扭曲体型高层网筒结构体系的结构布置及基本性能

为配合扭曲体型高层建筑方案,提出扭曲体型高层网筒结构体系,给出其结构布置,分析扭曲程度对结构基本性能的影响。通过系列模型计算,探讨了旋转角、主环梁层间距、结构高宽比等几何参数对结构抗侧性能的影响。其中,旋转角和结构高宽比是主要影响参数,主环梁层间距影响不大。扭曲结构最大抗侧刚度对应的层旋转角存在一个适宜区间,随着高宽比的增大,此角度区间范围变窄;在此区间内扭曲体型能够有效提高抗侧刚度,在此区间之外其抗侧性能则比传统非扭曲结构差。当结构总旋转角为90°时,不同高宽比的扭曲结构都具有最优抗侧性能。扭曲结构虽然受力合理,但是从底部算起至少半数楼层的主环梁必须考虑竖向荷载产生的轴拉力,而且考虑主环梁轴拉力的楼层数占总层数的比例随着高宽比的增大而增大。扭曲体型高层网筒结构体系具有良好的结构效率和抗侧性能。     

不同参数对盒式筒中筒结构剪力滞后效应的影响分析

为研究空间钢网格盒式筒中筒结构的剪力滞后效应,利用SAP2000有限元软件建立不同几何尺寸的盒式筒中筒结构模型,并在水平地震作用下对其进行弹性分析。重新定义了剪力滞后效应系数,分析了连梁高度、高宽比、角柱刚度、窗裙梁刚度、钢网格式框架层间梁刚度对盒式筒中筒结构剪力效应的影响。结果表明:连梁高度、高宽比、角柱刚度、窗裙梁高度、层间梁的高度对结构剪力滞后效应影响较大,在结构设计时应该作为主要因素考虑;窗裙梁宽度、层间梁宽度对结构剪力滞后效应影响较小,在结构设计时应该作为次要因素考虑。     

现浇混凝土空心板柱结构抗侧刚度的研究

运用有限元程序对5组28种不同几何参数的空心板柱结构的受力模型进行分析,研究得到了空心板柱结构几何参数中影响其抗侧刚度的关键因素,以及随之变化的内在规律.在混凝土的用量相等、柱网尺寸相同和相同荷载作用下,对比分析了空心板柱结构和实心板柱结构的抗侧刚度.     

高层筒体结构剪力滞后研究

重点讨论了筒体结构剪力滞后效应(SLE:shear lag effect)的产生机理,提出与SLE的力传递说有较大差异的新看法,认为引起筒体结构SLE的原因是沿翼缘方向上的抗侧力刚度不均(称为横向刚度):角柱由于腹板的作用使其抗剪刚度增大,中柱则相对抗剪刚度减小。刚度低的中柱产生较大弯曲变形,使裙梁及楼板也跟着变形,中柱抗弯能力降低,轴力减小,由于腹板的作用而刚度增大的角柱轴力自然会增大。利用大型有限元软件ANSYS对高层筒体结构在水平风荷载作用下进行计算分析,得出:角柱截面变化只是对其本身轴力影响很大,考虑到角柱在筒体结构中的重要性应适当增大其截面面积;去除角柱不但不能降低甚至消除SLE,反而使结构整体性降低。     

基于哈密顿力学的斜交网格筒-核心筒结构协同分析

高层斜交网格筒-核心筒结构是由斜交网格筒与核心筒组成的新型双抗侧力体系,协同分析是结构简化计算的基础。采用连续化方法将斜交网格筒等效为正交各向异性连续筒体,考虑其剪力滞后效应;将开有洞口的钢筋混凝土核心筒简化为双肢剪力墙模型,建立同时考虑内外筒弯曲变形和剪切变形的并联铁摩辛柯梁模型。采用哈密顿力学求解体系对结构进行协同分析,导出结构协同工作的哈密顿正则方程,用两端边值问题的精细积分法求出结构的侧移、网格斜柱轴力和核心筒剪力墙内力,理论推导过程便捷、数值计算结果精确。与有限元方法对比,二者结果吻合良好,误差不超过5%。对结构协同工作性能的影响因素进行了分析。结果表明：基于哈密顿力学的斜交网格筒-核心筒结构协同分析新方法,为斜交网格筒-核心筒结构分析提供了新途径。     

