考虑填充墙的RC框架结构性能指标限值确定方法

填充墙钢筋混凝土(RC)框架结构是我国应用最为广泛的结构形式之一,而我国规范中给出的此类结构性能指标限值并未充分考虑填充墙对整体结构破坏状态的影响。遵循我国规范中对结构破坏状态的定义原则,提出基于构件破坏率的填充墙RC框架结构性能指标限值确定方法,为此类结构破坏状态与工程需求参数对应关系的研究提供新的思路。以典型结构为例建立数值分析模型,采用该文方法计算考虑填充墙的RC框架结构性能指标限值,并与不考虑填充墙的“纯框架”限值进行了对比分析。相较于“纯框架指标”,该文指标完好、轻微破坏、中等破坏和严重破坏四个破坏状态的层间位移角上限值均更小,其中,完好状态的上限值为1/832,远小于规范中规定的弹性层间位移角限值1/550,说明判定填充墙RC框架结构的破坏状态时,直接应用规范限值会低估结构的破坏程度。

基于代理模型估值不确定度的昂贵多目标优化问题研究

针对代理模型辅助的多目标优化算法中个体不确定度之间相互冲突的问题,本文提出个体每个目标估值不确定的填充准则,同时,为了减少训练模型消耗的计算资源,提出基于非支配排序的样本选择算法。为了验证该算法的可行性,采用DTLZ和WFG测试函数进行测试,得出结果与近些年发表5种具有代表性的同类型算法进行对比,结果说明该算法可以有效的解决昂贵高维高目标优化问题。

考虑非结构构件的木结构古建筑抗震性能研究综述

木结构古建筑是我国文物建筑的主体,它以木材为主要承重构件,具有深厚的历史文化价值。本文根据已有研究,从结构试验、数值模拟、抗震性能评估方法 3个方面,总结了含有隔墙、隔扇、雀替等非结构构件的古木建筑抗震性能研究现状。研究表明,非结构构件可以限制榫卯节点拔榫,改善节点受力,不同程度提高结构的强度、刚度和耗能能力,降低了结构在地震作用下坍塌的概率。最后结合我国木结构古建筑的研究现状以及与其他国家的研究差异,给出了未来木结构古建筑抗震性能的可能研究方向。

近场爆炸下波纹双钢板混凝土组合墙板的损伤破坏及抗爆性能

相对于传统的钢筋混凝土墙板和平面双钢板-混凝土组合墙板(profiled double-skin composite wall,PDSCW),波纹双钢板-混凝土组合墙板(concrete-infilled double steel corrugatedplate wall,CDSCW)具有更高的轴向抗压承载力、更大的侧向抗弯刚度以及良好的抗冲击和抗震性能,在船舶和军事领域有广阔的应用前景。制作2种CDSCW试件,通过近场爆炸试验对比分析了2种试件的损伤模式及动态响应;采用ANSYS/LS-DYNA软件建立了CDSCW和PDSCW的有限元模型,研究了近场爆炸下2种混凝土组合墙板的损伤机理和爆炸响应,并与试验结果进行对比分析;分析了混凝土厚度、钢板厚度、药量对CDSCW抗爆性能的影响。结果表明:近场爆炸作用下,相较于PDSCW,相同混凝土方量和尺寸(长、宽)的CDSCW具有更大的抗弯刚度、更强的抗变形能力以及更优的抗爆性能;增加波纹深度能有效提高CDSCW的抗爆性能,可为抗爆构件设计和相关工程研究提供参考。

圆中空夹层不锈钢管水泥砂浆短柱轴压性能研究

海洋工程平台塔架结构中,圆形截面中空双钢管是主要受力构件,工程界十分关注其受压性能和耐腐蚀性能。为研究圆中空夹层不锈钢管水泥砂浆短柱的轴压力学性能,以外不锈钢管壁厚、内碳素钢管直径和是否含夹层水泥砂浆为试验变量,共设计了12个短柱试件。分析各试件的破坏情况、荷载-位移曲线、承载力、变形能力及应变特征,研究不同变量对极限承载力的影响规律。结果表明:试件破坏形态为外钢管端部或中部局部屈曲破坏;随着不锈钢管壁厚的增大,试件的轴压承载力近似呈线性增长;夹层水泥砂浆对试件力学性能影响较大,可有效提高试件承载力,抑制外不锈钢管的变形,提高试件延性;对于含夹层水泥砂浆的试件,承载力随空心率增大而减小,不含夹层水泥砂浆的试件,承载力随空心率增大而增大。根据国内外规范以及相关学者提出的理论公式,计算了试件的极限承载力,并与试验承载力进行了对比分析,给出了设计建议。

