高层结构塑性铰分布在不同荷载模式下的求解

目前,关于pushover水平荷载模式的研究成果已经有了很多。然而,已有的研究存在如下几个局限性:1.仅选取结构能力曲线和目标位移(顶端、层间)作为结构的性态指标;2.选取的结构模型多为中低层结构。为了考察pushover方法在高层结构的应用,选取了2个高层钢筋混凝土框架剪力墙结构,以结构的塑性铰分布为性态指标,分别进行不同荷载模式下pushover分析计算,给出了各荷载模式的优劣顺序。

高层框架静力弹塑性分析

本文对静力弹塑性分析(push-over)方法的基本原理进行了总结,利用PKPM软件对一高层结构进行了弹塑性分析,得出了塑性铰分布和能力曲线。

框架结构考虑塑性区长度的静力全过程分析

本文采用三维杆系力学分析模型对钢结构框架进行分析,避免了传统的有限元方法要对构件大量划分网格进行计算而导致的计算自由度巨大,计算耗时的缺点。对于杆件单元,本文采用了一种变刚度的杆单元模型,建立了考虑塑性铰分布长度影响的构件单元刚度矩阵。在此基础上对经典的算例模型进行了静力全过程分析。

四螺栓和八螺栓外伸端板连接简化设计方法

为了推广外伸端板连接节点的应用,在塑性铰分布及等效T形件理论基础上,采用理论方法对简化的四螺栓和八螺栓连接的等效T型件进行推导分析,得到一系列简化设计公式,并通过算例拟合简化设计公式系数.经由多个算例比较表明,简化设计方法计算结果与美国LRFD以及中国JGJ82规范取得良好的一致性,且简化设计方法计算便捷,便于工程应用.该项研究成果可为外伸端板连接节点工程推广应用提供参考.

基于OpenSees的RC平面框架抗倒塌试验模拟与分析(之一)

基于OpenSees分析平台,以位移控制方法加载,对湖南大学平面框架抗倒塌试验进行非线性静力抗倒塌数值模拟,验证了OpenSees几何非线性分析方法及约束处理方法的有效性。给出梁柱构件的轴力图,分析梁、柱截面弯矩-曲率、P-M相关曲线,确定了基于变形的屈服准则,通过对模拟结果的后处理得出了平面框架的塑性铰分布及发展情况;提取梁柱单元内力,根据轴力及弯矩包络曲线考察梁柱内力变化规律。通过数值分析,深入探讨了框架结构的抗倒塌机制和抗力分布情况。

基于OpenSees的RC平面框架抗倒塌试验模拟与分析(之二)

基于Open Sees分析平台,以位移控制方法加载,对湖南大学平面框架抗倒塌试验进行非线性静力抗倒塌数值模拟,验证了Open Sees几何非线性分析方法及约束处理方法的有效性。给出梁柱构件的轴力图,分析梁、柱截面弯矩-曲率、P-M相关曲线,确定了基于变形的屈服准则,通过对模拟结果的后处理得出了平面框架的塑性铰分布及发展情况;提取梁柱单元内力,根据轴力及弯矩包络曲线考察梁柱内力变化规律。通过数值分析,深入探讨了框架结构的抗倒塌机制和抗力分布情况。

网格式框架与普通框架静力性能对比分析

网格式框架自诞生以来,展现了很好的发展态势,多所大学对其进行研究,并在多处进行工程实践,取得了良好的效果。网格式框架以其自身的优势,具备普通框架不具备的性能。对两种框架形式进行静力弹塑性有限元分析,并对两种形式顶点位移与层间位移角进行比较,发现网格式框架的顶点位移和层间位移角要普通框架小。

