厚板转换全框支剪力墙结构振动台试验抽层简化模型设计与分析

为研究厚板转换全框支剪力墙结构的整体抗震性能,并检验该结构转换厚板的有效性,在重庆大学土木工程学院振动台实验室开展了缩尺模型结构的模拟地震振动台试验,试验对象为某36层车辆段上盖建筑。本文阐述了厚板转换全框支剪力墙结构振动台试验中模型的设计过程;介绍了测点布置与加载方案;对比分析了不同抽层简化方案对结构的影响。研究结果表明,对于厚板转换全框支剪力墙结构,抽层后依据刚度与强度等效原则调整构件截面能有效降低简化模型与原型的误差;抽层起始位置应被保证距离试验重点研究楼层不低于3层;连续抽层层数为1层时误差最小,建议选择连续抽层层数为1层。

双向加劲肋钢板剪力墙深化设计与施工技术

通过工程实例,讲述双向加劲肋钢板剪力墙施工技术。重点介绍利用BIM模型对钢板剪力墙进行分段,确定各段加工尺寸及吊装、焊接加固顺序,施工前通过对进场构件尺寸核对、现场安装尺寸调整、焊接工艺复核等,有效地保证了钢板剪力墙施工质量。通过对工程实例中钢板剪力墙的分析、设计方案以及施工问题的探讨,为钢板剪力墙的施工处理提供了一定的借鉴作用。

波形钢板剪力墙受剪等效计算模型研究

采用理论分析和数值模拟相结合的方式,提出适用于波形钢板剪力墙弹性分析和弹塑性分析的等效计算模型:基于初始刚度等效原则,提出精细化模型与等效模型初始刚度比的概念,依靠初始刚度比修正等效模型的材料属性,将波形钢板剪力墙弹性等效模型的设计转化为初始刚度比计算公式的设计;结合数值模拟将波形钢板墙弹塑性等效模型的设计转化为波形钢板剪力墙弹塑性骨架曲线的设计,并拟合出骨架曲线相关参数设计公式,给出波形钢板剪力墙弹塑性等效模型的设计理论。

低速冲击下碳纤维面板泡沫夹芯复合材料的损伤分析

主要研究了夹层复合材料受外来载荷作用下的凹痕、横向位移、接触力随时间的变化规律.采用高阶剪切变形理论给出夹层板的广义内力表达式,再由薄板小挠度理论、Hertz接触理论、夹层板平衡方程、Navier法推导出夹层板在外来载荷作用下的动态响应过程.其中,夹层板的接触力和横向位移由两自由度弹簧-质量模型给出.将推导的结果与文献中的理论结果对比,本文计算的误差均不超过6%.并在此基础上比较了不同冲击条件下夹层板的抗冲击性能.

纯剪状态下蜂窝梁腹板的弹性屈曲分析

该文利用有限元软件建立正六边形孔蜂窝梁腹板在纯剪应力状态下的有限元模型,研究四边简支开孔板在纯剪状态下的屈曲模式,分析孔洞尺寸对蜂窝梁腹板屈曲临界应力的影响,提出纯剪状态下开孔板的屈曲系数计算公式,得到蜂窝梁开孔腹板在纯剪状态下的高厚比限值。研究表明,单孔板和双孔板的最大屈曲平面外位移处的连线均与水平方向呈45°,四孔板和六孔板则有2种屈曲模式;蜂窝梁腹板孔高比和距高比是影响开孔板屈曲临界应力的主要因素,建议对于剪力作用较大的蜂窝梁腹板取孔高比γ<0.5,距高比0.4<β<0.5的孔洞尺寸,使得容易实现稳定性和经济性要求;拟合的开孔板屈曲系数公式误差不超过5%,具有良好的精度。

