变刚度框剪结构的剪力墙刚度优化

文章通过对变刚度框剪结构层单元模型分析,推导出整体刚度方程,并考虑多振型因素的影响,提出变刚度框剪结构的剪力墙刚度优化的计算方法,同时运用Matlab编制的软件程序对实例进行了计算,可便捷计算出剪力墙的最优刚度及各种地震作用情况下的位移,给结构的初步设计带来一定的参考价值。     

含断层剪力墙框-剪结构的楼层地震剪力

在用数值分析法分析含断层剪力墙框-剪结构地震响应的基础上,采用杆系-层间模型,对不同剪力墙高度的剪力墙刚度中断的框-剪结构模型进行动力分析,通过输入EL-Centro地震波,将所得到的结构最大位移反应和楼层剪力与振动台的试验结果进行对比,结果吻合较好,文中得出反应点以上的截断剪力墙,比在其下截断对于框-剪结构和抗震和受力更为有利的结论。     

框-剪结构考虑剪力墙剪切变形影响的剪力墙合理数量

基于框-剪结构协同工作的连续化分析原理,文章得到了考虑剪力墙剪切变形影响的框-剪结构刚接体系的剪力墙合理数量计算式,并与不考虑剪力墙剪切变形影响的铰接体系和刚接体系的计算式进行比较,分析了它们在确定剪力墙合理数量上的相似和不同。通过算例讨论了框-剪结构的具体剪力墙合理数量值,分析了剪力墙剪切变形和连梁约束刚度对其影响程度,并得出剪力墙的剪切变形对剪力墙合理数量的影响比连梁约束刚度弱;考虑剪力墙剪切变形影响的刚接体系的剪力墙合理数量比不考虑剪力墙剪切变形影响的铰接体系和刚接体系均少,使得结构在安全前提下更加经济合理。     

断层剪力墙框剪结构地震作用的时程分析

采用杆系-层间模型和弹性时程分析法对不同高度和结构刚度特征值的断层剪力墙框剪结构进行动力分析.该法与振动台实验结果对比,吻合较好.设定了最大层间位移角θmax为可中断剪力墙的条件.计算表明:随着刚度特征值的增加,可中断剪力墙的高度随之增加.给出了两者之间的表达式;结构高度对中断剪力墙高度的影响较小.     

框剪结构剪力墙中断条件的数值分析

用杆系-层模型和振型分解反应谱法,分析不同高度和结构刚度特征值的断层剪力墙框剪结构地震反应,设定可中断剪力墙的高度条件.计算表明,可中断剪力墙高度的决定因素为上部框架的抗剪能力,随着刚度特征值的增加,可中断剪力墙的相对高度随之增加.文中给出结构高度和相对高度的表达式,结构高度对相对高度的影响较小.     

框支剪力墙中落地剪力墙合理刚度优化研究

落地剪力墙刚度是影响框支剪力墙结构安全性和经济型的重要因素之一.对框支剪力墙结构忽略楼板变形,运用振型分解反应谱法求解结构地震作用并将其作为目标函数,以层间位移与层高之比为约束条件,在层间位移与层高之比满足规范要求的条件下,使结构地震作用最小的落地剪力墙刚度即为合理刚度.在具体的数值求解中,可编写优化程序运用MATLAB、MATHCAD等软件进行计算.算例结果显示,本优化方法较全面的考虑了结构总高度、标准剪力墙刚度、层高、楼层自重等因素对落地剪力墙刚度的影响,同时具有概念简单、运算方便等优点,适用于框支剪力墙的初步设计.图2,表3,参9.     

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。     

考虑剪力墙剪切变形影响的框架-剪力墙结构分析的传递矩阵法

考虑剪力墙剪切变形影响、连梁固结连接条件,利用变分原理,建立框架-剪力墙结构分析模型的微分方程。推导微分方程的初参数解,进而建立适应变刚度结构分析的传递矩阵法,给出均布荷载和倒三角形分布荷载作用的传递矩阵荷载附加项的计算公式,导出顶部集中荷载、顶部集中弯矩、沿高度方向均布荷载和倒三角形分布荷载作用下的挠度、转角、剪力墙弯矩、剪力的计算公式。以2个铰结体系框架-剪力墙为例,对计算公式进行验证。研究结果表明:当连梁等效抗弯刚度为0 k N·m/m时固结体系可退化成铰结体系,当剪力墙抗剪刚度趋于无穷大时,弯剪型剪力墙可退化为不考虑剪切变形的弯曲型剪力墙,因此,本文微分方程可适应于多种模型的计算;采用传递矩阵法分析变刚度框架-剪力墙结构,其计算结果与采用平均刚度法的理论解析解结果较吻合,证明传递矩阵法与平均刚度法都具有可行性,但若提高计算精度,则应采用能考虑变刚度特征的传递矩阵法或有限元法;考虑剪力墙剪切变形影响的本文计算公式所得计算结果与其他公式所得结果有一定差别。     

