试论带转换层型钢混凝土框架-核心筒混合结构关键设计

混合结构是我国高层建筑中首选结构体系之一,本文阐述了高层框架-核心筒混合结构的定义,并重点对框架-核心筒混合结构的关键设计方法进行了探讨,认为混凝土核心筒、剪力墙的延性、墙体内设置型钢、钢板剪力墙等是带转换层型钢混凝土框架-核心筒混合结构设计中的关键.     

强震作用下钢-混凝土结构弹塑性损伤分析

通过LS-DYNA程序二次开发了钢材的弹塑性损伤本构模型,并分别建立了钢框架和混凝土核心筒的损伤准则.对强震作用下某20层的钢-混凝土混合结构的层间位移、框架与核心筒之间剪力分配等进行了数值分析,结果表明混凝土核心筒变形能力较钢框架差,强震作用下容易在薄弱层处产生变形集中破坏;对两种结构体系损伤发展过程分析表明,损伤指数能很好地跟踪两种结构体系的抗震能力退化过程,该模型和损伤准则可以用于强震作用下钢-混凝土混合结构的弹塑性损伤分析.     

施工时间参数对混合体系竖向变形差的影响

利用考虑时间因子的有限元方法研究了钢框架-钢筋混凝土核心筒混合体系的竖向变形差问题.分析表明,施工方案中的时间参数可以确定结构计算中需要考虑的混凝土收缩徐变的数量和参与作用的时间,从而使混凝土收缩徐变对体系竖向变形差以及各构件内力分配的影响发生明显变化.适当增大结构混凝土部分相对于钢结构部分提前施工的层数是减小混凝土收缩徐变效应的较好方法.     

高层正交胶合木-混凝土核心筒体系力学性能参数分析

基于国内外高层木结构及木-混凝土混合结构的研究,结合正交胶合木(CLT)的材料性能优势,设计了一种高层正交胶合木-混凝土核心筒混合结构体系.运用有限元分析方法,研究不同参数对该混合结构的力学性能、变形、动力特性等的影响.结果表明,CLT板连接刚度的变化对CLT结构竖向位移的影响较大,提高CLT板间的连接刚度,可减小CLT结构竖向位移和楼层水平位移;混凝土核心筒墙体厚度增加,结构楼层水平位移平均减小9.07%,但对CLT结构竖向位移几乎无影响;一定范围内楼层数的变化对结构周期和楼层水平位移的影响较大,而对CLT剪力墙结构竖向位移的影响相对较小.     

混凝土收缩徐变对高层混合结构的影响及对策

针对高层混合结构竖向变形差的计算与工程对策问题进行了研究.首先,给出了超高层混合结构竖向变形差的计算方法.在结构分析中,采用刚度逐层形成、荷载逐层施加的方法考虑施工过程的影响;根据ACI规范混凝土徐变收缩计算公式,假设构件荷载线性增加,引入平均龄期影响系数和平均持荷影响系数计算变荷载作用下混凝土的徐变和收缩.用龄期调整的有效模量法分析了构件配筋率对构件徐变的影响.分析中还考虑了核心筒超前施工的影响.然后,通过算例分析,给出了减小混合结构竖向变形差的工程对策.该法简单实用,可以在超高层混合结构设计中计算竖向变形差时使用.     

核心筒领先层数对超高层结构竖向变形影响的分析

针对超高层建筑在施工过程中两种不同材料产生的竖向变形累计带给结构附加应力这一问题,对结构进行施工模拟是很有必要的.本文通过有限元分析软件Midas gen将结构划分为22个施工阶段,利用子结构状态叠加法对施工过程进行了精确模拟.结合本结构受力特点,在模拟过程中综合考虑了材料特性、边界条件及施工荷载等因素,分析了核心筒不同领先层数对超高层结构竖向变形、两者竖向变形差及外框架柱内力分布产生的影响.结果表明：混凝土的收缩徐变约占结构总变形的40%.因此,混凝土收缩徐变效应产生的影响不可忽略.通过模拟可知,核心筒领先不同层数会对结构竖向变形和内力产生较大影响,同时得出核心筒领先外框架6层时,两者的竖向变形差最小,其值为23.48 mm.通过施工模拟得出最佳领先层数,有效减小核心筒与外框架之间的竖向变形差,从而减小附加应力,为类似工程提供一定施工技术参考.     