中厚板阻尼单辊驱动轧制的接触摩擦特性研究

为了发挥中厚板的单辊驱动轧制优势,对单辊驱动轧制进行改进,使用电机仅驱动下辊时,在上辊系添加阻尼。采用弹塑性有限元方法建立中厚板加阻尼式单辊驱动轧制有限元仿真分析模型,并对不同摩擦系数下的多种工况进行仿真分析。计算结果表明:接触面摩擦因数越大,材料流动速度分布不对称性、搓轧区长度、摩擦应力差值和轧制压力均增大,接触弧长无明显变化。

航空复合材料机械连接多钉双剪连接技术

本文主要探究了航空复合材料中的多钉双剪连接技术及其优化策略。使用ABAQUS有限元分析计算软件建立多钉双剪连接结构有限元模型,并分析了搭接板厚度、钉孔直径对钉载分配、极限载荷的影响。结果表明,减小搭接板厚度,可以改变各钉承载比例,并提高连接结构的极限载荷。相比于阶梯型搭接板,使用斜削型搭接板能进一步提升多钉双剪连接结构的极限载荷。改变钉孔直径同样能起到优化钉孔载荷分配和提高极限载荷的效果,在搭接板厚度一致时,将钉孔直径增加1 mm,最高可以使极限载荷提升4.81%。由此可得,在多钉双将连接中,适当的减小搭接板厚度和增加钉孔直径,对优化钉载分配和提升极限载荷有积极帮助。

车辆基地上盖全框支剪力墙结构抗震性能振动台试验研究

为充分研究厚板转换全框支剪力墙结构抗震性能,基于工程实例设计缩尺比例为1/15的抽层模型试件并进行振动台试验。通过对试件输入不同烈度的地震动激励,分析试验现象以研究结构破坏模式,进而根据试验结果探讨该类结构体系动力特性、加速度反应、楼层剪力反应及位移反应等地震响应变化规律。研究结果表明:7度(0.10 g)多遇、设防地震工况下结构处于弹性受力状态,7度(0.10 g)罕遇地震工况开始上部塔楼连梁等耗能构件逐渐屈服,结构由弹性受力状态进入弹塑性受力状态,结构自振频率下降明显,7度(0.15 g)及8度(0.20 g)罕遇地震工况下塔楼剪力墙开始屈服,转换厚板性能良好,结构自振频率下降趋于平缓,结构整体破坏机制合理且具有良好抗倒塌能力;同时高阶振型参与结构地震响应,结构顶端鞭梢效应明显;不同地震烈度下结构最大层间位移角均小于规范限值规定,表明结构可实现预定设防性能目标。最后根据试验现象及分析结果提出优化塔楼剪力墙布置、提高塔楼底部加强区剪力墙延性及重视中部、顶部楼层弯剪承载能力等设计建议。

四边连接开洞屈曲约束钢板墙简化分析模型

为简化四边连接开洞屈曲约束钢板墙结构的建模、分析和设计,提出采用等效多斜杆模型作为四边连接开洞屈曲约束钢板墙的等代模型。确定了合理的杆件数量、位置和斜杆截面面积分配比例。基于刚度和承载力等效原则给出了斜杆截面面积和等效材料强度的计算公式。利用有限元方法对四边连接开洞屈曲约束钢板墙和等效多斜杆模型进行了分析对比,验证了等效多斜杆模型的准确性。结果表明:提出的等效多斜杆模型不仅能够准确模拟四边连接开洞屈曲约束钢板墙的受力过程,还能较好地模拟开洞屈曲约束钢板墙对边缘构件的传力,结构的初始刚度、屈服承载力、荷载-位移曲线和边缘构件的内力大小与分布均符合较好,可以作为四边连接开洞屈曲约束钢板墙的等代模型进行结构分析与设计。

钢板剪力墙力学性能研究

钢板剪力墙作为新型的抗侧力体系,由于其延性系数大,滞回环饱满,内力重分布能力强等良好的抗震性能正逐步得到推广和应用.对比了薄、厚钢板剪力墙和薄腹梁的力学性能差异,对钢板剪力墙的试验成果、简化计算模型和骨架曲线进行了论述,给出了其极限承载力,屈服点位移,边框刚度和强度的有关算法,提出了初步设计方法和其应用于工程实践尚需解决的问题.