框架剪力墙结构的滤波减振特性

目的将固体物理学中周期结构理论拓展应用到土木工程中,计算框剪结构的频散动力特性,进一步研究框剪结构的滤波减振特性.方法首先应用COMSOL M ULTIPHYSICS建立了框剪结构标准层楼结构模型并施加周期性边界条件,求解计算框剪结构频散关系;其次参数分析讨论了框剪结构典型参数对第一衰减域的影响;最后应用ANSYS对框剪结构模型进行模态分析、频率响应分析和时程分析,验证其滤波特性.结果框剪结构频散曲线具有带特性.当外部激励处于滤波衰减域范围内时,振动随着传播不断衰减,结构响应较小;相反当外部激励处于滤波衰减域范围之外时,振动随着传播没有衰减,结构响应较大.结论应用周期结构理论,可有效分析框剪结构的滤波减振特性,利用该特性有望在设计阶段对框剪结构进行优化布置,从而减小框剪结构内部设施在外部激励下的动力响应.     

新型框剪结构在地震作用下的性能研究

抵抗水平荷载与地震作用是高层建筑结构设计的主要矛盾,剪力墙结构、框架-剪力墙结构是常用的抗侧力结构体系。其中,跳层剪力墙结构尚处于理论研究和试验检验阶段。借鉴跳层剪力墙结构的纵向布置思路,对传统框架-剪力墙结构的墙体做了错列布置,得到框架—跳层剪力墙结构,并从概念设计的角度比较了不同高宽比、不同墙体布置方案的新型框剪结构与传统框剪结构在地震作用下的表现,结构在地震作用下的反应借助MIDAS/GEN软件进行计算。通过对时程分析结果进行讨论分析,得出结论:新型结构体系在地震作用下具有更好的侧向刚度。     

密肋壁板结构自振周期分析

由于密肋墙板是影响结构自振周期的主要因素,根据密肋壁板结构特点,提出密肋壁板轻框结构的等效计算方法,建立了三维薄壁杆元空间计算模型。将框架结构和密肋壁板结构进行自振周期分析及对比。分析结构表明密肋壁板轻框结构经二次等效为混凝土剪力墙的计算模型是一种可行、简便的计算模型,相对于框架而言减小了自振周期,使侧向刚度得到了提高。     

基于变形及滞回耗能的RC框剪结构地震损伤评估

为了研究RC框剪结构在地震作用下的损伤程度,通过引入基于结构广义刚度的构件重要性指标,提出考虑构件重要程度的地震损伤评估方法.首先,利用Perform-3D对RC框剪结构进行弹塑性时程分析,得到RC框剪结构的耗能分布模式.在此基础上,以地震变形、滞回耗能为基本参数,采用双参数构件损伤模型得到构件的损伤指数,利用基于构件重要性指标的楼层损伤模型得到楼层的损伤指数.最后,结合不同地震峰值加速度下结构的损伤指数、结构损伤程度与损伤指数范围的关系,评估结构在不同地震峰值加速度下的损伤程度.计算结果表明,考虑构件重要程度的地震损伤评估法,可以同时体现构件损伤程度与构件重要程度对楼层损伤的影响,可用于RC框剪结构的损伤评估.     

框剪结构协同分析的状态空间法

在楼板刚性和连续化假定下,基于并联铁摩辛柯梁模型,引入建筑结构状态变量的概念,导出高层框架-剪力墙结构协同分析的控制微分方程,将方程进行无量纲化,建立框架-剪力墙结构协同分析的状态空间表达式,并采用精细积分法求出其高精度数值解,最终得到框-剪结构协同工作的变形和内力。建立的并联铁摩辛柯梁模型具有通用性,采用的计算方法精度较高,有很强的适用性,可以推广到其他结构的静力和动力计算中。     

