混凝土剪力墙结构静力非线性分析的弯剪模型及实现

为发展剪力墙结构的精细化非线性分析方法,对剪力墙静力非线性分析方法及实现技术进行了系统研究.首先基于钢筋混凝土薄膜元软化桁架理论,考虑弯曲和剪切的耦合,在对约束边缘构件混凝土数值模型比较的基础上,提出了混凝土实体墙的数值模型.然后对比数值分析与已有试验数据的荷载位移关系,发现二者符合较好,表明该方法能反映结构整体受力性能.最后通过对连梁数值模型和整体建模方法的研究,提出了开洞混凝土墙体静力非线性分析的模型和方法,数值仿真结果与已有的联肢墙试验结果的荷载-位移曲线对比表明,二者的初始刚度以及初始转折点位置符合良好,极限承载力接近,分析曲线能够较好地反映实际双肢墙荷载位移发展的总体趋势.     

框架-复合剪力墙结构水平位移的计算方法

基于框架-剪力墙的结构位移计算方法,引入密肋复合墙体的剪切变形,分别建立了框架-复合剪力墙结构在倒三角形荷载、均布荷载及顶部集中荷载作用下的水平位移微分方程,给出了水平位移的解析解,并以一12层框架-复合墙结构为例进行分析.结果表明,框架-复合墙结构的剪切变形使总水平位移显著增加,且所占总位移的比例较大,位移计算必须计入剪切变形.文中还比较了框架-复合墙结构与框剪结构在位移、刚度等主要力学性能方面的异同,发现两种结构都以弯剪变形为主,但剪切变形在两者总位移中所占的比例差别很大;复合墙是一种"变刚度、变阻尼"的受力构件,框架-复合墙结构中当层间位移角为1/250时框架处于最不利受力阶段.     

静力弹塑性分析方法在高层建筑结构中的应用

为了使静力弹塑性分析方法应用于高层结构的弹塑性变形计算,该文根据静力弹塑性分析的基本原理并结合高层建筑结构特点,通过理论分析,得到了既考虑多阶振型组合又能反映结构瞬时动力特性的静力弹塑性分析改进方法.算例计算表明:文中提出的改进的静力弹塑性分析方法可以适用于高层建筑结构在地震作用下的弹塑性变形计算;并且由于高层结构抗侧移刚度较小,在地震作用下侧向位移曲线受高阶振型影响明显.     

框架-复合剪力墙结构水平位移计算方法研究

框架-复合剪力墙结构是由剪切型框架和弯剪型密肋复合墙组成的双重抗侧力体系,复合墙的受力特点决定结构位移计算方法不同于一般框架-剪力墙结构。框架-复合墙体模型试验证明了结构的协同工作性能,在框架-剪力墙结构位移计算方法的基础上,引入密肋复合墙体的剪切变形,建立了框架-弯剪型复合墙结构在三种常见荷载形式下的水平位移方程,可视为框剪结构位移方程的广义表达形式。算例分析表明,框架-复合墙结构的剪切变形使总水平位移显著增加,且所占比例较大,位移计算必须计入剪切变形。将框架-复合墙结构与框剪结构进行比较,分析了两者在位移、刚度等主要力学性能方面的异同。研究成果为进行框架-复合墙结构抗震设计理论研究提供了基础。     

框架结构连续性倒塌机制的静力分析过程

针对地震作用下框架结构的连续性倒塌过程,为简化问题,首先在静力分析基础上采用现有的构件重要性系数方法进行倒塌机制的分析和计算;然后利用概念移除的方式,通过对一榀钢筋混凝土框架的分析,计算所有梁、柱的重要性系数,以此研究该框架在竖向恒、活载作用下的倒塌机制和过程.分析结果发现,在移除底层中柱后,对应各层梁的计算变形量均大于梁构件所能承受的极限变形量,因此相继发生破坏,导致结构最终倒塌,这与试验中观察到的现象基本一致.     

基于构件变形的框支剪力墙结构抗震性能评估

提出一套框支剪力墙结构抗震的安全性评估原则,用于评估按照中国现行规范设计的一系列框支剪力墙结构模型.通过罕遇地震作用下弹塑性时程分析,获取结构及构件的变形和内力,采用基于变形指标的性能评估方法来评估结构各构件在大震下的破坏情况,分析结构的整体安全性及各构件的性能分布情况.结果表明:框支剪力墙结构的薄弱层位于转换层以上一层,而薄弱层的框支剪力墙容易发生剪切破坏;用现行规范大震下薄弱层层间弹塑性位移角无法准确评估框支剪力墙结构的性能.     

