空间结构静力稳定分析与评定的特征刚度法

为了直观反映稳定分析中结构整体性态的变化,解决荷载-位移曲线特征点的选取问题,提出特征刚度概念并导出计算公式,证明了特征刚度为零可以作为极值型屈曲结构稳定性临界状态的判定依据;结合增量累积的荷载功和结构特征位移,提出结构静力分析的全过程特征曲线,采用该曲线分析结构受载全过程中整体刚度的变化.选取一个K6型网壳和一个会议中心屋盖网壳,采用特征刚度法进行静力稳定分析,分析结果表明:计算得到的结构失稳临界荷载与基于单点荷载-位移曲线所得结果相同;相对于传统的单点荷载-位移曲线,特征曲线不依赖于结构特征点的选取,且形态稳定,可以直观反映结构整体刚度的特征.

砖混组合结构特征刚度系数对混凝土墙数量的影响

根据砌体墙钢筋混凝土墙组合结构的受力特点,提出了在地震作用下混凝土剪力墙合理数量的计算公式,公式中混凝土墙数量的取值参数的主要影响因素为:场地特征周期、抗震设防烈度、弹性层间位移角限值、组合结构特征刚度系数、非承重墙的自振周期折减系数等。并针对刚度特征系数这一主要影响因素,给出混凝土剪力墙合理数量计算公式中混凝土墙数量的取值参数在不同抗震等级、不同场地类别和设计分组的情况下的取值表。算例表明方法简单实用,可用于地震区此类组合结构的初步设计阶段。

连续超大跨悬索桥的刚度特征

为了解不同结构参数对连续超大跨悬索桥的影响,对重力刚度法进行了推广,研究了连续超大跨悬索桥体系的静力刚度特征.考虑主塔抗弯刚度和主缆弹性伸长,导出了多跨悬索桥挠度的计算公式,探讨了悬索桥跨数对重力刚度分布和最大挠度的影响,以及中间塔抗弯刚度对挠度的影响.结果表明,跨数和中间塔抗弯刚度对连续超大跨悬索桥的重力刚度和最大挠度有显著影响.

增设抗震墙加固单跨框架时刚度特征值的讨论

为了研究增设抗震墙加固既有单跨框架时需设墙体的合理数量,以单跨框架的层数及刚度特征值为参数,采用解析方法,讨论了加固前后原框架地震剪力变化.结果表明:在选取最优刚度特征值的情况下,当总层数n=4时,原框架结构第4层抗剪承载力缺口为3.4%～4.4%;当总层数n=8时,原框架结构第8层抗剪承载力缺口为11.7%～12.8%;当总层数n=12时,原框架结构第12层抗剪承载力缺口为14.4%～15.7%、第11层抗剪承载力缺口为4.3%～5.2%.由此可得,原框架顶部楼层进行加固不可避免、原框架总层数越多顶部需加固的楼层数越多且相应楼层框架抗剪承载力缺口越大、最优刚度特征值为1.0～1.2等.

刚度特征值对框架-剪力墙结构抗震性能的影响研究

刚度特征值是影响框架-剪力墙结构受力状态和变形特征的主要参数,本文采用有限元软件SATWE对不同刚度特征值的8个框架-剪力墙结构模型进行了分析计算,研究了在地震作用下刚度特征值对框架-剪力墙结构抗震性能的影响,并给出了确定框架-剪力墙结构合理剪力墙数量的刚度特征值建议值。

刚度特征值对框架剪力墙结构等效地震荷载计算的影响

文章根据框架-剪力墙结构的特点,以作用倒三角形水平分布荷载的等截面弯剪悬臂杆的侧移曲线作为其初始侧移模式,利用弹塑性反应谱计算等效地震荷载。对一个18层钢筋混凝土框架-剪力墙进行了基于不同刚度特征值的等效地震荷载的计算,最后讨论了结构刚度特征值对等效地震总剪力和楼层地震剪力的影响。

结构刚度特征系数对砌体墙—钢筋混凝土墙组合结构受力性能及位移特性的影响

根据砌体墙—钢筋混凝土墙组合结构的受力特点,对不同结构刚度特征系数的组合结构进行了定性分析,同时,对组合结构进行非线性动力时程分析及静力非线性分析,进一步阐明了结构刚度特征系数对砌体墙—钢筋混凝土墙组合结构受力性能及位移特性的影响。

基于多指标的不同刚度特征值RC框剪结构抗震性能评估

基于性能的抗震设计可以根据建筑物重要程度及用途确定抗震设防目标及抗震设防标准,而“安全”与“经济”是建筑结构设计中不可回避的主要矛盾并且直接影响结构的性能。以RC框架-剪力墙结构作为研究对象,设计一系列刚度特征值不同的RC框剪结构进行动力时程分析,比较不同结构的破坏模式,计算不同结构安全性指标、经济性指标、综合性指标并分析不同指标与刚度特征值的关系。根据分析结果,为框剪结构定量评估提供参考。

框剪结构刚度特征系数及其计算

分析了框剪结构的受力特点,介绍了决定框剪结构中剪力墙数量的刚度特征系数λ的简单计算方法。

具随机边界约束刚度的结构振动特征值

利用摄动法,将随机的微分方程和边界条件化为一系列的确定性微分方程和边界条件.运用有限元离散方法,推导了统计特征值的摄动近似表达,用算例对本文方法进行了说明.