某超高层框架-核心筒结构时变效应分析与实测

建立某巨型支撑外框架-核心筒超高层结构的空间有限元模型,基于CEB-FIP(1990)模型计算混凝土收缩徐变效应,按实际工况考虑施工分层加载的影响,分析该结构在实际荷载作用下的竖向位移效应,并将计算结果与现场实测数据进行了对比分析.结果表明:收缩徐变效应对该结构的竖向变形影响较大,框架柱与核心筒的时变性能差异将产生较大的层间位移差;考虑收缩徐变的施工过程分析可以较准确地模拟超高层框架-核心筒结构的竖向位移状况.     

型钢混凝土竖向混合结构过渡层设计方法

结合两个设计实例,按照我国现有的型钢混凝土结构设计规程,对型钢混凝土-钢结构竖向混合结构和型钢混凝土-钢筋混凝土竖向混合结构过渡层的设计方法分别进行详细介绍,并探讨现有设计方法存在的主要问题.在国内外关于型钢混凝土竖向混合结构的试验和理论研究基础上,提出了型钢混凝土竖向混合结构过渡层的新设计方法和设计思路.     

偏心支撑钢管混凝土框架-核心筒结构的弹性时程分析

在钢管混凝土框架-核心筒结构外框架部分布置竖向偏心支撑和腰(帽)连偏心支撑,形成弱框架,有利于提高结构的整体性和抗震性能.通过算例比较了在多遇地震作用下,几种不同布置形式的偏心支撑钢管混凝土框架-核心筒结构的地震响应:(1)仅设置竖向偏心支撑;(2)在框架外围加设腰连和帽连偏心支撑;(3)加设腰帽连偏心支撑和伸臂支撑.计算分析表明,在框架外围加设腰帽连偏心支撑后,尤其是当部分腰连和帽连偏心支撑与核心筒相连形成伸臂支撑时,钢管混凝土框架-核心筒结构抗震受力性能明显提高.     

考虑时变效应的超高层竖向构件差异变形补偿方法

针对超高层建筑竖向构件的差异变形问题,考虑混凝土收缩徐变效应和施工过程的影响,提出可控制竖向构件差异变形的同步分组补偿方法,该方法通过设置标高差容许值对框架柱与核心筒构件进行同步分组补偿,可降低竖向构件自身的标高差和相互之间的相对标高差。同时,将提出的分组补偿方法应用于天津117大厦的标高补偿中,研究结果表明：建筑封顶时,框架柱与核心筒在长期收缩徐变效应下产生的竖向变形超过总变形的30%,且随时间的增加而增加;通过同步分组补偿法可将竖向构件自身的标高差和相互之间的相对标高差控制在容许值之内,能有效降低由于时变效应差异而引起的构件附加内力。     

时变摩擦系数对准双曲面齿轮动力学行为的影响

建立了考虑时变摩擦系数和润滑状态的准双曲面齿轮14自由度非线性动力学模型。提出了准双曲面齿轮混合弹流润滑摩擦模型,反映了齿轮传动系统的润滑状态,即齿面啮合既有润滑油膜接触又有粗糙峰接触的混合状态。在混合弹流润滑状态下,对时变摩擦系数对齿轮系统动力学行为的影响作了深入分析。通过载荷承载系数求出啮合线上各接触点瞬时摩擦系数并带入系统动力学方程中,考察了齿轮系统动态啮合力和传递误差变化趋势,对比了恒定摩擦系数和时变摩擦系数对齿轮动态响应的影响。不同载荷和速度下的仿真结果表明,时变摩擦系数对准双曲面齿轮系统动力学行为具有轻微的影响。     

