竖向荷载下新型住宅复合结构试验研究

通过对用于住宅的一榀新型复合结构模型在竖向荷载作用下的试验,研究了复合结构在正常使用阶段和承载力极限状态时梁柱及支撑的各截面应力、裂缝、变形和破坏形态.结果表明,一榀六层复合结构,在梁柱截面为250 mm×250 mm,支撑截面为120 mm× 120 mm,承载面积为4.2 m ×4.2 m的情况下,荷载达到一般住宅竖向荷载标准值,梁的裂缝和挠度均小于规范值;当达到设计值时,支撑和底层柱所需要的配筋仅为构造配筋,而梁最大弯矩截面的配筋率仅需0.25%,即新型复合结构满足住宅结构在竖向荷载组合下可靠性要求.复合结构在竖向荷载作用下的破坏形态为梁铰机构体系.     

钢框架-支撑结构中X形中心支撑的抗震验算

在竖向荷载(重力)和水平荷载(地震)作用下,X形中心支撑除承受水平荷载引起的剪力外,还承受楼层水平位移和竖向荷载(重力)共同作用下产生的附加剪力;在竖向荷载(重力)荷载的作用下,由于柱的弹性压缩变形在X形中心支撑斜杆中还会引起附加压应力.本论述对框架-支撑结构体系中X形中心支撑在考虑附加剪力和附加压应力时的抗震计算与分析进行了系统地论述,并推导出了验算公式.     

水平分布柱间支撑对多高层钢框架抗连续倒塌性能的影响

通过LS-DYNA动力非线性分析,研究了水平支撑对多高层钢框架结构抗连续倒塌性能的影响.以一幢10层钢框架结构为原型,分别对纯框架和二层布置水平支撑2种结构方案进行了分析.采用备用荷载路径法,即在结构稳定状态下突然移除底层1根或相邻2根承重柱,分析结构在移除底层柱后的动力响应.分析结果表明,水平支撑能显著减小破坏部位的竖向位移,使同层各柱轴力分配趋于均匀化,从而提高结构的抗连续倒塌能力.根据有限元计算结果并考虑到经济因素的影响,多高层钢框架底层柱子轴压比在常规荷载作用下应控制在0.3～O.4之间.     

风和地震下上海中心幕墙支撑结构与主结构协同分析

通过将幕墙支撑结构与主体结构整体建模,对风荷载及水平地震作用下幕墙支撑结构与主体结构相对竖向变形特性及其对支撑结构受力影响以及竖向地震作用下支撑结构竖向不均匀变形、内力及加速度反应及其对设计的影响进行了详细分析与研究,研究结果表明,在水平荷载作用下,主体结构与环梁竖向相对变形引起径向支撑的附加弯矩,通过设置滑动构造可减小弯矩保证支撑受力安全;在竖向地震作用下,幕墙系统将产生较大的不均匀变形对板块产生不利影响、吊杆产生较大附加轴力、环梁竖向加速度反应显著,设计时应对以上不利因素进行评估以保证幕墙系统在地震作用下的安全.     

足尺柱承重模块化钢框架稳定承载力试验研究

为研究竖向荷载作用下柱承重模块化钢框架的受力性能、破坏机理及模块间节点对结构整体受力性能的影响,进行了模块间节点静力受弯试验与足尺2层单跨模块化钢框架竖向静力加载试验,分别得到模块间节点的刚度属性及模块化钢框架的整体稳定承载力与破坏模式。最后,考察了模块间节点对模块化钢框架结构整体性能的影响,并验证了结构稳定承载力理论计算模型与数值分析模型。结果表明：模块间节点的半刚性属性对模块化钢框架的稳定承载力影响较大,设计时应加以考虑;竖向荷载作用下模块化钢框架破坏模式为上下层模块角柱整体失稳;子结构模型能够较好地计算柱承重模块化钢框架的整体稳定承载力。     

关于多层钢结构住宅结构设计体系综述

多层钢结构住宅一般采用装配式结构,其优势是施工速度快,建筑布局限制小。其结构都是由多层水平的楼板、梁和竖向的柱、墙等组成。主要的竖向荷载首先传给楼板,楼板再传给梁,然后每层的楼面荷载通过梁以及梁上的填充墙荷载传给竖向的柱、墙等构件,而柱、墙等构件除了把从上至下的荷载传给基础之外,还承担着风力和地震力的荷载。因而随着建筑高度的变化,其组成方式、受力变形特性及结构体系会有明显的变化。框架、剪力墙及筒体是结构中抵抗竖向及水平荷载的基本单元,由它们及其变体组成了各种结构体系,如框架结构体系、框架一支撑结构体系、框架一筒体结构体系、错列桁架结构体系等。     

