考虑损伤累积影响的钢柱空间滞回过程的仿真

利用数值积分法，并考虑损伤积累对钢材性能的影响，模拟了钢结构在任意空间交变受力下的非线性滞回过程，以代替试验手段进行钢结构柱空间恢复力特性的研究．最后，通过计算机对2根H形钢柱的空间恢复力特性的模拟仿真，验证了提出的数值私分方法的可行性．考虑损伤累积影响的钢柱空间滞回过程的仿真@董宝@沈祖炎@孙飞飞     

基于滞回耗能的抗震结构最大位移反应

以简化为单自由度体系的结构在地震作用下的滞回耗能特性为基础，讨论单自由度体系在短持时脉冲型、中等持时多频谱型以及长持时型等3种不同类型地震波作用下的一周加载循环中的最大滞回耗能增量与体系非弹性最大位移反应的关系，提出基于结构滞回耗能特性的结构非弹性最大位移反应的简化计算公式，并指出简化公式的适用范围。由分析可知，当一周最大滞回耗能增量在总滞回耗能量中所占比例在50％－80％之间时，结构可能产生冲击型破坏，可仅由最大位移反应和一次循环最大滞回耗能增量作为评估结构的抗震性能的指标。若最大一周滞回耗能增量在整个地震地面运动作用时程的总滞回能中所占百分比太小，体系可能产生累积损伤破坏，应考虑结构滞回耗能总量，滞回耗能总量是分析结构累积损伤的重要参数之一。     

外露式钢柱脚力学特性对多层钢框架动力响应机理的影响

为了研究外露式钢柱脚力学特性对多层钢框架动力响应机理的影响,首先定义外露式钢柱脚滑移型滞回曲线模型,以首层剪重比及钢柱脚强度系数等为主要研究参数,建立6个简单规则的6层钢框架模型;通过时程分析,研究各模型的动力响应。分析表明:在罕遇地震作用下,各模型各层最大层间位移角分布较均匀,外露式钢柱脚强度变化和首层剪重比提高5%等对各模型各层R值的最大值无明显影响。随模型柱脚强度系数减小及首层剪重比提高,首层塑性变形能量比例减小,而3～6层塑性变形能量比例增大;总体上塑性变形能量向各层分散。地震输入能量和结构塑性变形能量的大小与各模型的强柱系数及外露式钢柱脚强度系数等变化无关;主要取决于结构第一周期。钢柱脚滞回曲线动力响应和本文建立的外露式钢柱脚滑移型滞回曲线模型较吻合。     

Q690D高强钢箱形截面柱的滞回性能

为深入研究Q690D高强钢焊接箱形截面柱的滞回性能,在低周反复加载试验的基础上,对Q690D高强钢焊接箱形截面柱在低周反复荷载作用下的滞回反应进行有限元模拟,从试验和有限元分析所得的滞回曲线和骨架曲线看,Q690D高强钢焊接箱形截面柱的滞回曲线饱满,耗能能力良好.通过和试验结果的对比,验证了所建有限元模型的正确性.利用已验证的有限元模型分析了轴压比、构件长细比、壁板宽厚比对高强钢焊接箱形截面柱滞回性能的影响,分析结果表明高强钢柱的二阶效应影响不可忽略.在试验与有限元分析的基础上,提出Q690D高强钢焊接箱形截面柱的弯矩-曲率滞回模型,为Q690高强钢结构的弹塑性地震反应分析提供依据.研究结果表明,该滞回模型能够准确预测Q690D高强钢焊接箱形截面柱的滞回性能.     

框架柱铰的动力反应及耗能分析

针对普通方箍柱，井字式复合配箍柱和内埋工字钢柱铰在低周反复荷载作用下的实测滞回特性，提出了相应的动力分析了恢复力模型，并编制了地震作用下的弹塑性动力分析程序，采用ＥＬＣｅｎｔｒｏ波和两种人工波，对３种框架柱铰进行了不同地震量级作用下动力反应耗过程计算分析，结果表明，安字式复合配箍柱和内埋工钢柱具有良好的抗震性能。     

考虑损伤累积影响的钢柱空间滞回过程的仿真

利用数值积发法，并考虑损伤累积对钢材性能的影响，模拟了钢结构柱在任意空间交变受力下的非线性滞回过程，以代替试验手段进行钢结构柱空间恢复力特性的研究，最后，通过计算机对２根Ｈ形钢柱的空间恢复力特性的模拟仿真，验证了提出的数值积分方法的可行性。     

