对初始刚度的削弱程度与梁转动影响系数成正比,且若要保证发挥至少85%的初始刚度,则必须限制梁转动,使得梁转动影响系数(定义梁转动影响系数为墙体屈服时刻梁转角和屈服层间位移角的比值)不超过0.18。此外,两侧约束部件对钢板面外约束不足也会限制其耗能能力的发挥。