框架-核心筒超限高层结构的抗震性能评估

以结构整体地震响应、材料应变、主要受力构件变形作为抗震性能评估指标,从结构整体和局部的地震响应层面上,综合考察结构的抗震性能.以某体型不规则、高度超限的框架-核心筒超高层结构为研究对象,利用Perform3D非线性软件对该结构进行非线性动力时程分析.分析结果表明:结构整体变形满足规范要求;各主要受力构件变形性能处于基本完好状态,仅位于结构平面缩进处的剪力墙和框架梁发生较大弹塑性变形,但其平均变形仍处于基本完好状态.基于结构整体与局部构件抗震性能评估可知,该框架-核心筒超高层结构满足抗震性能指标要求.     

钢筋混凝土剪力墙基于位移的变形能力设计方法

为了研究钢筋混凝土(RC)剪力墙的变形能力,建立了RC剪力墙屈服位移角和极限位移角的计算式。通过对106个试件的试验数据拟合分析,得到了计算式的相关参数,给出了RC剪力墙变形能力的计算方法。分析表明,RC剪力墙的屈服位移角与受拉钢筋屈服强度、剪跨比有关;RC剪力墙的极限位移角与配箍特征值、剪跨比和相对受压区高度等有关。在此基础上,提出了RC剪力墙基于位移的变形能力设计方法,得到了RC剪力墙在不同位移角要求下配箍特征值的计算公式。     

HB(POE)生产运行厂房基于性能的抗震设计分析

HB(POE)生产运行厂房,结构形式为高层框架-剪力墙结构。结构计算和抗震分析采用PKPM结构计算系统软件,应用PMCAD进行整体建模,SATWE软件模块进行结构空间有限元分析计算,PUSH软件模块进行三维有限元空间静力弹塑性推覆分析,得到结构的层间位移和层间位移角,找出了结构的薄弱部位,分析了构件的屈服和破坏规律,对同类工程的分析有较高的参考价值。     

码头破坏数值模拟可行性分析

高桩码头结构型式耐久性差、构件易损坏是不容忽视的问题,文章综合考虑码头结构材料的非线性及整体结构抵抗水平荷载能力,对结构进行静力弹塑性分析,得到结构在静力荷载作用下的整体刚度和位移关系,根据分析计算结果(极限承载力)进行动力时程非线性分析,通过与室内模型试验测试数据对比,验证了分析方法的可靠性。     

一种改进的结构推覆分析目标位移计算方法

在等效单自由度体系地震反应目标位移计算方法的基础上,提出考虑高振型影响的结构推覆分析目标位移计算方法.利用该方法和其他常用推覆分析方法,进行不同层数的钢筋混凝土规则框架结构推覆分析,并与地震反应非线性时程分析结果进行比较和分析.结果表明,所提出的改进方法能够较好地考虑结构地震反应中高阶振型的影响.     

碳纤维加固RC框架结构抗震性能

利用ANSYS软件对一栋三层钢筋混凝土框架结构进行了抗震性能分析,研究了碳纤维加固框架结构在地震作用下,节点的受力和变形特征、梁柱纵筋的应力增长变化以及结构动力特性等,并与普通框架结构进行对比分析。结果表明：加固后框架结构的楼层最大位移较普通结构明显提高,结构的延性显著改善,有利于结构的抗震。在节点处采用外包碳纤维布加固,可以提高框架柱的抗弯能力,使塑性铰首先出现在梁端,钢筋混凝土框架结构在地震作用下,破坏时更接近＂强柱弱梁＂的特点。     

RC框架结构pushover方法顶点位移的敏感性分析

以8层钢筋混凝土平面框架结构为例,采用一次二阶矩法、Tornado图形法和数理统计方法研究了pushover分析顶点位移对地震烈度、场地特征、侧向荷载加载模式、结构重量、混凝土强度和弹性模量、钢筋强度和弹性模量等不确定性因素的敏感性.研究表明,pushover分析方法中顶点位移对地震需求曲线的敏感性远远强于对能力曲线的敏感性,因此,在研究概率pushover分析方法时,仅考虑需求曲线的不确定性,忽略能力曲线的不确定性,可大大简化分析复杂程度,并且仍然可以保证分析结果的精度.     

异形钢管混凝土整体框架静力弹塑性分析

为研究异形钢管混凝土整体框架的抗震性能,将相同条件下的异形钢管混凝土框架与钢筋混凝土框架进行了对比.对一个原6层钢筋混凝土框架建筑,采用异形钢管混凝土框架进行建模,并与原钢筋混凝土框架模型分别进行了框架的破坏机制、Pushover曲线、刚度、延性、以及性能点处的层间位移角分析.结果表明,相同面积的异形钢管混凝土柱和钢筋混凝土柱各自组成的框架,异形钢管混凝土框架的承载力比钢筋混凝土框架要大得多,在倒三角工况和均布力工况下,承载力分别提高了6.23与5.58倍;异形钢管混凝土框架塑性铰的出现顺序满足＂强柱弱梁＂的设计准则;破坏时,塑性铰的变形程度要深于钢筋混凝土框架,异型钢管混凝土框架和钢筋混凝土框架的变形曲线均为剪切型,且最大层位移角均出现在第2层;在性能点处异形钢管混凝土框架的层位移要小于钢筋混凝土框架.     