胜利油田稠油油藏开发技术进展

针对胜利油田不同类型稠油油藏的地质特点及开发矛盾,形成了一套较为完善的稠油油藏开发技术系列,并取得了显著的开发效果。从各项技术的理论基础和矿场应用2个方面,总结了不同类型稠油油藏开发技术进展。对于高轮次吞吐后的稠油油藏,基于非达西渗流理论,形成了井网加密技术;对于敏感性稠油油藏,形成了近热远防理论,降低了水敏对开发的不利影响;对于特超稠油油藏,通过HDCS技术的协同降黏、膨胀增能作用,解决了“注不进、采不出”的开发难题;对于低效水驱稠油油藏,通过转蒸汽驱,达到加密角井流线、水井流线逆向的目的,从而提高该类油藏的采收率;对于深层稠油油藏,以气热协同保热强热、热剂协同接替助驱、气剂协同均衡热前缘的协同增效作用机理认识为基础,形成了多元热复合驱油理论,实现了深层稠油的有效动用;对于薄层稠油油藏,通过热+水平井复合开发模式,提高了油藏的吸汽能力和动用范围;对于浅薄层超稠油油藏,通过HDNS技术增能降黏扩波及,实现了该类油藏的高效开发。胜利油田稠油油藏开发技术系列的应用,为胜利油田稠油效益开发、绿色开发提供了技术支撑。

胡尖山油田浅层C2油藏剩余油定量表征及成果应用

胡尖山油田浅层C2油藏历经20年的开发,已进入双高开发阶段,因此,对剩余油分布规律的认识有待于进一步深化。本次研究主要借助剩余油测井新技术及油藏数值模拟开展老区剩余油定量表征技术攻关,实现剩余油描述由定性向定量转变,不断提高剩余油预测精准率。明确了研究区剩余油富集三大主控因素:(1)受沉积韵律及底水锥进影响,剩余油在油井周围呈倒三角分布;(2)水驱较均匀,剩余油主要富集在油藏边部、水驱未波及区和套破井周围;(3)微构造高点控制了剩余油的分布,剩余油主要分布在构造较高部位[1]。根据剩余油分布规律,充分利用储层韵律特征及隔夹层的发育情况,对研究区进行加密侧钻调整部署,试验区取得了良好的效果,研究区最终采收率提高2.0%,为同类油藏的后期加密侧钻调整提供了一定的借鉴作用。

考虑填充墙力学贡献的规范RC框架办公楼抗震韧性评价

提升建筑结构的抗震韧性是当前工程界抗震减灾的核心任务,根据现代规范设计的钢筋混凝土框架尽管具有较高的抗倒塌安全储备,但其韧性能力并不明确。既有研究在量化结构抗震韧性时,均仅采用结构构件的地震响应作为输入,忽略了非结构构件对整体结构地震响应的影响。针对上述问题,该文根据规范最低要求,设计一栋六层钢筋混凝土框架办公楼,并对其抗震韧性进行评价,明确了该办公楼的抗震韧性与《建筑抗震韧性评价标准》中建议的韧性目标的差距,揭示各类构件对结构韧性的影响。对比研究了填充墙力学贡献对办公楼抗震韧性的影响。研究结果表明:该六层框架办公楼的修复费用主要来源于填充墙和暖通类设备的修复工作,而修复时间主要由结构构件和填充墙的修复时间组成。填充墙的力学贡献会提高该办公楼的抗震韧性,减少结构构件和位移型非结构构件的修复费用和时间约50%,但对加速度型非结构构件的影响较小。

半刚接钢框架内填实体RC墙结构的地震易损性能评估

为评估半刚接钢框架内填实体RC墙结构(PSRCW)的地震易损性能及倒塌储备能力,考虑层数和抗震设防烈度影响合理设计了4个PSRCW结构基准算例,采用Latin超立方抽样方法考虑型钢、混凝土、钢筋等材料力学性能及内填RC墙体厚度几何尺寸的随机性,拓展为4组共计160个PSRCW算例.通过合理选取40条汶川地区实测地震记录,与每组40个PSRCW结构样本随机组合,构成了4组40个地震-结构样本对,通过弹塑性时程分析方法确定了PSRCW结构在“弹性极限”“完全运行”“运行”“生命安全”“接近倒塌”“倒塌”性态下的地震易损性曲线,并进行了抗震性能评估,量化了PSRCW结构的倒塌储备能力.分析结果表明:PSRCW结构的倒塌安全储备系数在3.0~4.3之间,具有良好的抗地震倒塌能力.

