超大地震作用下基于直接设计法的基础隔震结构抗震性能分析——以2023年土耳其地震为例

2023年2月6日土耳其发生了7.8级地震,其破坏力远超一般地震,造成了大量建筑物发生严重破坏甚至倒塌。通过对部分台站地震记录所进行的反应谱分析初步表明,该次土耳其地震的强度远远超出了目前中国抗震规范所规定的最高设防标准。因此,基于中国规范设计的基础隔震结构在该次土耳其地震作用下能否保持良好的抗震性能亟待研究。基于以上分析,该文选取采用了铅芯橡胶隔震支座的6层、8层和10层基础隔震结构为研究对象,将各结构简化为集中质量的多自由度串联模型,并使用《建筑隔震设计标准》(GB/T 51408-2021)提出的直接设计法进行了结构设计。以土耳其地震的部分台站记录作为输入激励,同时作为对比选择了22条规范9度罕遇等级的普通远场地震开展了广泛的参数研究。研究结果表明:基于中国抗震规范最高设防等级的基础隔震结构在规范9度罕遇地震作用下,结构的安全性和正常使用功能能够得到有效保证;在该次土耳其地震作用下,有相当部分情况的基础隔震结构会发生严重破坏甚至倒塌,结构变形和楼层加速度响应远超一般的常规地震;增大隔震系统周期能够有效降低上部结构变形、楼层加速度和隔震层变形;增大隔震系统屈重比虽然可以在一定程度上控制上部结构变形和隔震层变形,但是对于楼层加速度的控制是不利的。

面向工业造型设计的产品设计定位方法研究

针对传统的设计定位对市场、用户等人文因素不能量化处理,需求分析结果不能满足后续工业造型设计要求,该文综合决策论方法、设计风格的语义描述方法,在产品设计定位中融入用户偏好等心理因素,以及市场变化等动态因素,以基于市场调查的市场细分的目标市场从上向下驱动和基于用户数据库的自下而上的数据驱动方式结合的方式,使产品市场定位更为准确、实用,后续设计所需的产品描述更为完备。同时根据该方法,构建了相应的软件系统,为更系统地将设计学方法知识与计算机系统结合,创造实用的CAID系统创造了条件。

公立医院绩效工资分配公平性方法研究

公立医院绩效工资分配的公平性是调动医务人员积极性、建立公益性绩效分配体系的关键。分类设计绩效工资、计分法确定各类群体的差距、处理好医护差距、群体内别差距、改革收支结余计提绩效工资的核算方式等综合方法能够体现分配的公平性。

无刷直流电机的性能分析

在对电机进行设计的过程中主要是运用传统的场路耦合法,但这种方法会使所设计的无刷直流电机的磁路计算不准确,使用ANSYS公司的Maxwell电机设计软件可以避免这个问题,并完成对无刷直流电机的性能分析与优化。首先用该软件中的Rmxprt模块所包含的磁路法进行电机模型的确立,并对其中永磁体充磁厚度和气隙长度等数据对电机本体所造成的性能影响进行分析;然后再利用基于有限元法的Maxwell软件的2D单元对所生成的电机本体的完成电磁场仿真,同时对电机进行更为完整的性能分析;最后整理两者所得结果实现对电机最终的优化设计。

车用液冷机壳电机定子绕组热性能直接设计法

电动汽车驱动电机极力追求高密度轻量小型化,不断推进电机的冷却散热与热传导技术的进步与发展。为此,开展车用驱动电机的电-磁-热一体化设计方法研究,通过构建一种工程化定子热路模型提出了定子绕组热性能直接设计法及其关键热参数,并直接融入电磁设计中,强化热性能设计的同时也弥补了传统电磁设计热负荷AJ值评估热性能的缺陷。通过快速评估电机的热传导能力和绕组温升,可评估比较不同设计方案的热性能,得到电-磁-热一体化设计的最佳解决方案,从而提升电机持续运行的输出转矩。采用定子绕组热性能直接设计法,改进设计了一台液冷机壳车用永磁同步驱动电机样机,显著降低了定子绕组温升。样机温升试验验证了定子绕组热性能直接设计法及其关键热参数评估热性能的有效性。

公立医院绩效工资分配设计及效果评价

绩效工资事关医院各个群体的切身利益,是医院管理的重中之重。笔者用"直接比例法"作为绩效工资分配的工具,首先阐述了公立医院核算收入与核算支出的归集;其次分类设计了临床、医技、门诊等科室普通医护人员以及科室管理人员、院领导、行政管理人员的绩效工资分配方法;然后从经济效益、工作效率及工作量、收入结构优化、公益性等方面对新绩效工资实施效果进行评价,并分析了直接比例法的优缺点,希望对医院管理实践提供一些理论上的参考。