钢结构装配式住宅承重保温一体化墙体抗侧刚度研究

为探讨承重保温一体化墙体中保温芯材对墙体抗侧刚度的贡献,在综合考虑芯材泡沫混凝土对钢框架影响的基础上,基于等效斜压杆理论,采用能量守恒原理推导了承重保温一体化墙体结构的抗侧刚度计算公式,比较了折算系数法和特征刚度参数法两类计算斜压杆宽度的方法。结果表明:引入修正系数和折减系数后,折算系数法的计算结果与试验结果吻合较好,可以用于承重保温一体化墙体抗侧刚度的计算。

框架-核心筒组合结构体系在选型中的刚度规律

根据外围框架柱与核心筒间框架连梁的不同连接方式可划分为4种不同类型结构,对这4种不同类型的结构抗侧刚度进行了解析和归纳,对其基本周期、框架剪力、核心筒基底弯矩分别进行了对比,给出了各力学特性指标的相对关系计算公式,通过实际工程的反应谱分析进行了验证。将这4种结构类型与带加强层的框架-核心筒结构类型进行类比,提出了5种类型的框架-核心筒组合结构体系的统一刚度特性参数,并给出了合理的取值范围。在上述分析基础上,通过实际工程算例重点讨论了组合楼盖的组合作用和加强方式对结构体系刚度的影响。所得的刚度规律可用于高层结构初步设计阶段的结构选型。

密肋复合墙体刚度退化全过程分析

密肋复合墙是密肋壁板结构体系的主要抗侧力构件,复合墙在荷载作用下的刚度退化规律是研究密肋结构体系抗震性能的基础性问题之一.由1/2比例密肋复合墙体低周反复荷载试验,得出了复合墙各个特征点刚度和从加荷到破坏全过程的三阶段刚度退化规律,分析了轴压比等因素对复合墙刚度退化的影响,即轴压比越大,剪跨比、外框架截面及配筋、肋柱(梁)数量及配筋越小,刚度退化速度越快,反之则越慢;同时给出了复合墙刚度退化曲线指数表达式和各变形阶段的退化系数表.讨论了改善施工工艺、采用纤维填充材料等延缓复合墙刚度退化速度的方法,为密肋壁板结构体系的工程应用提供了参考.

结构性黏土的原位刚度衰减规律及数学表征

湛江组黏土作为一种高强度、高灵敏度的结构性土,其力学特性易受取样扰动的影响。通过在典型结构性黏土地层中开展自钻旁压试验(SBPT)和地震扁铲试验(SDMT),获取了土体原位剪切模量−剪应变衰减曲线(G-γ曲线),并采用Stokoe模型表征其归一化刚度衰减性状。结果表明:通过SDMT测得的地震波波速Vs计算了小应变剪切模量G_(0),基于SBPT结果的非线性分析推导出土体的切线剪切模量G_(t),结合G_(0)和G_(t)进而获取了完整的原位刚度衰减曲线;不同深度处的土体原位剪切模量G随剪应变γ增加均呈双曲线形的衰减规律,证明结构性黏土的力学性能具有非线性特征;随着土层深度增加,结构性黏土的原位刚度参数在γ≤10^(−3)%条件下呈增大趋势,在γ>1%条件下几乎不变;归一化的原位G-γ曲线与Stokoe模型计算结果基本吻合,说明采用Stokoe模型能够准确、合理地描述土体原位刚度衰减特征。该研究可为湛江组黏土地层的岩土工程建设提供设计参数,也可为类似地层的刚度分析提供参考。

钢框架双钢板内填混凝土组合剪力墙刚度匹配研究

内填混凝土双钢板组合剪力墙结构是一种新型的抗侧力体系,为了研究钢框架和组合剪力墙的刚度匹配,应用ABAQUS有限元软件分析了三层组合剪力墙在倒三角荷载作用下的滞回性能,通过改变组合剪力墙的跨度和厚度,得到不同的刚度特征值,分析刚度特征值取值对框架及组合剪力墙受力的影响,得到最佳的刚度特征值范围。根据刚度特征值取值范围,得到组合剪力墙墙厚计算公式。分析结果表明,刚度特征值是影响钢框架组合剪力墙结构受力状态和变形特征的主要因素,当刚度特征值取值在1.43-3.27时,钢框架和组合剪力墙刚度比较匹配,结构的受力状态较好。