考虑抗震性能的低层轻钢密柱框架支撑拓扑优化

提出了一种新思路,用于得到抗震性能优良的带支撑框架。首先,对低层轻钢框架进行非线性动力时程分析,通过对结构的最大地震效应进行静力等效,获得地震作用的水平等效静荷载。其次,将水平等效荷载与竖向荷载进行组合,利用BESO（双向渐进结构优化）方法对一榀密柱框架进行支撑分布的拓扑优化,得到一种应力分布较均匀且抗震性能优良的带支撑框架。优化中,梁柱位置单元保持不变,通过单元增减的双向进化获得传力骨架,再用等截面杆件将该骨架重构成带支撑框架。同时,利用由优化结果得来的结构概念设计多种密柱框架支撑分布方案。最后,以顶点侧向位移为性能指标,通过非线性动力时程分析,比较了这些带支撑框架的抗震性能。结果表明,拓扑优化得到的带支撑框架性能优于通过结构概念得到的带支撑框架。据此,给出了低层轻钢建筑密柱框架支撑分布的设计建议。     

砂土中裙式吸力基础复合承载特性数值模拟

海上风电基础在服役过程中,长期受到上部结构传递的竖向荷载以及风、波浪等产生的水平荷载及倾覆力矩作用.这些荷载同时作用于基础,导致基础的复合承载特性复杂.针对海上风电裙式吸力基础开展数值模拟,研究裙式吸力基础在复合加载条件下的承载能力:在复合加载条件下,裙式吸力基础的承载能力更大;随着裙结构宽度和高度的增大,裙式吸力基础的复合承载力逐渐增大;绘制了吸力基础在二维复合荷载(竖向荷载-水平荷载、竖向荷载-弯矩荷载、水平荷载-弯矩荷载)作用情况下的破坏包络线图形以及在三维复合荷载(竖向荷载-水平荷载-弯矩荷载)作用情况下的破坏包络面,得到了裙式吸力基础破坏表达式,可指导工程实践.     

重视对施工结构破坏的研究和认识

大量的调查结果表明,许多工程事故都发生在结构施工阶段。通常竖向施工荷载由已浇筑的楼板、模板支撑和二次支撑组成的受力体系来承担。为避免施工结构的超载破坏,弄清每一施工步骤中各承载构件中的荷载变化是十分必要的。该文重在指出多、高层建筑的施工破坏的严重性,以及在我国加强对该领域研究的必要性,同时给出了国内外目前的研究水平和状态,指出了有待进一步研究的课题。     

考虑支座失效的基础隔震结构振动台试验研究

为研究隔震结构在多向动力耦合激励下的动力响应和荷载传递路径,进行了一个缩尺比例为1∶4的三层平面不规则RC隔震框架结构振动台试验. 通过研究结构的加速度响应、位移响应、隔震支座内力响应、损伤跨梁混凝土和钢筋应变等,揭示了多向动力耦合激励下的抗倒塌性能. 进一步利用OpenSees有限元软件,分析了损伤跨梁内力和支座损伤指数分布规律. 研究结果表明：在双向水平地震和单个隔震支座突然失效引起的竖向不平衡荷载耦合激励下,失效点位置处结构的竖向动力响应显著增大,并发生明显的竖向变形;支座瞬时失效产生的动力效应对各支座内力均有影响,特别是对相邻支座的内力影响更加明显;支座瞬时失效产生的竖向不平衡荷载由空腹效应和梁端弯矩共同抵抗;支座瞬时失效对相邻支座损伤指数影响最大;在多向动力耦合激励下失效区域的动力响应比仅考虑竖向不平衡荷载下更显著,隔震层损伤指数分布相比地震单独作用下更加离散.     

矩形基础地基破坏机理细观模型试验

采用自行研制的土体数字化变形测量装置,对承受中心荷载的矩形基础进行了室内细观模型试验,重点研究矩形基础沿着长边和短边剖面上土体位移发展直至破坏的全过程。研究结果表明:矩形基础下地基土位移的影响范围随着荷载增加而不断向竖向及水平方向扩展,沿着矩形基础长度和宽度方向竖向位移的影响深度在破坏时趋于一致,而基础宽度方向的水平位移影响范围约为长度方向的1.5倍,且沿着基础宽度方向地表隆起变形比长度方向大,沿着长度方向滑动面主要由基础两边的剪切滑动区及基础正下方的倒梯形弹性平衡区构成,沿着宽度方向弹性平衡区为三角形,矩形基础下弹性核的形状为横置的三棱台。研究结果为矩形基础地基破坏模型的建立提供了理论依据。     

双桥门立交桥施工对原城东干道桥影响的监测与分析

为确保城东干道桥的安全和新建桥梁施工安全,在城东干道桥下搭设传力支撑架传递桥梁施工荷载,并对城东干道桥面的垂直位移量及其下方的支撑架基础沉降量进行监测。结果表明：城东干道桥有效地传递了新建桥梁的施工荷载,未受较大弯矩作用,达到了安全性的要求。     

