柔性连接填充墙RC框架结构非线性有限元分析

为了研究橡胶作为新型柔性连接材料对填充墙钢筋混凝土(RC)框架结构抗震性能的影响,在7榀1/2缩尺填充墙RC框架结构低周反复加载试验的基础上,采用DIANA有限元软件分析了填充墙与框架之间的连接方式、砌块材料、柔性连接材料以及砂浆强度对填充墙RC框架结构抗震性能的影响。结果表明:与刚性连接相比,以橡胶作为新型柔性连接材料,能减缓结构的强度和刚度退化,极大降低结构的破坏程度,显著提高结构的抗震性能;高弹性橡胶和高阻尼橡胶作为柔性连接材料均表现出优异的抗震性能,而聚苯板(EPS)作为柔性连接材料的抗震性能要比橡胶差;刚性连接方式下不同砌块材料对结构抗震性能影响很大,当使用强度较高的砌块材料时建议采用柔性连接方式以减弱墙-框相互作用;合理降低砂浆的强度等级,可以改变填充墙的破坏模式,对抗震有利。

地震模拟模型实验中RC结构非线性性态模拟研究

在小比例尺钢筋混凝土结构模型地震模拟实验中,模型与原型间材料力学性能完全相似很难满足,致使难以正确模拟原型结构的非线性性态。依据普通混凝土和微粒混凝土力学性能实验,从动态相似的观点出发,建立原型与模型的等效动态相似关系,据此可在地震模拟模型实验中对原型结构的非线性性态进行动态模拟。通过地震模拟实验的数值模拟及反应偏差分析,验证此动态模拟实验方法的有效性。此外,小比例尺钢筋混凝土结构模型设计中通过调整配筋率、配箍率或者截面有效高度、箍筋间距等,对微粒混凝土和配筋的相似性协调进行考虑。通过简单的构件试验验证这种模型设计方法的有效性。这样,小比例尺钢筋混凝土模型将能很好地模拟原型结构的非线性性态。

近场地震动对我国RC框架结构地震响应影响分析

近场地震常含有丰富的脉冲成分,其短时间内产生的冲击效应会对近场地区建筑结构造成严重破坏。钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架结构在我国城镇地区应用较多,为此应开展近场地震动对我国框架结构地震响应影响研究。基于近期记录较为完整的土耳其M 7.8级地震,筛选出近场脉冲型和非脉冲型两类地震动各2条作为输入,并对比分析了4条地震动加速度反应谱的形状特征;按8度设防设计并建立了4、7、10层三个不同周期的RC框架结构有限元分析模型,利用现有试验结果验证了该模型的准确性;采用非线性动力时程分析方法,通过比较地震加速度反应谱、结构层间位移角、结构耗能和梁、柱构件利用率等指标,从结构整体到构件层面综合分析了这两类地震动对框架结构地震响应的影响。研究结果表明:所选的脉冲型地震动加速度反应谱平台段较长且双峰和多峰特性明显,非脉冲型地震动加速度反应谱的单峰特性明显;在这两类地震动作用下,短周期结构整体响应以及梁、柱构件的破坏程度均与地震加速度反应谱值呈正相关性;而对于中和长周期结构,相比较非脉冲型地震动,脉冲型地震动作用下会造成加速度反应谱值小,而结构整体响应以及梁、柱构件的破坏程度较大的现象。因此,对该类结构进行抗震设计时应充分考虑近场地震动脉冲效应的影响。

RC框架结构梁板柱空间协同工作效应非线性仿真分析

针对RC框架结构梁板柱空间协同工作效应的非线性仿真分析问题,提出了建立在三维实体退化虚拟层合单元理论基础上同时考虑结构双重非线性的空间分析计算方法;先利用该方法及其程序对一RC空间框架单柱失效倒塌试验含其梁板柱空间协同工作效应进行了全过程分析,所得结果与试验实测吻合良好。据此,再以一典型的两层钢筋混凝土框架结构为例,给出了考虑梁板柱协同工作的结构空间效应和空间破坏形态的计算分析结果。分析研究表明,为考虑梁板柱空间协同工作效应的RC框架结构非线性仿真分析提供了一种合理有效的途径,计算方法具有很好的适用性。