钢板剪力墙滞回性能分析与简化模型

采用壳单元分析了高厚比在100~300之间的钢板剪力墙在滞回荷载作用下的力学性能,在此基础上,提出了可用于结构体系分析的钢板剪力墙简化分析模型,即混合杆系模型,此模型避免了结构体系分析中采用壳单元模拟钢板剪力墙时的不易收敛问题,同时大大简化了分析过程.将混合杆系模型的计算结果和采用壳单元的分析结果进行对比,同时也和已有的试验结果进行对比来验证其正确性.混合杆系模型的提出为带有钢板剪力墙的结构体系弹塑性分析奠定了基础.

钢框架-钢板剪力墙结构抗震性能研究

基于等效拉杆理论,对3组不同高度的钢框架-钢板剪力墙结构进行动力时程分析,研究了结构的层间侧移角、塑性铰出现顺序和外框架与支撑架的剪力分配等指标。结果表明:设计合理的钢框架-钢板剪力墙结构符合双层抗侧力体系设计原则。钢板剪力墙进入弹塑性状态后其支撑架的刚度并不明显退化,结构在各级地震下的外框架与支撑架的剪力分配比例较为稳定。另外,其剪力分配比例受其结构失稳类别的影响,一般情况下,外框架分配的剪力随结构高度的增加而增加。

板桁梁抗扭惯性矩的计算方法

抗扭惯性矩是考察大跨度板桁梁受力性能的重要参数,但板桁梁精细化的有限元建模分析较复杂,结构模型试验成本较高,简洁可靠的计算分析方法是更好的选择。首先,针对桁架结构,基于剪切刚度相等原则,提出了考虑弦杆框架效应的桁架等效板厚度的解析表达式。其次,考虑桥面板与U肋在水平方向剪切变形的一致性,改进了正交异性板的等效板厚度的计算公式,给出了板桁梁扭转惯性矩的解析公式。最后,以实际板桁梁为例,采用精细化的有限元模型验证了该文计算方法的正确性。结果表明,提出的板桁梁抗扭惯性矩的计算方法具有较高的精度。

四边连接组合钢板剪力墙简化模型

在纯钢板墙条带模型的基础上,提出一种适用于组合墙计算的等效拉—压杆模型.拉杆考虑钢板的受拉条带区的作用,组合压杆考虑钢板在混凝土板约束作用下的受压条带区的作用.对初始缺陷和压杆的刚度系数进行参数分析,并推导理论计算公式,由计算公式和试验数据分别确立模型的骨架曲线和滞回规则.将提出的简化计算模型用于自编的FORTRAN程序中,得到简化模型的计算滞回曲线.对单跨单层的组合墙试验进行滞回曲线的计算,计算结果与实测数据符合良好,说明提出的简化计算模型以及推导的计算公式适用于组合钢板剪力墙.

钢管混凝土框架-钢板剪力墙结构滞回性能研究

钢板剪力墙具有承载力高、延性好、耗能能力强等优点,将抗震性能优越的钢板剪力墙用于钢管混凝土框架中形成钢管混凝土框架-钢板剪力墙结构体系。对这种组合结构体系和钢管混凝土框架在滞回荷载作用下的性能进行试验研究,研究结构体系的承载力、延性和耗能能力等指标,分析钢板剪力墙对结构体系的承载力和耗能能力的提高幅度;同时采用有限元软件分析结构体系的性能,有限元计算结果和试验结果吻合较好,验证有限元分析模型的正确性。研究结果表明:钢板剪力墙具有较高的承载力、良好的延性和优越的耗能能力,和钢管混凝土框架具有良好的协同工作性能,钢板剪力墙的存在显著提高结构体系的承载力和耗能能力;在该文分析的结构体系中采用混合杆系模型可以较好模拟钢板剪力墙的滞回性能,结构体系分析模型也为钢管混凝土框架-钢板剪力墙结构体系在实际工程中的应用提供参考。

