摇摆桁架-钢框架结构的刚度比需求及地震响应分析

摇摆墙体系作为一种具有良好工程应用前景的新型结构形式被越来越多的工程人员所接受,但其自重大、易开裂、增大结构质量等问题一直困扰着广大科研人员。考虑到传统的摇摆墙体系的诸多不足,该文提出了摇摆桁架-钢框架体系,并对摇摆桁架的设计方法进行了探索与研究,给出了基于需求刚度比的设计建议。基于小、中、大震作用下的时程分析,对耗能构件的能量耗散以及累积位移延性进行了分析,研究了摇摆桁架-钢框架体系塑性铰形成过程以及结构的地震失效模式。结果表明,采用摇摆桁架-钢框架体系能显著改善、优化和控制钢框架结构的地震失效模式,提高结构的抗震性能。摇摆桁架体系作为-种新型摇摆结构,其功能可恢复性明显高于传统的抗震设计结构。

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。

基于刚度需求设计的轻型消能摇摆架减震性态分析

根据不同层数框架结构的的刚度需求,以控制结构一阶模态下的层间位移集中系数为性能目标,设计轻型消能摇摆架并基于性能的损伤指标对结构进行性态分析。对带有摇摆架4层、8层和12层的RC框架分别在近场有脉冲、近场无脉冲和远场地震动作用下结构进行动力时程分析,确定结构刚度需求与层数的关系,然后据此针对6层RC框架设计轻型摇摆架(LRF)和自复位耗能支撑(SCED),基于OpenSees在近场有脉冲和无脉冲地震动多遇、设防和罕遇水平下进行非线性动力时程分析。与原结构相比,加入自复位消能摇摆架后,结构的损伤状态得到明显的改善,损伤分布更加均匀,有效地降低了结构的位移响应和残余位移。

基于附加刚度屈曲约束支撑减震设计方法

本文主要对带耗能型屈曲约束支撑结构的设计方法进行研究分析,推导了带该种耗能器结构基于刚度需求的设计方法。该方法通过建立非减震结构及减震结构的单自由度体系,基于目标位移推导结构在目标变形下的附加弹性刚度需求,该方法须首先求得非减震结构在相应地震作用下的位移反应,计算结构各楼层的层间刚度,通过反应谱理论,推导相应刚度需求的计算式。

可变后缘弯度机翼柔性蒙皮的刚度需求分析

建立了柔性蒙皮在气动载荷作用下的变形分析方法.翼型压力分布计算采用面元法,结构分析采用有限元方法.在此基础上,计算了柔性蒙皮在气动载荷作用下的变形情况以及变形对气动力的影响.数值结果表明:后缘部分的柔性蒙皮在气动载荷作用下被"吸"成鼓包形状;同时,翼型上表面压力在"鼓包"位置出现比较大的变化.采用Jacobs的蒙皮形变准则(蒙皮的最大形变量小于弦长的0.1%),计算和分析了可变形后缘弯度机翼对柔性蒙皮的刚度要求.计算结果表明:对于可变后缘弯度机翼而言,增大蒙皮弯曲刚度和拉伸刚度的比值可以减小蒙皮结构对拉伸刚度的要求.柔性蒙皮的最大形变量是随着其拉伸刚度的降低而增加,但增加的幅度取决于蒙皮弯曲刚度的大小;当蒙皮弯曲刚度大于某个值时,蒙皮的变形量由弯曲刚度来控制,拉伸刚度不在起作用,这对柔性蒙皮的结构设计具有重要的指导意义.

近场脉冲型地震作用下复合自复位结构刚度需求的谱分析

复合自复位结构利用摇摆机制和耗能机制控制结构层间位移集中程度的同时降低其层间位移角响应,将损伤集中于可更换的次体系（摇摆部件）中从而使主体系（框架结构）可以快速恢复使用功能。为分析其刚度需求与动力响应之间的关系,提出了拓展的复合自复位结构的双梁模型,将主体系和次体系分别简化为剪切梁和底部带有弹性转动约束的弯曲梁,其动力特征由剪弯刚度比α和弯曲梁底部转动约束刚度比Rf两个无量纲参数决定。通过求解动力方程得到该体系振型和振型转角的闭合解,进而得到体系的广义层间位移角谱和层间位移集中系数谱的计算公式。由简化脉冲模型得到近场破裂的方向性效应引起的双向脉冲和滑冲效应引起的单向脉冲。在这两种近场脉冲作用下分析了参数α和Rf对该体系广义层间位移角谱和层间位移集中系数谱的影响。分析表明,当1≤α≤5和0〈Rf≤5时，该体系可以有效且稳定地控制中低层框架结构的层间位移程度并降低层间位移角响应；广义层问位移角谱和层间位移集中系数谱作为量化刚度需求和控制目标的工具可以初步实现该体系的性能化设计。

复杂多塔连体高层结构受力特点和设计思路

近年来,随着建筑专业需求的增加,多塔连体高层结构越来越多,在特定条件下,强连体结构是必须选择的连体结构形式。对于复杂多塔强连体结构,刚度是选择连体结构形式的根本依据,包括单体结构的刚度、连接体结构的刚度以及整体结构的刚度。结构设计应根据刚度的需求选择合适的连体部位、连接体结构类型和连接方式,不应盲目追求提高刚度。分析了连体高层结构的受力特点,提出连体高层结构设计的关键问题和设计思路,并以一个四塔高位连体实际工程为例,从整体结构布置、连接体设计、连接体与塔楼连接的复杂节点设计、抗震性能化设计、结构全生命周期分析等多方面总结复杂多塔连体高层结构设计的技术难点和设计对策。

对2015版公路钢结构桥梁设计规范若干条文的理解与思考

通过对比中日几本钢结构设计规范,对受压加劲肋刚柔性判断、弯剪复合应力、角焊缝计算长度及钢箱梁隔板需求刚度等内容,总结出设计中对新版《公路钢结构桥梁设计规范》(JTGD60—2015)(以下简称“规范”)的几点体会,供设计人员在实际工程中参考使用。