框架-核心筒结构外框刚度贡献的直接计算法与间接评估法

针对框架-核心筒结构体系抗震设计,提出2种新的评估外框刚度贡献的方法:直接计算法和间接评估法。前者通过施加侧向荷载直接计算核心筒抗侧刚度和整体结构的抗侧刚度,通过差值比例得到外框刚度贡献率;后者则通过一个新的结构指标“二阶平动周期比”来间接反映外框刚度的贡献率,通过理想案例研究了影响“二阶平动周期比”数值的相关因素和基本规律。选择8个实际工程案例,分别采用2种方法对其外框刚度贡献进行了评价,并对2种方法评价结果的相关性进行研究。对比显示,2种方法得到的结果基本一致,能够相互印证。在此基础上,将框架-核心筒结构外框刚度贡献分为较低、中等和较大3个区间,并分别给出对应的指标数值范围。对2个实际工程采用不同种方法进行外框刚度评估,并对其抗震性能进行验证,结果表明,采用文中方法能够更加合理评价框架-核心筒外框刚度贡献,形成更加科学的抗震设计。

盾构隧道实测土压力分布规律及影响因素研究

以大量现场实测土压力为基础,分析了影响盾构隧道衬砌土压力的一些主要因素,总结出不同地层地铁盾构隧道长期稳定土压力的分布规律,并探讨了盾构施工期土压力随时空的变化情况。研究得出,地下水位高低对稳定土压力大小及分布影响较大;作用在管片上的长期土压力大小与地层衬砌刚度系数有关,当地层衬砌刚度系数为1.5时,管片竖向及水平土压力都较小;盾构施工期临时荷载对管片土压力影响不可忽视,无论是黏土地层还是砂土地层,大的注浆压力及注浆率将导致作用在管片上的稳定土压力分布不均;管片土压力可按时空分为4个阶段,拼装阶段、同步注浆阶段、浆液凝固阶段及后期稳定阶段,其中同步注浆阶段管片周边最大土压力为稳定阶段的2~3倍。

环梁式圆钢管约束H型钢混凝土柱-钢梁节点的抗震性能

设计了一种环梁式圆钢管约束H型钢混凝土柱-钢梁节点,并建立了该试件的全尺寸三维有限元分析模型,计算得到了此类节点试件的滞回曲线、骨架曲线及破坏模式,经与试验结果进行对比,两者吻合良好.在此基础上,对试件进行有限元变参数分析,考察了轴压比、混凝土强度、梁柱线刚度等对试件抗震受力性能的影响,同时提出了一种改进型梁端削弱翼缘的节点形式.结果表明:随轴压比增大,试件的耗能及延性性能明显下降;混凝土强度的变化对试件滞回性能影响不大;当保持柱截面不变,仅变换钢梁尺寸时,节点的承载力、延性及抗震耗能性能均随梁-柱线刚度比的增大而显著增大;而当保持钢梁截面不变,仅改变柱内型钢含钢率时,节点抗震受力性能随梁-柱线刚度比的变化并不明显;改进的梁端翼缘削弱形式的试件可在不明显降低其承载力及耗能性能的情况下,将塑性铰外移至距节点区较远的地方,从而更好地保护节点区.上述研究结论可为此类新型节点的应用提供理论基础.

梁柱线刚度比对框架内力和侧移影响的分析

文章针对两层两跨混凝土框架结构和具体的作用荷载,采用分层法和D值法进行了一阶线性分析。在忽略梁柱轴向和剪切变形情况下,系统地探讨了梁柱线刚度比对混凝土框架结构内力和侧移的影响规律,为混凝土框架结构工程设计中梁柱线刚度比的合理选择提供参考。

钢-混凝土组合框架强柱弱梁设计方法研究

针对"5.12"汶川大地震中大多数钢筋混凝土框架结构出现了大量的柱铰破坏机制而不是梁铰破坏机制的问题,2010版抗震规范提高了框架结构强柱弱梁的柱端弯矩增大系数。对于常见的由钢管混凝土柱和钢-混凝土组合梁组成的组合框架结构,规范中没有给出相应的方法来实现强柱弱梁。根据组合框架的受力特点,采用Pushover分析方法,对组合梁-方钢管混凝土柱框架结构的破坏模式进行研究,讨论了柱和梁极限弯矩比与梁柱线刚度比对结构屈服机制的影响;结果表明,采用RC框架弹性内力调整的方法,不足以真正实现强柱弱梁的屈服机制。并初步建议了实现组合梁-钢管混凝土框架结构强柱弱梁的设计公式,为组合框架结构的设计提供参考。

不等线刚度比、非对称荷载作用下框架结构的稳定

工程中大多框架结构都具有非等梁柱刚度比且处于非对称荷载的作用下。利用矩阵位移法推导了不等梁柱线刚度比、非对称荷载作用下框架结构适应性稳定方程、讨论了结构的临界荷载和长度因数的变化规律,并给出了将框架结构离散为杆系结构的条件。补充了文献[1]对非对称荷载和刚度考虑的不足。