一种高动态性能数字DC-DC算法建模与芯片设计

降压型DC-DC模块在手机、笔记本等便携式设备中应用极其广泛,它能给基带芯片提供不随负载变化的稳定电压,使整个设备正常工作。随着消费电子的发展,复杂的功能转换导致基带芯片负载的快速变化,因而要求电源芯片有更好的动态性能。采用直接数字法对DC-DC进行建模,利用根轨迹与开环波特图来联合设计补偿函数,并设计新的电路结构,将整个算法压缩至一个周期内完成,仿真达到良好的动态响应。最后以手机基带芯片供电这一应用为背景,采用UMC0.18μm工艺,完成了全部芯片设计,其工作频率为1MHz,输入电压变化范围为3.3V到2.4V,输出电压为1.25V,纹波小于0.5%,负载变化范围为50mA到800mA,电压稳定时间小于140μs。

基础隔震结构基于等效阻尼比的静力弹塑性分析

随着《建筑隔震设计标准》的颁布,工程界需要一种更简单实用且具备一定工程精度的隔震结构性能评估方法。通过改进FEMA440中等效阻尼比的计算公式并引入隔震弹塑性反应谱作为需求谱,提出了一种隔震结构静力弹塑性分析方法。以《建筑隔震设计标准》提出的直接设计法设计的基础隔震结构为对象,利用所提方法对其进行强震下的抗震性能评估,并与动力弹塑性分析结果作对比。研究结果表明,所提出的方法与动力弹塑性分析方法求得的性能参数基本吻合,且能够较好地预测结构塑性铰的发展趋势。此方法简化了分析流程,操作简单且能满足工程精度,有利于隔震技术在实际工程中的推广应用。

基于课程集群思想表现技法教学模式初探

基于课程集群思想的表现技法教学模式主要是运用"课程集群"的思想,将创新设计思维、设计造型方法、设计美学、人机工程学、设计心理学等相关学科内容贯穿进表现技法课堂教学内容中,目的是纠正目前理工类工业设计学生重效果、轻表达;重技法、轻思维的认识误区,并为"课程集群"在理工类工业设计表现技法教学改革中的应用提供了参考思路。

基于性能的隔震结构直接设计方法研究

对隔震结构提出以中震弹性为基准设防目标的性能化设计方法,并通过引入结构性能系数φ调整同一震级下不同性能设防目标之间的关系;提出通过迭代计算确定隔震层的水平等效刚度和等效阻尼比的方法,并通过两种不同的初值进行迭代方法的验证;对比了隔震结构采用直接设计法和传统的两阶段分部设计法的内力和配筋结果。研究表明,提出的设计方法可通过引入结构性能系数φ调整同一震级下不同地震作用效应的组合以适应不同的性能设计目标;相比较传统的两阶段分部设计法,上部结构随隔震层的平动改变了构件之间的地震作用分配方式,减轻了中梁的受扭现象,使上部构件的受力更加合理。

基于直接设计法的基础隔震结构抗震性能评估

新颁布的GB/T 51408—2021《建筑隔震设计标准》针对隔震结构的设计提出了直接设计法,对于基于直接设计法所设计的隔震结构,有必要研究隔震系统力学性能参数对于隔震结构地震响应特征及失效模式的影响。以铅芯橡胶隔震支座(LRB)基础隔震结构为研究对象,采用两自由度体系的简化模型,基于直接设计法和振型分解反应谱法推导了LRB隔震系统力学性能参数与上部结构地震作用和隔震层最大水平变形之间的简化计算式,探讨了LRB隔震系统的不同力学性能参数对采用直接设计法设计的隔震结构在罕遇地震和极罕遇地震作用下的地震响应特性及失效模式的影响,给出满足GB/T 51408—2021《建筑隔震设计标准》的隔震系统力学性能参数的合理区间。并通过设计算例评估了基于直接设计法设计的LRB基础隔震结构的抗震性能,验证了所确定的隔震系统力学性能参数合理区间的有效性,结果表明上部结构延性系数和隔震支座最大水平变形均满足GB/T 51408—2021的要求。