框架-剪力墙双重抗侧力体系柱计算长度系数研究

针对框架-剪力墙双重抗侧力体系,通过刚度特征值综合反映框架与剪力墙的侧向刚度,考察其对框架剪力分担率与屈曲荷载的影响。建立了高度为48 m、72 m、96 m和120 m四个计算模型,分别采用有限元法和简化方法计算结构的屈曲荷载与框架柱的计算长度系数。刚度特征值可以综合反映框架与剪力墙相对刚度以及结构高度的影响,特征刚度值越大,框架分担的剪力也随之增大。框架屈曲荷载修正系数γ可以用于定量表征框架受到剪力墙侧向支撑作用强弱的程度,γ随着结构高度增大迅速减小。当框架-剪力墙高度较大时,其框架部分的屈曲荷载可能低于相应纯框架的屈曲荷载,说明此时框架部分为剪力墙提供了侧向支撑。计算结果表明:对于纯框架,按结构标准层分段加载有限元分析得到柱的计算长度系数在各标准层范围内保持不变,且各标准层之间差异不大;基于同层柱相互支援的修正《钢结构设计标准》法,得到柱的计算长度系数与分段加载有限元分析的结果较为接近,两者误差为−9.5%~14.2%。框架-剪力墙柱的计算长度系数介于无侧移框架与有侧移框架之间;随着结构高度增大,其值与纯框架的计算结果逐渐接近;修正《钢结构设计标准》法得到的计算长度系数与分段加载有限元分析的结果较为接近。由于柱的轴力随楼层高度增大逐渐减小,根据欧拉公式计算得到柱的计算长度系数不断增大,说明逐层加载有限元模型在确定柱计算长度系数方面存在局限性。该文方法可供框架-剪力墙双重抗侧力体系确定框架柱计算长度系数时参考。

框架-剪力墙结构弹塑性地震剪力分配分析

基于背景工程,构建考虑协同工作机制的平面分析结构模型,分别对3组不同刚度特征值的框架-剪力墙结构展开参数分析,对框架剪力与结构基底剪力的比值进行定量分析研究,总结弹塑性状态下结构的内力分配机制.针对设计过程中是否对框架剪力进行调整,建立2类分析模型,探讨了剪力调整对结构配筋、罕遇地震下结构性能以及结构抗倒塌能力的影响.结果表明,现行规范规定的剪力调整对框架-剪力墙抗震性能的影响较小,且调整方案对强柱弱梁的设计原则存在不利影响.结构设计过程中,在保证强柱弱梁和塑性铰转动能力的前提下可不必采取剪力调整措施.

格构拱结构动力响应评估的改进模态推覆分析法

静力推覆分析方法广泛应用于多高层结构在水平地震作用下的抗震性能评估,但将此方法直接应用于竖向地震作用下结构水平和竖向变形耦合显著的大跨度格构拱结构时,计算精度较差.引入结构静力稳定分析的特征刚度参数,提出了一种改进的模态推覆分析(IMPA)方法,通过第一阶段的模态推覆分析建立基于特征刚度的等效单自由度(ESDOF)体系;将各阶ESDOF的动力时程按振型组合进行第二阶段推覆分析,推导出推覆荷载公式;通过两阶段的推覆分析求解结构整体的动力响应.采用IMPA方法对某大跨度格构拱结构分别在硬土和软土场地若干条竖向地震波激励下的动力响应进行分析,与时程分析方法进行对比,计算结果表明:节点竖向位移和单元最不利应力的变化趋势基本一致,平均误差分别为10.5%和33.2%,计算耗时仅约为时程分析法的25%;随着竖向振型截取阶数的增加,IMPA方法的计算精度也相应提高.

多高层结构的鞭梢效应研究

对具有突出物的多层框架和框剪结构建立了力学模型,探讨了结构产生鞭梢效应的原因,并推导了突出物顶部振型位移和主体顶部振型位移的比值公式。通过实例分析发现,突出物的质量和刚度都影响着突出物鞭梢效应的强弱,特征刚度值是框架-剪力墙结构产生鞭梢效应的另一个重要影响因素。因此可通过适当调整结构的刚度或质量分布使突出物的频率与整体结构的频率的差值增大,对框架-剪力墙结构还可以调整特征刚度比值来减小鞭梢效应。

组合框架-核心筒结构地震反应初步规律研究

对外部由钢管混凝土柱和钢-混凝土组合梁组成的组合框架,内部为RC核心筒的305个组合框架-核心筒结构进行了弹性地震反应的参数分析,初步探讨了外框架梁、柱截面、核心筒厚度及楼层数变化对结构变形性能和外框架剪力的影响规律.研究了结构刚度特征值对最大层间位移角位置和外框架楼层最大剪力位置的影响规律.结果表明:对于该结构模型,单独增大柱截面对减小结构位移反应效果不明显,同时增大梁、柱尺寸或核心筒厚度均可有效降低结构的弹性位移反应.随着核心筒厚度的增加,外框架承担的剪力和剪力分担率减小,在结构中上部减小比率较大.结构最大层间变形和框架剪力起控制作用的是中上部楼层.