传统界面处理的子结构拟动力试验误差分析

通常认为对于梁柱线刚度比非常大的结构,采用传统的界面处理方法(不考虑界面信息传递或仅考虑界面倾覆力矩)误差会非常小。本文对梁柱线刚度比为33.2的钢框架结构(剪切结构),进行基于Open SEES的传统界面处理子结构拟动力试验的模拟,以时程分析的结果作为精确值来对比分析,发现即使梁柱线刚度比很大剪切模型的时候仍然存在较大的误差。我们必须要考虑界面信息的传递,来减小误差提高试验的精度。

Seismic performance of steel reinforced ultra high-strength concrete composite frame joints

To investigate the seismic performance of a composite frame comprised of steel reinforced ultra high-strength concrete （SRUHSC） columns and steel reinforced concrete （SRC） beams, six interior frame joint specimens were designed and tested under low cyclically lateral load. The effects of the axial load ratio and volumetric stirrup ratio were studied on the characteristics of the frame joint performance including crack pattern, failure mode, ductility, energy dissipation capacity, strength degradation and rigidity degradation. It was found that all joint specimens behaved in a ductile manner with flexural-shear failure in the joint core region while plastic hinges appeared at the beam ends. The ductility and energy absorption capacity of joints increased as the axial load ratio decreased and the volumetric stirIup ratio increased. The displacement ductility coefficient and equivalent damping coefficient of the joints fell between the corresponding coefficients of the steel reinforced concrete （SRC） frame joint and RC frame joint. The axial load ratio and volumetric stirrup ratio have less influence on the strength degradation and more influence on the stiffness degradation. The stiffness of the joint degrades more significantly for a low volumetric stirrup ratio and high axial load ratio. The characteristics obtained from the SRUHSC composite frame joint specimens with better seismic performance may be a useful reference in future engineering applications.

预加轴力下内置加劲环K型管节点抗冲击性能有限元模拟

采用有限元软件Abaqus建立了主管一端固定一端滑动,支管铰接,同时对主管和支管预先施加轴力的内置加劲环K型管节点有限元分析模型.研究采用内置加劲环的加强方法对遭受横向冲击荷载作用的K型管节点抗冲击性能的影响.分析结果表明:加劲环的存在显著减小了主管的局部凹陷和主支管相贯线处凹陷变形;增大了主支管的线刚度比,使支管变形增大;同时加劲环的加强作用对节点的最终能量耗散影响很小.

装配式钢筋混凝土盖梁计算分析

为计算装配式连续结构盖梁内力,结合某(3×20)m连续T梁桥实例,采用桥梁分析软件《Dr.Bridge.3.6》建立盖梁有限元模型,并进行了内力分析,根据计算结果,结合规范进行盖梁极限承载能力抗弯验算,对类似工程具有借鉴意义。

不等跨连续梁截面尺寸的优化

分析了不同截面对梁结构内力、截面设计的影响,针对不等跨连续梁提出最优线刚度比的概念,并通过PKPM结构设计软件计算出不同截面下梁的框架内力,对比分析出梁的的最优线刚度比,以期达到不等跨连续梁截面尺寸的优化。

单跨斜支承梁内力的影响因素分析

近年来随着高等级公路、城市道路和立交枢纽的快速发展,斜弯桥结构得以广泛的应用。为此,基于工程实例,对单跨斜支承梁的理论基础、内力影响因素进行了分析,并针对各种受力分析建立了统一的表达式,旨在促进该结构的进一步推广应用。

新型结构梁柱节点在当前项目中应用的有限元分析研究

目前行业内高架库结构形式存在高支模施工难度大、建筑施工周期长、工程造价高等诸多问题,我们现提出一种目前已在烟草行业项目中应用广泛的技术解决方案即大跨度混合结构框架体系,且采用有限元对这种结构梁柱节点进行分析得出一些有益的建议。

楼板参与作用对RC框架结构抗倒塌能力影响

通过Pushover方法,评估了楼板参与作用对RC框架结构整体承载力和变形能力的影响。结果表明,由于楼板增加了梁柱线刚度比及梁的受压区面积,这一抗弯刚度贡献提高了结构的超强系数和延性系数。"超配"的板筋虽有利于提高结构的超强系数,但降低了结构的变形能力。因此,在进行框架梁设计时,应恰当地考虑楼板的刚度贡献及减小有效翼缘宽度内板筋的作用,以使结构获得更好的抗倒塌能力。