钢框架-网格墙结构分析与设计

网格墙结构是将钢板墙网格化得到的一种新型抗侧力体系,具有抗震性能好、焊接工作量小、构件加工和运输方便、施工安装便捷等优势,符合当前大力发展装配式钢结构的政策要求。目前对网格墙结构的研究主要集中在力学性能方面,但其在实际工程设计中尚未得到应用。为探索其在实际工程中应用的可行性,以兰州新区保障性住房建设项目(二期)9号楼的钢框架-钢板剪力墙结构为背景,采用钢框架-网格墙结构进行了结构布置与设计,在YJK和MIDAS/Gen软件中建立了结构计算模型,并在相同技术参数和荷载条件下进行了整体结构分析、构件承载力验算以及关键节点设计与分析。在YJK和MIDAS/Gen中对钢框架-网格墙结构进行弹性分析,得到结构的整体指标,并与原钢框架-钢板剪力墙结构的整体指标进行对比,结果表明:钢框架-网格墙结构抗侧力构件沿平面、立面布置规则,两种软件所得各项指标比较接近且均满足JGJ 99-2015《高层民用建筑钢结构技术规程》和GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》的要求,虽然其抗侧刚度略低于钢框架-钢板剪力墙结构,但钢网格墙的用钢量和焊接工程量均低于相应的钢板剪力墙。对构件承载力进行验算时,由于钢网格墙T型钢构件计算长度算法尚不明确,无法采用一阶弹性分析法进行构件稳定性计算,因而采用直接分析法对构件进行了验算,考虑整体初始缺陷和构件初始缺陷,进行各荷载组合下的非线性分析,结果表明:所有钢构件的强度应力比均小于1.0,构件承载力满足GB 50017-2017《钢结构设计标准》要求。鱼尾板作为T型钢与边缘构件间的连接构件,对钢网格墙耗能性能的发挥至关重要,为确保连接的可靠性,对鱼尾板的力学性能进行深入分析,在有限元软件ABAQUS中建立该钢网格墙的3层局部子结构精细化有限元模型,施加荷载包络组合作用下的柱顶内力、梁上荷载以及各层柱顶侧向位移后进行分析,结果表明,在设计荷载下鱼尾板、T型钢构件、边缘构件均不出现屈服,继续侧向加载至鱼尾板出现屈服时,此时大部分T型钢构件、梁端以及底层柱脚受压侧早已经出现截面屈服,满足“强节点、弱构件”的设计要求。

多级地震作用下LRB隔震多层结构抗震性能分析

随着GB 18036—2015《中国地震动参数区划图》中引入了极罕遇地震作用、GB/T 51408—2021《建筑隔震设计标准》中提出了基于直接设计法的隔震结构设计理念以及《基于保持建筑正常使用功能的抗震技术导则(报批稿)》中对保证结构正常使用功能提出了相应指标,有必要对基于直接设计法的基础隔震结构在设防、罕遇和极罕遇地震等多级地震作用下能否保证安全性及正常使用功能展开研究。将基础隔震结构简化为集中质量的多自由度体系并采用直接设计法完成结构设计,采用非线性时程分析方法研究上部结构自振周期、水平侧向刚度竖向分布及隔震系统力学性能参数对基础隔震结构在多级地震作用下安全性和正常使用功能的影响规律。研究结果表明:上部结构自振周期和隔震系统屈重比的变化对于基础隔震结构在设防和罕遇地震作用下的安全性及正常使用功能有较大的影响;极罕遇地震作用下基于直接设计法的基础隔震结构基本能够满足保证结构安全性的要求,但是同等条件下增大上部结构自振周期、减小隔震系统周期和屈重比均会对保证结构安全性带来不利影响;在隔震层与基坑挡墙发生碰撞的情况下基础隔震结构将难以保证安全性和正常使用功能,因此为有效降低基础隔震结构在极罕遇地震作用下与周边基坑挡墙发生碰撞,同时也避免过大的隔离空间,建议隔离缝的宽度取为罕遇地震作用下隔震层水平变形值的两倍。

干拌直投胶粉改性沥青混合料DRAC-13级配优化设计

为优化干拌直投胶粉改性沥青混合料(Dry Mixed Direct Casting Rubber Powder Modified Asphalt Concrete, DRAC)级配,基于骨架密实降噪沥青路面(Skeleton Dense Quite Pavement, SDQP)混合料设计方法确定DRAC-13级配范围,选择3组级配分别确定最佳油石比及检测其路用性能,并铺筑工程应用试验段。结果表明:采用SDQP方法设计的DRAC-13的3组级配总体路用性能良好,经综合比选确定综合性能最优的DRAC-13级配中值作为试验段应用级配;试验段性能指标远优于交工验收标准,通车3年后仍保持较好路用性能;与交通运输部公路科学研究院所提出的ARHM13(D)级配范围相比,DRAC-13级配中增加了2.36 mm~4.75 mm和4.75 mm~9.5 mm之间集料含量,降低了0.075 mm通过率。