柔性连接填充墙RC框架抗连续倒塌性能研究

为了研究柔性连接填充墙钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架的抗连续倒塌性能,用ABAQUS建立了纯框架、刚性和柔性连接填充墙框架的有限元模型,并验证了建模方法的可靠性。对比了刚性与柔性连接填充墙对RC框架抗连续倒塌性能的影响,研究了墙-框连接刚度、拉结筋设置情况、构造柱数量和类型、砌块和砂浆强度对柔性连接填充墙RC框架连续倒塌抗力的影响。结果表明:柔性连接填充墙RC框架的连续倒塌抗力和延性更好;墙-框间填充高弹性材料、增加构造柱数量、提高砂浆强度有利于提高柔性连接填充墙RC框架抗连续倒塌的峰值承载力和极限承载力;墙-框间填充常规填缝材料、设置Ⅱ型构造柱、提高砌块强度会提高峰值承载力、降低极限承载力,设置拉结筋的效果则相反。

不同填充墙构造方法对RC框架抗震性能影响研究

为定量评估不同填充墙构造方法对钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架抗震性能的影响,搜集整理国内外砌体填充墙RC框架拟静力试验数据,筛选出19篇文献中共68个数据较为详尽的试件作为样本,分析对比柔性连接填充墙、增强填充墙整体性及设置阻尼耗能装置三类构造方法对试件的峰值点承载力、初始刚度、位移延性系数和等效黏滞阻尼系数4个参数的影响程度。结果表明:相较于传统构造方法,柔性连接填充墙框架的承载力和刚度均有所下降,变形能力提升;增强整体性的方法可提升试件承载力、刚度和变形能力,可作为一种较好的既有框架结构的加固方法;设置阻尼耗能装置虽然结构的承载力和刚度有所降低,但提升了结构的变形能力和耗能能力,在建造成本可接受的情况下可作为新建建筑的韧性提升方案。

带PC填充墙的装配式RC联肢剪力墙受力性能数值分析

为研究带预制混凝土(PC)填充墙的装配式RC联肢剪力墙在水平荷载作用下的受力性能,基于试验建立了无填充墙试件(CSW-N)和带PC填充墙试件(CSW-F和CSW-R)的有限元模型,并考察了轴压比、PC填充墙混凝土强度等级和刚性连接试件锚固钢筋布置等对装配式RC联肢剪力墙受力性能的影响。结果表明:轴压比由0.1增加至0.6时,试件CSW-F峰值承载力增加了约69.92%,延性系数下降了约40.68%;试件CSW-R的峰值承载力增加了约47.00%,延性系数下降了约42.06%。对于试件CSW-F,由于PC填充墙对剪力墙的约束作用较小,随PC填充墙混凝土强度等级增大,其峰值承载力增幅较小;对于试件CSW-R,当实心墙和夹心墙混凝土强度等级由C15增加至C30时,试件的峰值承载力分别提高了7.20%和4.32%,在相同混凝土强度下,实心墙的承载力高于夹心墙的承载力。对于试件CSW-R,锚固钢筋直径变化对剪力墙受力性能影响较小,但增加锚固钢筋数量可提高剪力墙峰值承载力。

柔性连接开洞填充墙RC框架结构抗震性能数值模拟研究

为研究橡胶作为新型柔性连接材料对开洞填充墙钢筋混凝土(RC)框架结构抗震性能的影响,对4个缩尺比1/2的开洞填充墙RC框架试件的低周反复加载试验进行数值模拟。采用DIANA非线性有限元软件建立了三维柔性连接开洞填充墙RC框架结构分离式简化微观模型。在柔性连接模型基础上,建立4个相同开洞情况的刚性连接模型进行对比分析。结果表明:分离式简化微观模型能有效实现框架结构破坏规律的模拟;与刚性连接相比,柔性连接开洞填充墙RC框架试件的刚度和强度降低,延性提高。开洞对采用柔性连接与刚性连接的框架结构影响规律相似。在中心开洞形式下建立了4个不同开洞率的柔性连接填充墙RC框架模型并进行了参数分析,提出了柔性连接开洞填充墙RC框架结构承载力和刚度的折减公式。

钢筋-砂浆面层交叉条带加固带填充墙框架抗震性能试验研究

为研究钢筋-砂浆面层交叉条带加固带填充墙框架结构的抗震性能并建立受剪承载力计算公式,设计制作了8榀低矮填充墙框架结构、3榀高窄填充墙框架结构、1榀未设钢筋-砂浆面层交叉条带加固的对照试件,进行了抗震性能试验。结果表明:钢筋-砂浆面层交叉条带加固带填充墙框架的受剪承载力受混凝土强度、框架柱截面尺寸以及交叉条带配筋量影响较大,加固后受剪承载力最高可提升40%;加固后试件的耗能能力和延性均有一定程度的提升;在填充墙上增设的钢筋-砂浆面层交叉条带可视为协助框架结构受力的拉压杆体系。对试验数据进行拟合得到加固后试件受剪承载力计算公式,结果表明:框架、填充墙和交叉条带之间有承载力协同效果,填充墙框架结构的公式计算值和试验值吻合较好。