高耸塔台结构抗震性能及推覆模式影响分析

为明确机场高耸塔台结构抗震性能,保障高耸塔台抗震安全,有必要研究高耸塔台结构强震损伤分布以及推覆模式影响。利用反应谱和弹性时程分析方法分析了多遇地震下塔台结构的抗震性能,采用推覆分析方法研究了罕遇地震作用下高耸塔台结构的塑性发展,并分析了推覆侧向力模式及地震烈度对高耸塔台地震响应的影响。通过分析可知,多遇地震作用下塔台结构最大层间位移角满足规范限值要求;罕遇地震作用下,塔台上部悬挑层斜柱未进入塑性,而筒体剪力墙在底部和中部均出现明显刚度退化,在抗震设计时应予以加强;在塔台底部采用倒三角模式进行推覆得到的结构刚度退化最明显,在塔台中部采用4种推覆模式获得的结构刚度非常接近,在塔台上部采用实时模式进行推覆得到的结果与弹塑性时程分析结果较为接近,建议在塔台底部区域采用倒三角模式进行推覆、在塔台中部及顶部采用实时模式进行推覆。

桥梁桩基础抗冲刷能力评估

桥梁受到洪水等冲刷作用而损伤破坏的现象普遍,且桥梁冲刷现象复杂,影响因素众多。因此,评估桥梁的抗冲刷能力具有重要的工程意义。文章以某桥为研究对象,计算了土体不同深度的p-y曲线,并根据冲刷深度拟定多种冲刷状态,通过计算得出相应冲刷状态下的桥墩和桩的反应,讨论了其屈服、破坏时的情况。具体研究内容:利用流体力学理论对水流压力作用下的桥墩和桩建立冲刷力学模型;用Winkler地基梁模型模拟桩-土相互作用,并用满足非线性p-y曲线的土弹簧来代表土体的非线性行为,利用分布式塑性铰模型来模拟桩身可能发生的挠曲破坏;最后对桥墩和桩承载能力进行分析,进而对桩基础的抗冲刷能力进行评估。

基于杆系模型的单跨双层钢框架动力性能

本文采用ABAQUS软件进行了框架体系的非线性有限元分析,验证了框架体系在静力单调加载下的试验荷载-位移曲线和有限元结果吻合良好的基础上,通过对简化的框架施加低周反复荷载,获得荷载-位移滞回曲线,对比了考虑轴力作用和不考虑轴力的的框架荷载-位移滞回曲线的变化规律,考察体系的变形、应力分布和框架体系的承载、延性等抗震性能指标,通过应力分析确定体系塑性铰的分布,判断框架的屈服机制,确保在罕遇地震下结构的安全性。最后对该类框架提出了相应的设计建议,可为同类工业建筑提供参考。

土结相互作用对框架结构倒塌的影响研究

在结构的强震倒塌研究中,结构底部土体的变形会影响上部结构的非线性性能和倒塌机制。该文以一10层钢筋混凝土框架结构为例,利用纤维梁模型模拟梁、柱的非线性反应,并根据ATC-40的土体弹簧模型分别考虑软弱土、中软土、中硬土的影响。分析表明,考虑土结相互作用后,结构顶点位移变大,由此产生的结构侧移会加大结构的整体二阶效应,同时结构的变形明显集中于首层,对结构反应不利;从结构的破坏形态来看,不考虑土结相互作用,结构的破坏始于首层柱底,而考虑土结相互作用后,首层柱顶首先屈服破坏,在上部结构塑性性能未充分发挥前,结构底层发生倒塌破坏,结构的抗倒塌能力降低。

采用纤维梁单元分析钢-混凝土组合结构地震反应的原理

通过大型通用有限元程序MSC.MARC(2005r2)二次开发将纤维截面模型和基于位移的无滑移分布塑性铰梁单元相结合,得到了一种用于钢-混凝土组合结构地震反应分析的纤维梁单元。该单元在兼顾模型的准确性、通用性以及高效性的同时,具有较优的求解效率、数值稳定性以及前后处理速度。根据工程中常用组合截面的特点提出了组合截面的定义方式及其纤维离散过程,并给出了截面本构关系的求解流程。分析了混凝土、钢材以及钢筋三种材料的单轴本构关系,混凝土材料模型能反映普通、高强以及约束混凝土的不同力学特性,并在已有的考虑单次加卸载强度退化模型的基础上发展了能够考虑多次加卸载强度退化行为的混凝土滞回准则,从而使模型更符合地震作用下组合构件中混凝土材料的实际复杂非线性行为,钢材和钢筋模型能较合理地考虑往复荷载作用下的包兴格效应。