基于模态能量分析的结构滞回能量估算方法

建立能量谱和结构能量反应的关系,是基于能量抗震设计需解决的关键问题之一。根据多层结构体系在地震动作用下的能量平衡方程,运用弹性体系的振型分解思路,将多层结构的能量反应平衡关系拆解为多模态的能量反应平衡关系,推导出多层结构与其模态等效单自由度体系的能量反应平衡关系。运用考虑塑性反应阶段振型的“等效振型”替代弹性振型。建立通过模态滞回能量反应估算多层结构总滞回能量的方法。针对硬、中、软三类场地设计3栋6层模型,选取各类场地下的地震记录作为结构模型的水平激励进行非线性动力时程分析。结果表明,在一些情况下,通过模态能量分析能较准确地估算地震作用下多层结构总滞回能量。     

考虑剪切变形的RC薄壁空心墩滞回分析模型

建立了考虑弹塑性剪切变形的钢筋混凝土薄壁空心墩抗震滞回分析模型，模型中以修正的压力场理论(modified compression field theory, MCFT)计算空心墩的剪切变形，并通过Ozcebe建议的滞回规则描述剪切滞回关系，以纤维单元模型模拟空心墩的弯曲变形，两者通过串联模型共同模拟试件在地震条件下的弯剪作用.利用建立的数值模型对1个矩形和3个圆形薄壁空心墩试件的滞回曲线进行了模拟分析.结果表明，不考虑剪切变形的纤维单元模型模拟的滞回曲线与试验结果有较大的误差，难以准确模拟滞回曲线的捏拢效应和耗能能力，并可能高估薄壁墩的刚度和残余位移，而建议的模型很好地模拟了薄壁墩的滞回性能。     

薄柔高频焊接H钢柱的实验和抗震承载力评价

针对大宽厚比的高频焊接H钢柱塑性耗能能力较低的特点，进行了10个试件的单调和反复加载试验研究．试验揭示，在一般低多层框架结构的长细比范围内，翼缘和腹板板件宽厚比的组合和轴压比是决定薄柔H钢柱静力和滞回性能的关键因素．综合实验结果和系统的数值分析，提出了经受罕遇地震往复作用时，将钢柱承载力下降限制在某一范围内的设计原则．按此原则，可以确定容许的板件宽厚比组合限值．这一设计方案为在抗震设防区使用薄柔构件轻型钢框架提供了可能．     

剪力墙构件恢复力模型在OpenSees中的应用

提出了钢筋混凝土（RC）剪力墙弯矩-转角三折线骨架模型，给出了关键点的计算方法。计算了105片RC剪力墙的截面有效刚度和峰值转角，并与试验值对比，验证了模型的准确性。采用OpenSees软件中可以考虑强度与刚度退化的修正的Ibarra-Medina-Krawinkler (ModIMK)滞回材料定义滞回规则，对钢筋混凝土剪力墙低周往复试验进行数值模拟与分析，模拟结果和试验非常吻合。与可以考虑弯剪耦合效应（shear-flexure interaction model, SFI）的模型的时程分析对比结果表明滞回模型可以有效预测框架剪力墙在地震作用下的响应。增量动力分析(incremental dynamic analysis, IDA)表明滞回模型可以有效预测剪力墙在地震作用下的倒塌行为，倒塌时的层间位移角比纤维模型小。     

钢管混凝土格构短柱轴力弯矩相关曲线的试验研究

进行了13根以偏心率为参数的钢管混凝土格构短柱试验,其中11根为偏心受压,2根为偏心受拉.试验结果表明,腹杆受力较小,处于弹性阶段,试件按柱肢破坏形式可分为压坏型和拉坏型.对于偏压试件而言,当偏心率小于界限偏心率时,为压坏型;大于界限偏心率时,为拉坏型.对于偏心受拉试件而言,均为拉坏型.继而对我国主要的钢管混凝土结构设计规范的有关计算方法进行了分析,提出了综合不同规程、更为精确的钢管混凝土格构短柱轴力弯矩相关方程.     