一种新型的分析框剪结构的单元——层单元

构造一种能模拟一层框-剪结构的新型分析方法——层单元.采用杆单元法、层单元法和解析公式,分别计算不同结构刚度特征值的等刚度框-剪结构,在不同的外荷载作用下的内力和位移;采用杆单元法和层单元法,计算不同结构刚度特征值的变刚度框-剪结构,在均布荷载作用下的内力和位移.与杆单元法比较,层单元法能显著地减少输入、输出数据和计算量,计算误差小于3.5%,     

框架-剪力墙刚结体系在水平荷载下的受力特征研究

框剪结构的变形介于弯曲与剪切之间,属弯剪型,整个结构上下各层层间变形趋于均匀,变形协调。在下部楼层,剪力墙位移小,它拉着框架按弯曲型曲线变形;在上部楼层,框架内收,阻止剪力墙的侧移,拉剪力墙按剪切型曲线变形。当剪力墙及框架的总抗侧刚度增加时,结构的变形减小。由于框剪结构的抗侧刚度影响到框架与剪力墙的共同工作,进一步影响着结构的内力分布及变形大小,因而改变与结构抗侧刚度相关的参数,探讨框架与剪力墙共同作用的规律有一定的积极意义。     

框剪结构协同分析的状态空间法

在楼板刚性和连续化假定下，基于并联铁摩辛柯梁模型，引入建筑结构状态变量的概念，导出高层框架-剪力墙结构协同分析的控制微分方程，将方程进行无量纲化，建立框架-剪力墙结构协同分析的状态空间表达式，并采用精细积分法求出其高精度数值解，最终得到框-剪结构协同工作的变形和内力。建立的并联铁摩辛柯梁模型具有通用性，采用的计算方法精度较高，有很强的适用性，可以推广到其他结构的静力和动力计算中。     

基于主断面参数的车身结构刚度链快速求解

在刚度链计算模型中直接利用真实主断面参数快速求解,是车身结构刚度链设计方法必须解决的关键问题.在建立和完善轿车车身弯曲静刚度链计算模型的基础上,以刚度链节点参数可控和工程化为目标,建立了刚度链节点参数与主断面截面属性参数的对应关系,研究了利用极坐标法控制真实主断面形状的参数化方法,以及由单一变量控制的复杂截面属性计算方法,实现了刚度链节点属性的参数化计算和刚度链模型计算参数的工程化,为基于真实主断面结构形状的车身静刚度优化分配研究打下了基础.最后用一个车身轻量化优化计算实例验证了研究方法的可行性.     

框支剪力墙正交双截面设计方法研究

文章研究了框支剪力墙构件的受力与变形特征,以及与传统剪力墙构件及混凝土梁构件的变形差异,指出框支剪力墙构件的变形形态介于传统剪力墙构件和深梁之间,其截面设计宜按水平及竖向分别进行,提出了正交双截面设计方法,根据框支剪力墙侧向变形与竖向变形反映的刚度差异,简化分解得到正交双截面承载力设计时的控制内力。通过不同框支剪力墙案例分析,验证了该方法的合理性。采用该方法可以避免按传统剪力墙截面设计出现的非满跨转换时框支剪力墙的抗剪截面不容易满足、满跨转换时框支剪力墙截面配筋较小而实际情况可能完全相反等。     

水平荷载作用下RC剪力墙有效刚度研究

采用MSC.Marc建立了钢筋混凝土剪力墙的精细有限元分析模型,并采用试验数据对分析模型进行验证.在此基础上,对有限元模型进行参数分析,研究了剪跨比、轴压比、纵筋强度、约束构件的配筋率、混凝土强度等5个参数对水平荷载作用下剪力墙有效刚度折减系数的影响.分析结果表明,相对于其他参数,轴压比是影响剪力墙有效刚度的主要因素.基于参数分析结果提出了一个计算剪力墙有效刚度的简化公式,简化公式计算结果与试验结果吻合良好,表明简化计算公式合理可靠,可供工程设计参考.     

高层轻砼框支剪力墙结构延性设计

结合工程设计，分析了高层轻砼框支剪力墙结构的变形特点，导出了考虑边缘构件砼及钢筋作用的结构构件屈服强度和极限强度的计算公式，编制了计算程序．对实际结构进行了多波输入地震反应的弹性和弹塑性时程计算，论述了地震波、结构构件的弹性参数等因素对变形分析的影响．还推导建立了用控制结构薄弱层层间变位方法确定落地剪力墙合理数量和框支柱截面尺寸的简化计算方法，提出了结构层刚度和层抗剪屈服强度计算公式，并通过实际工程二次设计的变形控制与验算，考察了本文方法的合理性，表明计算精度满足工程设计的需要．