带缝钢板剪力墙弹塑性简化分析模型

基于带缝钢板剪力墙的基本受力特点和变形特征,提出了一种弹塑性简化分析模型,并分别定义了模型的几何参数与非线性参数。为验证简化模型的正确性,分别对带缝钢板剪力墙以及钢框架-带缝钢板剪力墙结构进行Pushover分析。分析结果表明:简化模型计算得到的荷载-位移曲线与试验及有限元分析结果较为接近,可反映带缝钢板剪力墙的主要受力特征;简化模型可较为准确地反映协同工作时墙板对周边框架的附加作用力。

钢板剪力墙简化分析模型研究

钢板剪力墙是一种适用于高烈度区高层及超高层建筑抗震的新型抗侧力结构体系.在强震作用下,钢板剪力墙墙体将出现较大的面外变形,并沿对角线方向形成一系列的斜向拉力带,拉力带屈服进入塑性阶段承载,是典型的二维板单元非线性问题.由于墙板的二维非线性精细模型计算难度大、耗时长,需要采用合理的简化分析模型,以满足结构设计中高效性及准确性两方面的要求.本文总结和分析了近年来各国学者提出的钢板剪力墙简化分析模型,并利用ABAQUS建立了17个不同高厚比、不同宽高比的单层单跨钢板剪力墙的二维精细分析模型和5种主要简化分析模型.通过对107个模型的非线性推覆分析,广泛对比了各种简化分析模型对不同宽高比范围内的薄墙板及中厚墙板抗震性能模拟的准确性.在综合考虑分析效率及准确性的基础上,提出了不同设计范围内的钢板剪力墙结构简化分析模型的合理选择方案,并讨论了今后研究的发展方向.

梁侧锚固钢板加固混凝土梁的横向剪力传递模型

为研究梁侧锚固钢板加固钢筋混凝土梁(BSP梁)中钢-混凝土连接界面上的横向滑移对加固梁的极限承载力及变形性能的影响,将BSP梁中横向剪力传递类比于Winkler弹性地基模型,并结合已有试验和数值模拟成果,提出了可用于计算横向滑移和横向剪力传递的分段线性简化模型.从而得出了由混凝土梁和钢板抗弯刚度及螺栓连接剪切刚度计算横向滑移和横向剪力传递的实用计算方法.该简化模型的适用性得到了试验成果的检验,并可用于指导BSP梁的加固设计.

钢筋混凝土框架薄钢板组合剪力墙滞回特性有限元分析

在对薄钢板剪力墙结构试验研究的基础上,利用ADINA分析程序建立了非线性有限元滞回分析模型,具体分析了反复加载下薄钢板剪力墙构件的受力破坏特征及抗震性能。从理论分析角度,探讨了在地震区使用薄钢板剪力墙结构的可行性。模型的分析计算显示,对于钢筋混凝土框架结构,当设计的钢板长细比适宜时,在框架内填充钢板组成的薄钢板剪力墙,可显著提高结构的刚度、承载力,同时也具有较好的延性及耗能性能,其计算所得结果与试验相一致。

一种简易实用的开口剪切腹板有限元建模方法

研究含开口剪切腹板结构简易的有限元建模技术,提出当量厚度的有限元建模方法,给出内含椭圆形开口以及长方形和弧形组合开口腹板的当量厚度计算式。该计算式考虑腹板形心与开口中心不重合及开口边缘有加强件。为了验证文中提出的当量厚度有限元建模方法的正确性,采用MSC.Nastran分别对含两种开口墙腹板的盒段进行有限元建模分析,并分别与常规的网格细化的有限元建模分析结果进行比较。结果表明,所给出的当量厚度建模方法与常规网格细化的建模方法吻合很好,相对误差不大于2.0%,验证了所提出建模方法的正确性和有效性。