悬臂组合梁大挠度弯曲的挠度分析

目前,在两种材料组合梁弯曲变形研究中,通常假设两子梁轴线的挠度相等,然而,实际情况并非如此。基于梁的大挠度弯曲理论,分别研究了悬臂非连接叠梁和悬臂完全连接组合梁在端部力偶作用下的弯曲,考察了两子梁轴线的挠度,揭示了子梁轴线挠度的差异。结果表明:组合梁小挠度弯曲的两子梁挠度相等,而对于组合梁的大挠度弯曲,两子梁挠度并不相等;子梁自由端处的挠度差随着端部弯曲力偶的增加而增加,随着子梁刚度比的增加而减少。并且,对于悬臂非连接叠梁,其下部子梁的挠度大于上部子梁的挠度,而对于悬臂完全连接组合梁,其下部子梁的挠度小于上部子梁的挠度。

混凝土柱-波纹钢板混凝土组合梁节点抗震性能研究

基于课题组研发的外包波纹钢板混凝土组合梁,提出了一种新型混凝土柱-波纹钢板混凝土组合梁连接节点形式,并进行了该类节点试件的低周往复荷载加载试验,对该类节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、延性与耗能、变形组成成分与变化规律进行了研究。结果表明:试件最终在梁端理想塑性铰区发生弯曲破坏,实现了塑性铰外移,滞回性能较好,具有良好的延性与耗能性能,梁塑性变形引起的层间位移达到68%。通过有限元软件对低周往复荷载作用下节点的受力性能进行模拟,结合试验结果验证了有限元模型的有效性,并建立混凝土柱-外包钢混凝土组合梁节点模型进行对比分析,进一步通过改变梁柱线刚度比探究节点的破坏模式,所得的梁柱线刚度比值可为工程设计提供参考。

关于剪力墙连梁中若干问题的探讨

本文针对连梁设计中令人棘手的连梁超筋问题,先从框架进行理论分析,得出结论,后利用有限元软件分析剪力墙,进而把框架的结论逐步推广到剪力墙结构中。本文给了连梁超筋问题一个合理的解释,系统研究了连梁内力、剪压比与梁墙刚度比的关系,提出了一些连梁的设计建议供设计人员参考。

框架-核心筒结构的框架内力调整方法对比研究

在框架-核心筒结构的抗震设计中,作为二道防线的外框架部分,需要对其内力进行调整,但我国相关标准在调整方法和调整要求上存在差别,使得设计具有一定程度的不确定性。基于对我国JGJ 3—2010、CECS 230:2008和美国IBC 2000等标准规定的分析和解读,分别从适用范围、调整对象、双重抗侧力体系划分、框架合理刚度、内力重分布等5个方面,对比分析基于基底剪力或最大框架楼层剪力调整方法和基于楼层剪力调整方法的不同。以一实际结构为例,通过弹塑性分析和振动台试验研究了不同调整方法对各部分设计的影响。结果表明:可采用外框架和核心筒承担的剪力比例或者整体刚度分析方法来界定其是否为双重抗侧力体系;外框架与核心筒互为二道防线,在设计时,需对其承载力和刚度协调匹配,对承载力可采用基于楼层剪力的调整方法,调整对象除剪力和弯矩外也应包括轴力,两者的最小分担比例之和为100%,框架最小和最大分担比例分别为20%和80%,对于两者间的刚度匹配关系,可采用广义刚度特征值和刚度比参数来评价,其合理取值范围分别为1~3和0.2~0.9。

斜齿圆柱齿轮啮合刚度波动的变化规律研究

运用有限元方法计算了不同参数斜齿轮副的啮合刚度及其波动值,总结了啮合刚度波动的变化规律。计算与分析结果表明,当齿轮参数改变时,重合度是影响啮合刚度波动大小的主要因素。当端面重合度或轴向重合度为整数时,接触线长度在啮合过程中保持不变,同时啮合刚度波动会出现极小值。该结论可以用来指导齿轮传动参数的优化选取。

远场静水压力作用下深埋隧道双层叠合衬砌合理组合形式及力学变形特性研究

针对深埋长大隧道传统复合式衬砌结构在遭遇高水头地下水威胁的问题,研究了双层叠合衬砌方案,该方案采用“结构一分为二、两道防水设防”的设计理念,既能克服大体积混凝土施工的困难,又可以解决二次衬砌结构渗漏水的弊病。文章以青岛地铁1号线过海隧道为工程依托,借助ANSYS有限元计算软件,对双层叠合衬砌的合理组合形式及力学变形特性进行了分析,结果表明:叠合衬砌内力分配与内外层结构刚度比有关,刚度越大则内力越大,当内外层结构刚度比为0.716时,t_(A)=0.95 m和t_(B)=0.85 m为最优叠合衬砌厚度组合;隧道结构各控制截面的风险排序为仰拱>拱脚>拱顶;叠合衬砌在外水压力作用下,内外层衬砌变形是相互协调的,仰拱结构变形对刚度比、外水压力量值均较拱顶、侧墙更为敏感;叠合衬砌组合形式是受结构承载力控制而不是受变形控制;最优叠合衬砌组合在外水压力小于1.2 MPa时,结构安全性同样受承载力控制。