半刚接钢框架内填暗竖缝RC墙结构基于性态的地震易损性分析

半刚接钢框架内填暗竖缝RC墙结构(简称PSRCW)是一种具有优良抗震性能的新型组合结构,非常适合高烈度地震区使用。以拟建在四川地区一幢5层PSRCW结构为例,考虑型钢、钢筋、及混凝土材料力学性能不确定性因素的影响,利用拉丁超立方抽样方法建立了80个PSRCW结构样本。通过选取汶川地震中四川境内实测的80条地震记录来反映地震记录的不确定性,并同80个PSRCW结构样本进行随机组合。采用非线性时程分析方法获得了80对PSRCW结构-地震动样本集的最大层间位移角响应,结合已定义的结构性态水平,建立了以地面峰值加速度(PGA)、第1周期谱加速度(SA)、地面峰值速度(PGV)、及地震动输入能量(EI)表征的5层PSRCW算例在不同性态水平的地震易损性曲线,并进行了抗震性能评估,为今后此类结构的震害预测提供参考。

考虑多种非线性变形的RC框架单元模型

提出一种钢筋混凝土框架结构弹塑性地震反应分析的杆件单元模型 ,着重介绍节点滑移子单元和剪切子单元的柔度矩阵的建立过程 .该单元模型把框架结构构件 ,由分布弹塑性梁子单元、节点滑移子单元和剪切子单元等 3个在节点上串联的子单元组成 .这两个子单元模型能够分别考虑纵向钢筋在节点内的粘结滑移 ,构件关键受力区域的剪切变形随复杂加载历史的变化过程 .该法从子单元柔度矩阵的计算到单元刚度矩阵的建立过程 ,力学概念明确 ,大大简化多种变形成分和复杂加载历史下 ,构件单元刚度矩阵的建立过程 。

具非线性传染率染病年龄结构SIR流行病模型渐近分析

研究了一类具非线性传染率染病年龄结构SIR流行病传播的数学模型的动力学性态,得到了疾病绝灭和持续生存的阈值条件———基本再生数.当基本再生数小于或等于1时,仅存在无病平衡点,且在其小于1的情况下,无病平衡点全局渐近稳定,疾病将逐渐消除;当基本再生数大于1时,存在不稳定的无病平衡点和唯一的局部渐近稳定的地方病平衡点,疾病将持续存在.本文的结论包含了相应常微分方程模型已有的相关结论.

一种新型免充气车轮的非线性有限元分析

文中介绍了一种新型免充气车轮的结构与原理,并基于车轮与材料的非线性特性建立了车轮的非线性有限元模型。建模时充分考虑了车轮聚氨酯材料与橡胶材料的超弹性,聚氨酯材料采用Yeoh本构模型,橡胶材料采用Mooney-Rivlin本构模型。分析了下沉量对车轮接地位置1、位置2处的接地性态的影响,具体包括接地印迹、法向应力分布与最大法向应力值。接地位置1、位置2的力学差异是车轮稳态滚动中产生振动的原因,并通过稳态滚动仿真得到了验证。

考虑空间约束的钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)组合中节点非线性有限元分析

借助ABAQUS有限元分析软件,对4类"梁贯通"式RCS组合梁柱中节点进行三维非线性有限元分析。对单元类型的选取、材料模型的定义、模型求解等数值模拟技术进行研究。研究表明,通过合理设置参数,ABAQUS有限元软件能够模拟RCS梁柱节点在静力荷载作用下的性能,与试验结果吻合较好。重点研究了考虑楼板、纵横梁构件空间约束作用对RCS组合节点受力性能的影响,比较分析轴压比、混凝土强度、楼板宽度、型钢梁腹板厚度等参数对RCS组合节点受力性能的影响,并提出相关的结构设计建议。

框架结构加层后的非线性动力分析

钢筋混凝土框架结构采用轻钢结构加层后,结构的动力性能将发生较大变化,需要对加层后的整体结构进行分析。通过对3种结构(即无加层的原钢筋混凝土框架结构、用钢结构加层后的整体结构、钢结构加层并设置阻尼器的结构),选用地震持时为12 s,地震最大加速度为220 gal,分别进行了地震反应时程分析计算。结果表明,设置阻尼器的比未设置阻尼器的轻钢加层结构的顶层位移和加速度都在显著减小。阻尼器的设置,可增加结构的耗能能力以及减小顶部层间位移,从而达到对结构振动控制的目的。