新型耗能连接正交胶合木剪力墙抗侧力性能试验

为研究基于软钢屈服与橡胶剪切变形双重耗能机制新型连接的正交胶合木剪力墙抗侧力性能,考虑顶部竖向荷载、墙体高宽比、耗能连接件可更换性等因素,对6榀2.4m高足尺试件进行了单调及低周往复加载试验,并与普通金属连接正交胶合木墙体进行对比试验,获取并分析了剪力墙的破坏过程、力学性能参数及各项因素对抗侧力性能的影响规律。结果表明：新型耗能连接正交胶合木剪力墙在侧向力下的损伤主要集中在耗能连接的软钢耗能段屈服断裂与耗能橡胶脱胶破坏,墙体板材与自攻螺钉未见损伤;增大顶部竖向荷载可有效提升墙体的抗侧力性能,而增大高宽比主要可增加墙体的变形能力与延性;与普通金属连接墙体相比,耗能连接墙体的最大承载力相近,但延性提升26%,耗能能力提升38%,最大层间位移角可达1/23,且在原位替换耗能连接修复的墙体与原墙体的抗侧力性能相近,表明新型耗能连接正交胶合木剪力墙具有较好抗震性能,可实现强震后连接可更换、结构可修复的设计目标。     

钢筋混凝土盒式多筒结构协同受力性能分析

为了研究钢筋混凝土正交斜放盒式多筒结构两侧网格框架筒与中间剪力墙筒在水平地震荷载作用下的协同工作性能。选取结构刚度特征值λ为参数,建立该新型结构有限元模型。采用MIDAS/building对三设防水准下该结构协同受力性能进行研究,包括结构剪力、倾覆力矩、分担率等分配规律等。结果表明新型结构协同工作性能较好,框架筒在底部剪力承担率较大,承担近一半底部弯矩;刚度特征值λ越大,框架筒承担剪力和弯矩越大,而对剪力墙承担弯矩影响较小,建议在框架筒底部楼层采取加强措施。     

高层网筒结构体系的基本概念

为了拓展简体结构在高层建筑中的应用,根据结构同时承受竖向力和侧向力的受力特点,提出了一种高层简体结构新体系--高层网筒结构,该结构体系是各种形式的竖向网格结构围合而成的空间网格状简体结构.该文构思了该结构体系的基本组成和网格形式,给出了可以在实际工程中应用的几种空间几何形式,造型多样、美观,可适应复杂的建筑造型.并通过实例计算,简要分析了网筒结构的受力特点,初步揭示了网筒结构的优势:空间工作,传力简捷;重量轻,整体刚度大.     

滑动环索连接节点在弦支穹顶结构中的应用

提出了弦支穹顶结构滑动环索节点的连接方式 ,应用冷冻升温结构分析方法研究其受力性能 ,并与非滑动环索连接节点的计算结果进行对比 .计算结果表明 ,当结构承受半 (偏 )跨荷载时 ,滑动环索的连接方式对上部网壳结构的受力性能几乎没有影响 ,但却可以大大降低环索、斜索和撑杆的内力幅值 ,使其均衡 ,极大地改善弦支穹顶结构的受力性能     

铰接支撑双重抗侧框架及其弹塑性抗侧性能研究

基于现有分层装配柔性支撑框架,提出改进的铰接支撑双重抗震改进型轻钢框架体系．外墙转角或边墙处采用贯通式边柱,结构内部采用柱分层、梁贯通式结构设计．内部分层立柱之间设置柔性交叉支撑提供结构的初始抗侧刚度,贯通式边柱与水平贯通梁刚性或半刚性连接形成外围框架,提供后继抗侧储备并形成第2道抗侧防线．采用理论分析方法得到改进型框架梁、柱、支撑等构件初步设计方法,并基于Pushover分析改进型框架弹塑性抗侧承载性能和关键结构参数影响规律．该结构传力机制清晰,具备多重抗侧承载机制,并可基于结构力学方法有效得到结构设计准则．柔性支撑在距边柱一定距离后其位置变化不影响结构抗侧承载性能．内部分层立柱节点刚度对结构抗侧性能影响较小,实际设计中可采用全螺栓连接或限位铰接．边框梁柱连接刚度将影响外围框架刚度和结构失效机制,实际设计中宜采用加劲型螺栓连接以保证有足够的抗弯刚度．体系中各节点均可在保障结构性能条件下采用螺栓连接以实现全装配化建造．     

Experimental and Numerical Investigation of the Axial Behavior of Connection in CFST Diagrid Structures

Concrete filled steel tubular (CFST) diagrid structures usually have connections intersected by four oblique CFST columns. In order to investigate the performance, capacity and failure mechanism of the connections, two 1/5.5-scale specimens were tested under monotonic axial loading. The parameters in the study were the separation angle between columns. While the test was being conducted, the deflection, stress, failure pattern and capacity of the specimens were obtained and analyzed. In addition, the connection was analyzed using the general finite element analysis (FEA) software ABAQUS, with the purpose of investigating the mechanism, the weakness, the distribution of stress, and the bearing capacity of the connections. Experimental and numerical results indicate that the connecting separation angles resulted in the difference of failure modes and the mechanical behavior of the connections was similar to the behavior of CFST short columns.     