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。

埕岛东区水淹油藏加密水平井合理生产压差研究

埕岛油田东区馆上段Ng4^(2)层油藏历经多年注水开发,已形成较强水淹,在井区调整加密水平井大幅提高产能的开发需求下,既要保证油井较高的产能和采油速度,又要在平台寿命期内合理控制含水上升达到较高的采收率,需要优化合理的生产压差。通过建立埕岛东区的油藏物理模型,设立六种不同生产压差分别模拟评价含水率变化特征、产液量变化特征、采出程度变化特征,并开展综合开发效果评价。结果显示,在埕岛海上平台开发寿命周期内最优生产压差为1.2 MPa,并在251GB-P1、251GB-P2等井的矿场实践中取得了较好的开发效果。研究认为,在水淹油藏通过优化生产压差实现提升产油量、提高采油速度和最终采出程度的目的是可行的。

基于混合加点Kriging代理模型的高速列车头型气动多目标优化

在高速列车多目标气动优化设计中,结合传统加点准则建立的代理模型在初始抽样样本点较少时寻优效率较低.为提高优化效率,本文融合改善期望加点准则(EIC)及Pareto前沿解加点准则(PIC),提出混合加点准则(HIC)方法,并基于HIC方法建立Kriging代理模型,以高速列车头车气动阻力、尾车气动阻力及尾车气动升力最小为优化目标,开展高速列车头型多目标气动优化研究;并以Branin单目标测试函数和Poloni多目标测试函数为例,对比分析EIC、PIC和HIC 3种代理模型的收敛速度.结果表明:单目标优化中,相比于EIC和HIC代理模型,HIC代理模型的寻优效率提高50.0%;多目标优化中,与PIC代理模型相比,HIC代理模型的效率提高62.5%;采用HIC代理模型开展头型多目标气动优化得到的最优解模型与原始模型相比,高速列车头车气动阻力、尾车气动阻力和尾车气动升力分别降低1.6%、1.7%和3.0%;最优解模型的鼻尖高度、车钩区域高度及司机室视窗高度都有所降低,2条横向轮廓线内缩.

新型连接方式内嵌墙板钢框架拟静力试验研究

为了研究基于新型连接方式下内嵌墙板与钢框架结构的地震协同工作性能和破坏机理,对新型连接方式内嵌墙板钢框架、传统L形卡件连接内嵌墙板钢框架及纯钢框架等3种工况进行了拟静力试验,对比分析了3个试件的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线和刚度退化曲线等抗震性能指标。结果表明:内嵌墙板能够提高钢框架的极限承载力、变形能力和刚度,传统L形卡件连接墙板钢框架的抗震承载力是纯框架抗震承载力的1.34倍,新型连接方式墙板钢框架的抗震承载力是传统节点框架抗震承载力的1.42倍。当加载位移为12 mm(层间位移角为1/133)时,采用传统连接的试件中间墙板破坏较为严重且已达到混凝土极限应变,而采用新型连接的试件中间墙板未发现明显损伤,仍处于工作状态。新型连接通过连接节点处的连接件滑动耗能,延缓墙板开裂时间,减轻墙板损伤,增加了内嵌墙板钢框架大震下的耗能储备。

低雷诺数翼型多目标优化设计研究

为消除低雷诺数下对称翼型小迎角范围内的气动力非线性现象,基于高斯过程回归模型及NSGA‑Ⅱ多目标遗传算法并耦合RANS的数值方法建立了低雷诺数翼型优化设计程序,以多个状态下小迎角范围内的平均巡航因子为目标函数开展翼型优化设计。结果表明:优化翼型具有明显的几何凸起,有效改变了分离泡的位置和类型,进而显著改善翼型气动特性,Re=4×104时小迎角范围内的升力系数非线性现象基本消失。进一步分析发现优化翼型的凸起增强了壁面的对流影响和来流抵抗逆压梯度的能力,进而改善了翼型的气动特性。

同主体柔性连接现浇填充墙RC框架结构抗震性能试验研究

为研究PVC拉缝板柔性连接的现浇空心填充墙对钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架结构抗震性能的影响,以空心混凝土墙和PVC拉缝板为主要因素,设计制作了6榀足尺试件并开展拟静力试验。对比分析纯框架结构、带PVC拉缝板柔性连接和无拉缝板刚性连接的现浇空心填充墙框架结构的破坏特征、荷载-位移曲线、骨架曲线、刚度、位移延性及耗能能力等抗震性能指标。研究结果表明:PVC拉缝板的加入降低了空心混凝土填充墙对框架结构侧向刚度和承载能力的提升作用,改善了现浇空心混凝土填充墙框架结构的位移延性和耗能能力,对填充墙起到了保护作用,但采用PVC拉缝板柔性连接的现浇混凝土空心填充墙仍会显著影响框架结构的抗侧刚度和极限变形,结构设计时应合理考虑其对整体结构抗震性能的不利影响。