ModalPushover的改进方法及误差评估

在对Modal Pushover方法的原理及误差进行评价的基础上,结合与整体目标位移延性系数相对应的钢筋混凝土框架构件刚度折减系数的合理取值,提出了Modal Pushover的改进方法.为考察高阶振型参与程度的影响规律,以10层和16层钢筋混凝土平面框架为例,将框架在7条地震动波不同峰值加速度作用下的非线性地震反应统计结果作为对比基准点,研究Modal Pushover方法、改进Modal Pushover方法的分析结果随框架周期、地震动强度增加的误差变化规律.研究表明,Modal Pushover方法、改进Modal Pushover方法的误差并不随着框架周期加大而增加,表明该方法能合理地考虑高振型参与反应的影响;框架非线性程度加深后,改进Modal Pushover方法可在一定程度上降低MPA(Model Pushover Analysi)方法的误差.     

不同含水率对钢筋混凝土柱推倒分析的影响

混凝土含水率影响到混凝土的力学性能,从而对钢筋混凝土结构性能有较大的影响.结合钢筋混凝土短柱单调静力推倒的相关试验,应用SAP2000程序,建立并验证了钢筋混凝土柱有限元分析模型,在不同含水率条件下,对钢筋混凝土柱进行了推倒分析.结果表明:随着含水率的增加,构件基底最大剪力和变形能力呈先提高后降低的趋势,且随着含水率的增大下降幅度越来越大.     

粘滞阻尼器消能减震结构的简化设计

基于pushover分析方法,提出粘滞阻尼器消能减震结构的一个简化设计方法．先将多自由度体系等价成单自由度体系,对于给定的目标顶点位移,可以直接求出等价单自由度体系抵御强震所需的等价附加阻尼,并对其在多自由度体系中的分配提出建议．选用一个12层混凝土框架结构验证了该方法,其时程分析结果表明,对于pushover方法适应范围内的中、低层房屋可以取得满意的结果．     

框架结构地震损伤演化过程数值分析

为了更好地研究钢筋混凝土框架结构在地震作用下的损伤演化规律,采用理论分析的方法,改进了以往的基于变形及耗能的双参数损伤指数模型,应用按结构的重要程度所提出的"三水准"抗震设计地震损伤指标作为倒塌评定准则;采用非线性动力有限元法,模拟分析了某三层钢筋混凝土框架结构在地震作用下的倒塌破坏过程,计算了主要构件和整体结构的地震损伤指数,定量的描述了结构的整个倒塌破坏过程。结果表明:改进后的损伤指数计算模型既能够计算最大损伤指数,又能定量连续化计算结构损伤指数,描述结构的整个倒塌破坏过程。采用的单榀双跨结构为研究对象,不仅考虑了边柱而且考虑了中柱损伤,与实际结构破坏过程相符。     

现浇楼板对RC框架结构破坏模式影响的有限元分析

运用通用有限元程序ANSYS的参数化设计语言功能分别对带楼板的钢筋混凝土框架结构和不带楼板的纯框架结构进行了地震作用下的时程分析,得到了在地震作用的各个阶段,框架结构的裂缝发生和发展情况．通过将两种模型的模拟结果进行对比分析,证明楼板对钢筋混凝土框架的破坏模式会产生影响,带楼板的框架结构更难实现“强柱弱梁”．     

落锤冲击作用下钢筋混凝土梁的动态响应

为研究钢筋混凝土梁在不同冲击速度下的动态变形规律,利用落锤冲击试验装置和二维数字图像相关系统,对12根钢筋混凝土梁的冲击力时程、平均跨中位移变化过程、跨中钢筋的平均应变时程以及裂缝的形成与扩展过程进行分析,重点讨论了梁的变形破坏模式及动态响应过程。研究发现：不同于静态三点弯曲试验的弯曲型破坏,钢筋混凝土梁的动态破坏形态主要表现为弯剪型破坏;冲击力峰值明显大于静态加载的承载力峰值,在恒定冲击质量的条件下与冲击高度正相关;钢筋混凝土梁的位移响应过程明显滞后于冲击力的响应时程,挠曲变形所持续的时长约为冲击力作用时长的40~60倍,位移响应表现出明显的滞后性;钢筋是否进入屈服阶段以及维持时长显著影响梁的最大位移以及残余位移。