爆炸与火荷载联合作用下钢柱变形与破坏的数值分析

为了探讨爆炸和火荷载对钢柱的联合作用效果,以有限元软件ABAQUS为基础,建立了爆炸和火荷载对钢柱联合作用的三维有限元数值分析方法,包括显式准静态分析、显式动力学分析、显式热传导及热应力耦合分析3个步骤,计算过程中考虑了应变速率和高温软化效应对材料本构关系的影响。通过典型的钢柱抗火试验数据验证了分析模型和方法的可行性,并利用该方法定量分析了先爆炸后火荷载联合作用下钢柱的变形与破坏特点。结果表明,爆炸荷载降低了钢柱的耐火极限。     

反复变动轴力作用下钢柱的数值分析模型

当承受水平地震荷载时，高层框架结构的低层柱子通常受到困倾覆力矩而引起的反复变动轴力．文中提出一弹塑性数值分析模型以考虑变动轴力对柱子抗育强度的影响，并提出单轴移动骨架式恢复为模式来表现钢柱的恢复力特性．通过荷载试验结果对这一数值分析模型进行了检验．     

初应力对钢管混凝土轴压构件受力性能的影响

进行了初应力对钢管混凝土轴压构件受力性能影响的试验研究,提出了有限元计算方法,以初应力度与长细比为参数探讨了有初应力构件的力学性能.分析结果表明,初应力使构件弹塑性阶段提前、弹性极限荷载降低,同时极限荷载推迟出现,构件切线刚度降低.钢管混凝土轴压构件极限承载力随着初应力度的增大而降低,降低幅度随着长细比的增大而增大,但这种降低作用并不显著.     

钢管混凝土悬臂短柱试验研究

对 4组共 13根钢管混凝土悬臂短柱进行了试验 .试验参数包括轴压比、含钢率和混凝土强度 .对试验结果进行的分析表明 ,轴压比对钢管混凝土弯压构件受力性能的影响最为显著 .钢管对核心混凝土的紧箍力作用随轴压比的减小而减弱 .最后对试验过程钢管应变达到某些特定值时所对应的荷载与最大荷载进行了分析     

钢管混凝土偏心受压承载力试验分析

进行了钢管混凝土偏心受压承载力的试验 .试验参数包括偏心率和材料参数 (含钢率、混凝土强度和套箍系数 ) .试验结果表明 ,材料参数和偏心率对钢管混凝土偏压构件受力性能与承载力均有影响 .随着偏心率的增大 ,钢管对核心混凝土的套箍力作用不断削弱 ,构件的极限承载力也明显下降 .最后对国内外 6种有关规范的计算方法与试验结果进行了比较分析 ,对工程应用提出了参考意见     

混凝土收缩徐变的长期效应对混合体系竖向变形差的影响

对于钢框架-钢筋混凝土核心筒混合体系,混凝土的收缩和徐变将直接影响混凝土筒体的缩短并通过连系梁影响钢柱的缩短,从而影响柱筒竖向变形差.本文采用由时间因子控制的.同时考虑施工过程及混凝土收缩徐变效应的位移法递推方程研究了上述问题.分析表明,混凝土收缩徐变的长期效应非常显著,湿度的减小将加剧这种影响.考虑截至结构主体施工完毕3年的混凝土收缩徐变时,结构顶部筒体的累积缩短值将超过钢柱的累积缩短值;钢柱轴力的增加一般超过10%;结构顶部楼层筒体的轴力将变为拉力;部分钢梁弯矩将发生反向.     

钢框架梁抗火承载力的有限元分析

为深入了解火灾下钢框架梁的破坏模式和各种因素对其抗火承栽力的影响，采用有限元法对工字形钢框架梁在不同荷载、不同约束下的极限承载力进行了理论计算，同时时平面框架进行了热一结构耦合计算．结果表明：钢框架中工字钢梁在火灾下的破坏模式为下翼缘侧移失稳，初始几何缺陷时刚接工字钢梁和简支工字钢梁的极限温度影响很小；受火梁由于梁的变形产生悬链力，会抵消一部分温度应力，且刚接梁在粱端部产生的局部屈曲进一步削弱了温度应力的影响；荷载较大时刚接梁的极限温度和耐火时间比简支梁高，且荷载时刚接梁的极限温度和耐火时间影响较小，对简支梁影响较大；粱柱节点是钢框架抗火的薄弱环节，火灾发生后非受火构件的内力也会发生较大的变化．     

钢管格构柱偏心受压极限承载力分析

进行了2根钢管格构柱偏心受压试验,对试验过程、破坏模式等进行了介绍.试验结果分析表明,采用《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)计算的偏压钢格构柱极限承载力与试验结果吻合良好.但该方法当λ较小时,用加法考虑剪切影响的换算长细比的计算结果偏大,与其概念不符,建议采用放大系数的方法来计算.