基于ABAQUS某RC框架结构抗连续倒塌性能分析

为了研究RC框架结构的抗连续性倒塌性能,以12层框架结构为例,采用ABAQUS有限元分析软件建立整体纤维模型,通过4种失效模式下结构的加速度响应、位移响应及抗连续性倒塌承载力方面综合对比分析,探讨RC框架结构的整体抗连续性倒塌性能。结果表明:4种工况下RC框架结构的竖向位移影响范围均随楼层的增高而增大;结构高层部位加速度脉冲效应较大但影响持时较短,低层部位加速度响应脉冲效应较小但影响持时较长;不同失效工况下RC框架结构均经过稳定变形、失稳和倒塌3个阶段;影响RC框架结构抗连续性倒塌性能的主要因素为首层中柱失效工况,并在此基础上提出通过减小中部柱距、增加中柱截面尺寸、增加中柱赘余传力途径等措施来提高RC框架结构的整体抗连续性倒塌性能。

市场波动时序中的非线性动力学性态

本文用混沌动力学的方法,从市场结构相关性角度,研究市场波动时序的内在性态,主要讨论了非线性相关类型的市场波动状态的发生、发展及相互转化问题,简要地论述了具有简单关系的非线性相关模型所反映的复杂动力学行为特点。这种研究,对从一个全新的角度去理解和探讨市场结构及市场波动现象,有着重要的意义。

RC框架-剪力墙结构的弹塑性时程分析

目的为简化计算过程,提出钢筋混凝土框架-剪力墙结构的宏观力学模型,考虑剪力墙边柱对扭转的贡献,对框-剪结构进行非线性分析.方法在这一宏观模型中,对钢筋混凝土框架-剪力墙整体结构采用杆系-层模型,混凝土柱和剪力墙采用简化的宏观有限元模型,对钢筋混凝土中的钢筋和混凝土采用不同的恢复力模型进行模拟,结构的反应通过时程分析法获得,并与偏心结构的振动台试验结果进行对比.结果当结构的多数构件的破坏并不十分严重时,整个结构表现出很好的弹性性质,当结构多数构件已经产生一定程度的破坏,且个别构件破坏严重时,整个结构的非线性性质表现明显.计算的钢筋混凝土框剪结构的弹塑性地震反应与试验值符合较好.结论证明了笔者方法是简单而有效的.且结构的偏心将使结构产生扭转,这将使结构的角柱的负担加重,因此,在结构的非线性分析中应充分考虑偏心结构在地震动作用下的扭转效应.

含多分层损伤的先进复合材料格栅加筋圆柱壳(AGS)的热-机耦合非线性屈曲分析

采用基于复合材料一阶剪切理论的有限元法研究了含多分层损伤的先进复合材料格栅加筋(AGS)板壳结构的热-机耦合屈曲性态,在屈曲分析中考虑了材料热物理、力学性质与温度相关特性和分层损伤处的上子板、下子板的接触效应。同时在分层前缘采用了位移约束条件以保证分层区域的各子板的变形相容要求。通过一含多分层损伤的典型复合材料格栅(AGS)圆柱壳结构算例分析,讨论了在热-机耦合作用下分层大小、个数和分层位置对该结构屈曲性态的影响。结果表明:复合材料格栅(AGS)圆柱壳结构具有较强的抗热屈曲的能力和良好的损伤容限性。该文提出的方法和所得结论将对AGS结构的热-机耦合屈曲能力的预测和损伤容限设计具有一定参考价值。

变化截面复合材料箱型结构后屈曲性态分析

采用以大变形板壳理论为基础的非线性有限元分析方法 ,对复合材料盒段的屈曲、后屈曲性态、应力分布及破坏过程作了比较详尽的研究 .通过对 4种典型截面盒段结构的分析计算 ,指出了线性屈曲理论的局限性和采用非线性理论对研究实际结构屈曲性态和破坏载荷的必要性 .同时讨论了箱型盒段中腹板的布置。