方钢管混凝土柱与钢梁连接的设计方法

在试验研究和理论分析的基础上，提出了方钢管混凝土柱与钢梁连接节点的设计及构造建议，并对试验结果和理论公式的计算结果进行了对比，这一设计方法已被国家有关技术规程所采纳。     

钢管混凝土结构——理论与实践

简要回顾了钢管混凝土力学性能研究现状 ,探讨了组成钢管混凝土的钢管及其核心混凝土之间的相互作用问题 ,介绍了钢管混凝土在单层和多层工业厂房柱、设备构架柱、各种支架、栈桥柱、地铁站台柱、送变电杆塔、桁架压杆、桩、空间结构、高层和超高层建筑以及桥梁结构中的应用情况 .最后 ,对需要进一步开展的研究工作进行了探讨     

预应力曲线转换梁的试验研究

通过对竖向荷载作用下的矩形和箱形２种截面形式的预应力混凝土曲线转换梁进行的试验研究,分析了不同截面形式的曲 对转换结构受力性能的影响。研究表明,曲梁内的扭矩不容忽视,但只要设计合理,预应力曲线转换梁同样具有良好的工作性能和破坏形态,最后还提出了预应力曲线转换梁结构的一些设计建议。     

曲面均匀网格轮式行进生成法

提出一种新的曲面有限元网格生成方法,将曲面边界离散相邻节点连接构造线段序列,并从序列中的线段出发,以线段的空间位置为依据,构造圆,再利用该圆在曲面上布点筛选求取网格节点,生成单元,使节点一单元一线段交替生成,该方法实现了曲面均匀网格的自动生成,网格质量良好,适用于不同形式的曲面,具有很大程度的通用性,有利于解决有限元分析建模的瓶颈之一——曲面网格自动生成问题。     

空间薄壁梁完全拉格朗日格式几何刚度矩阵

根据Timoshenko梁理论和Vlasov薄壁杆件理论,通过设置单元内部节点,对弯曲转角和翘曲角采取独立插值的方法,建立了可以考虑剪切变形、弯扭耦合和二次剪应力影响的空间薄壁截面梁几何非线性有限元模型。以拉格朗日格式描述几何非线性应变推得几何刚度矩阵.算例表明所建立模型具有良好的精度,适用于空间薄壁结构的几何非线性有限元分析.     

近于优化跨度连续曲线梁的自由振动

基于在低速移动荷载或静力荷载作用下,多跨连续曲梁各跨峰值挠度相等的原则,给出了多跨连续曲梁在静力荷载作用下优化跨度及在动力荷载作用下近于优化跨度的取值,并对近于优化跨度的三跨连续曲梁,采用逆向搜索法首次获得其自由振动率及模态的解析解．对比试验曲梁的试验结果与计算结果,两者吻合十分良好,证明所得结果的正确性     

结构分析中的曲梁单元

综述了曲梁单元的发展.指出曲梁单元的非线性分析方面尚处于混乱阶段,而且有些学者认为直梁单元不能用于曲梁的非线性分析.通过三个实例表明了不同的曲梁理论对不同的结构、不同的受力条件,都有不同的适用性.最后通过编制的直梁单元的几何非线性程序,证明了直梁单元完全可以用于曲梁的非线性分析.     

单层足尺砖混结构的拟动力试验及分析

建立了一个单开间带圈梁构造柱的砖混结构足尺模型,应用拟动力试验技术,模拟了一个单层十开间砖混结构在地震作用下的反应;观测了结构在荷载作用下的破坏过程;编制了结构地震反应分析程序进行结构位移反应计算,并将计算结果与试验结果对比;采用现有的一些理论公式计算结构极限承载力,并与试验结果进行比较。结果表明:增设圈梁构造柱的该类单层砖混结构具有非常强的抗震性能,可以抵御地震动峰值加速度为1.6g的地震作用;设置圈梁构造柱结构的极限承载力比未设置圈梁构造柱结构的提高了20%～50%;增设抗震构造可以明显提高砌体结构的抗震性能.