纤维复合材料加固初应力下的钢筋混凝土拱分析

摘要： 基于3个钢筋混凝土拱式结构的粘贴纤维复合材料（FRP）加固试验,将混凝土塑性损伤模型、粘结行为、植入技术和模型变更等技术引入到非线性数值分析中,实现了混凝土损伤、FRP 混凝土界面粘贴滑移以及初始荷载等多个关键力学特性的模拟.通过加固试验及数值模拟成果的对比得出,采用截面加固方式的极限承载提高了14.47%,采用体系加固方式其极限承载提高了27.60%,即对于超静定结构,应从体系加固角度着手;开裂荷载的分析误差在7.79%以内,极限荷载的分析误差相对较小,最大仅为4.88%.结果表明,本文数值分析方法可行,能够为今后FRP加固混凝土拱式结构的研究提供依据.     

感应电机自适应无源性控制方法及 dSPACE 实时仿真研究

利用本质上是非线性反馈控制的无源性控制 (PBC)方法与自适应控制相结合 ,实现负载转矩时变未知情形下磁链、转速的渐近跟踪 ,并可有效抑制由定、转子电阻变化引起的跟踪误差 .该方法从能量角度分析电机控制系统 ,确定不必抵消的“无功力” ,设计全局定义的控制律 ,具有形式简单、无奇异点、鲁棒性好等的特点 .基于dSPACE的在线仿真结果表明 :系统运行平稳 ,负载转矩时变未知时 ,仍可有效渐近跟踪期望的转子磁链和参考转速 ,具有较优的动静态响应特性     

劲性钢筋轻骨料混凝土梁正截面受弯数值模拟

为研究劲性钢筋轻骨料混凝土构件的抗裂性能,采用跨中集中荷载的加载方式,通过数值模拟,分析劲性钢筋轻骨料混凝土梁受弯构件变形与荷载的关系。模拟结果表明:劲性钢筋轻骨料混凝土梁刚度较大,但破坏时挠度很大,有很好的延性。当受压区混凝土压碎破坏时,试验梁仍具有很大的承压能力。随着跨中荷载的增大,梁的位移变形也随之增多。跨中荷载增加到40 t时,梁的位移变形开始大幅度增大,导致混凝土开裂。混凝土开裂后,试件截面刚度退化,裂缝宽度增幅显著,裂缝宽度逐渐加宽。试件梁开裂后,裂缝宽度随荷载变化的增长趋于稳定,抗裂性能较好。模拟结果与试验值相符。     

掺镍铁渣复合矿物掺合料预制混凝土 梁、柱性能研究

为探究掺镍铁渣复合矿物掺合料预制混凝土梁、柱性能。本文对两根掺镍铁渣复合矿物掺合料预制混凝土梁及一根普通混凝土梁进行三分点静力加载试验,观察试验过程中裂缝的开展以及极限破坏形式。同时对两根掺镍铁渣复合矿物掺合料预制混凝土柱及一根普通混凝土柱进行低周往复加载,试验过程中观察裂缝开展、屈服状态以及极限破坏状态。试验结果表明,掺镍铁渣复合矿物掺合料预制混凝土梁与普通混凝土梁的破坏状态相同,均为弯曲破坏,荷载、跨中位移、延性性能以及耗能能力差别不大。镍铁渣复合矿物掺合料的掺入没有改变柱子的破坏形态,三根试验柱的水平荷载差别不大。说明两根掺镍铁渣复合矿物掺合料预制混凝土梁的力学性能可以满足普通混凝土梁的要求,两根掺镍铁渣复合矿物掺合料预制混凝土柱能够符合普通混凝土柱的抗震性能。     

车辆荷载下隧道混凝土顶板数值模拟研究

地下隧道使用期间上部荷载对顶板的荷载可能对其内部应力分布与微变形产生影响。研究HME-V加强混凝土作为隧道顶板材料的可行性,并对掺高性能抗裂剂的混凝土结构进行理论分析和仿真模拟。探讨隧道顶板结构的力学性能和稳定性,对应力场、应变场、位移场进行分析。结果表明,应力与变形状态均在力学模型估算的范围之内,对实际工程具有一定的参考价值。     