汶川地震中某RC框架结构的震害分析与模拟

2008年5月12日,四川省汶川县发生里氏8.0级地震,造成了巨大的人员伤亡以及工程结构震害。本文基于江油市某RC框架结构的震害调查,分析了该框架结果出现底层"薄弱层"和"强梁弱柱"的破坏机制的主要原因。采用该框架结构附近三个台站的主震加速度记录作为输入开展了非线性地震反应分析。研究表明,填充墙的竖向不均匀布置改变了框架的抗侧刚度分布,造成底层薄弱层的破坏现象。底层柱子的轴压比相对较大,塑性变形能力及耗能能力相对较差,使得底层柱的变形量更容易达到其塑性变形极限而发生破坏。由于现浇楼板对梁刚度和抗弯承载力的增强,框架结构很难出现规范中"强柱弱梁"的破坏机制。结构基本周期对应的加速度反应谱值是决定结构地震反应的主要参数,基本周期加速度反应谱值的增加会导致结构塑性铰的迅速发展,造成结构出现柱铰机构而整体失稳倒塌。建议设计框架结构时,尽量避免填充墙的不均匀布置。适当增加底层柱的截面面积和配筋率,降低轴压比以保证良好的延性。梁端负向抗弯承载力计算时采用T型截面,并考虑一定范围内楼板配筋的影响。

基于地震动参数的RC框架结构易损性分析

以某典型的12层钢筋混凝土框架结构作为研究对象,研究基于非线性动力时程分析和地震动参数的RC框架结构易损性分析方法。首先采用静力pushover分析判定结构薄弱层,并确定结构性能(capacity)参数;然后应用非线性动力时程分析估计结构地震反应,研究以峰值加速度和基本周期加速度反应谱作为地震动参数结构反应的不确定性,并进一步分析结构地震需求(demand)参数与地震动参数的关系;在此基础上,分别建立该结构基于峰值加速度和加速度反应谱的易损性曲线,通过考虑场地条件对地震动特性的影响,研究场地条件对结构易损性的影响,结果表明不同场地条件下的结构易损性曲线有一定差异。应用本文方法,根据新一代地震区划图或地震安全性评价确定的地震动参数,可以直接估计结构在未来地震中出现不同破坏的概率,这在结构的抗震性能评估和地震损失预测中有一定意义。

含分层损伤的复合材料格栅(AGS)板的非线性热屈曲分析

采用基于复合材料一阶剪切效应理论的有限元法分别研究了含分层损伤的复合材料层合光板、单向加筋板和格栅加筋(AGS)板的热屈曲性态。在分析中考虑材料热物理性质与温度相关特性,同时在分层前缘采用了位移约束条件以保证分层区域的各子板的变形相容要求。3种结构的典型算例分析和结果的比较表明,复合材料格栅(AGS)板具有很强的抗热屈曲的能力,但是,分层损伤将使其临界温度降低,同时还会导致热屈曲的模态发生改变。本文中提出的方法和所得结论对AGS结构的热承载能力预测和损伤容限设计将具有参考价值。

不同设防标准RC框架结构基于易损性分析的抗震性能评估

借助非线性动力时程分析,对严格按照规范Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ度设计的5个三跨6层钢筋混凝土框架结构开展易损性分析,建立了基于峰值加速度的易损性曲线。从易损性的角度对不同设防标准RC框架结构的抗震性能做了定量评价,并探讨了设防标准对RC框架结构易损性的影响。分析表明,对应于设防小震、中震及大震水平的峰值加速度,结构"小震不坏"、"中震可修"和"大震不倒"的失效概率均在18%以内,可认为结构满足三水准的性态控制目标。随着结构设防标准的提高,其易损性随之降低,相同峰值加速度对应的各个破坏状态的超越概率均有所降低。此外,将框架结构的设防烈度提高1度,其"大震不倒"的失效概率会明显减小。而将框架结构的设防烈度降低1度,其"大震不倒"的失效概率会显著增加,最高可达4倍。

基于位移的RC框架结构抗震设计研究

简要介绍了基于位移的抗震设计的理论及设计方法,应用基于性能的抗震设计思想,结合我国现行建筑抗震设计规范,分别按三种不同的性能水准对一3层RC框架结构进行了“小、中、大”三类地震作用水准下的基于位移的抗震设计,并用非线性时程法对结构反应进行了分析,同时与谱加速度法作了比较。