引射器活门调节机构的流固热耦合特性

针对船用燃气轮机引射器活门调节机构多场耦合下的结构强度问题,建立了引射器三维流场以及活门阀片的结构模型,采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法,分别对流场进行了稳态与瞬态仿真分析.将瞬态仿真的结果作为有限元模型的边界条件,进行了包含热、气动和离心载荷的顺序单向流固热耦合分析.结果表明,相较于稳态仿真,瞬态仿真结果的趋势相近但压差更大.时变载荷的稳态求解,可能导致强度的估计不足.对活门调节机构而言,热载荷对机构阀片的变形、应力起到主要作用,气动载荷所导致的弯曲应力可以抵消一部分热载荷导致的弯曲应力,而离心载荷对机构的影响较小,可以忽略.所采用的分析方法可用于引射器活门调节机构等典型运动调节机构的结构设计与优化.     

超高性能混凝土节段拼装混凝土护栏受力性能分析

面对装配化桥梁的高速发展及服役桥梁混凝土护栏改造的装配化需求,提出由超高性能混凝土(ultra-high perform-ance concrete,UHPC)装配连接的新型节段拼装混凝土护栏.通过数值模拟对比分析了准静态荷载和冲击荷载作用下新型节段拼装混凝土护栏和普通混凝土护栏的极限荷载、动力响应和破坏形式.结果 表明:新型节段拼装混凝土护栏在各类加载条件下均具有普通混凝土护栏同等的防撞性能;UHPC构件能替翼缘板吸收大量冲击能量,可有效减小翼缘板受力,起到一定的保护作用.所提混凝土护栏节段拼装方案为混凝土护栏的装配化施工提供参考.     

RC刚架拱桥的板桁组合加固及动力特性

钢筋混凝土（RC）刚架拱桥常见的加固方法大多属于局部加强而非整体改造,因此对于改善结构受力性能的作用极其有限,难以满足我国现阶段公路交通荷载日益增大的需求。针对以上问题,文中首先提出了一种新型加固方法——板桁组合加固法,该加固方法在主梁两侧架设钢桁架,通过植筋、焊接、铺设钢筋网和浇筑混凝土等措施使钢桁架与主梁牢固连接,形成板桁组合结构,从而使结构受力从主梁受力体系转变成板桁组合受力体系,实现对结构受力的优化;然后,利用该方法对某刚架拱桥进行加固改造,通过有限元仿真模拟与桥梁动载试验,对该新型加固方法的有效性和实用性进行验证。结果表明：加固后结构自振频率有效提高;竖向刚度和承载力显著增大;结构一阶面内竖弯频率理论值较加固前提高80.5%,公路-I级荷载作用下加固后结构下挠值较加固前减小56.8%,混凝土构件应力水平较加固前减小10.9%～69.8%;该加固方法对结构的动力特性具有改善作用,加固后结构的竖向振动效应小于加固前且实测冲击系数远小于现行规范值,结构动力性能良好。     

方钢管约束混凝土桥墩拟静力试验

为研究不同约束形式及混凝土墩身与承台间的连接构造对桥墩试件的抗震性能和各项指标的影响规律，设计1根采用混合接头连接的装配式方钢管约束混凝土桥墩试件（SYP-GT4试件）、1根方钢管约束的整体现浇混凝土桥墩试件（SYZ试件）和1根方形截面的整体现浇混凝土桥墩试件（SFZ试件）。在桥墩墩帽处采用位移加载方式完成构件的拟静力试验，观察试件的破坏过程以及破坏模式，分析了桥墩的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、荷载-位移骨架曲线、延性、耗能等特征参数。结果表明，3根混凝土桥墩试件的破坏形态基本一致，二者均为整体压弯破坏模式。SYZ试件与SFZ试件相比，水平峰值荷载提高了46.5%，滞回耗能能力更优，均有很好的延性性能，表明方钢管约束的整体式桥墩抗震性能优于现浇混凝土桥墩；SYP-GT4试件与SYZ试件相比，水平峰值荷载数值相接近，位移延性系数提高了24.1%，残余位移小，变形恢复能力较优，滞回曲线呈现更饱满的梭形，无明显捏缩，连接构造对强度和刚度退化的影响较小，两者抗震性能接近。