水平—竖向耦合荷载下单桩承载性状数值分析

为了研究单桩基础在水平—竖向耦合荷载下的承载性状,以工程实例为基础,通过数值计算的手段建立了均质海相软黏土层中单桩受耦合荷载的计算模型,研究均质土层中竖向与水平耦合荷载作用下单桩的承载力、变形特点。结果表明：当施加的水平力未超过临界荷载,水平力的施加对单桩竖向承载力无影响;当施加的水平力超过临界荷载,水平力的施加对单桩竖向承载力有着不利的影响;水平力的施加延缓了竖向抗拔承载力破坏点的出现,且随着施加的水平力的增大,抗拔极限破坏点出现得越晚,水平力的施加提高了单桩抗拔承载力;预先施加竖向力会减小水平力产生的桩顶水平位移,提高单桩水平承载力;且存在一个最优的竖向荷载,使得桩顶水平位移最小,桩身弯矩最小。     

软件企业研发人员的激励与监督问题

在分析软件开发工作具体特征的基础上,建立了项目经理与软件开发团队成员的委托—代理模型.在对模型求解的基础上,得出了横向监督机制下研发人员的均衡努力选择及项目经理的最优激励系数以及纵向监督机制下项目经理的最优监督力度.通过将基本激励模型的均衡解与考虑横向监督与纵向监督的模型均衡解对比,分析了研发人员的最优激励与监督方式.分别就存在横向监督与纵向监督时的委托代理双方的最优行为及其影响因素进行了分析并得出了相应的结论.     

斜向索力下钢-混凝土组合索塔锚固区荷载传递与分配关系分析

为了研究斜拉桥钢混凝土组合索塔锚固区在斜向索力作用下的特殊传力形式,利用变形协调原理分别讨论了水平分项索力和竖向分项索力在索塔锚固区的传力过程和分配关系.在此基础上推导了水平分项索力在钢锚箱和混凝土塔壁之间的分配计算公式.并通过算例比较荷载分配计算公式和有限元模拟分析的结果,验证公式的准确性和适用性.研究结果表明,水平分项索力通过钢锚箱侧板和混凝土侧壁的拉伸以及混凝土端壁的弯曲三者变形协调进行索力传递和分配,钢锚箱侧板承担大部分的水平索力,而混凝土塔壁只分担其余少部分.另一方面竖向分项索力的传递需考虑钢锚箱端板,剪力钉和混凝土端壁的变形协调.可见通过变形协调原理可以有效地分析斜向索力在组合索塔中的传力机理和传递过程,并且根据有限元结果的对比证明荷载分配计算公式能够满足较高的精度.     

低渗薄层油藏多垂直裂缝水平井产量计算公式

随着越来越多的水平井压裂技术应用于低渗透薄互层油藏,准确地确定多垂直裂缝水平井的产量意义重大.在假设各薄互油层物性各异、各裂缝流量不相等的条件下,分析研究了各裂缝周围的渗流场分布特征.采用渗流面积等值法,把多垂直裂缝系统水平井等效为水平井与垂直井的组合.应用镜像反映及势的叠加原理,对裂缝系统的产量公式进行了详细推导,并结合Renard-Dupuy公式,得到了多垂直裂缝水平井产量公式.实例的计算结果表明,水平井经压裂后产量明显增加,各垂直裂缝的产量不相等,中间裂缝较边部裂缝产量小.由此说明在压裂缝数量确定的情况下,应尽量增加裂缝间的距离,以增加各裂缝的泄油半径,以此来提高单井产量.     

超高压气藏裂缝应力敏感性实验方法

超高压气藏中裂缝是主要的渗流通道,不同分布形态的裂缝在气藏开发过程中应力作用是完全不同的,应单独进行评价。根据不同形态裂缝的受力特征,建立径向覆压和轴向覆压两种加载方式的裂缝应力敏感性实验方法,径向覆压用于模拟水平裂缝和低角度裂缝在开发过程中的应力敏感性变化,轴向覆压用于模拟垂直裂缝和高角度裂缝,同时依据气体高压物性特征,对气测渗透率的计算方法加以改进。研究表明:采用径向覆压和轴向覆压两种加载方式是研究超高压气藏裂缝应力敏感性的有效方法;对于超高压气藏垂直裂缝岩心没有应力敏感性,而水平裂缝岩心应力敏感性最大,高角度裂缝岩心应力敏感性介于两者之间。     

基于Comsol Multiphysics的十字状裂隙中流体运动特征分析

地震波在岩石中传播时,在微观尺度下的十字状裂隙中,压力梯度会引起垂直于波传播方向的扁平裂隙中流体流动到临近的平行于波传播方向的裂隙中,这个流动过程具有特征尺度小和持续时间非常短的特征,被称之为微观喷射流。针对喷射流机制提出一种新的数值方法,认为多孔介质的固液两相分别遵循不同的物理方程,并为了深入了解在地震波的作用下裂隙中流体的流动特征及压力分布情况,应用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件对平面波入射导致的喷射流的发生过程进行数值模拟,分析不同时刻水平及垂直裂隙轴向上流体流动速度和压力状态。结果表明:在水平裂隙中,越靠近中心位置,流体的流速越大,压力越小,在中心位置处达到其最大值和最小值;在垂直裂隙中,越靠近中心位置,流速也是逐渐增大,在中心位置处流体速度达到最大值,由于压缩波的传播方向与垂直裂隙的轴向一直,在波传播方向上使流体强制运动,其次水平裂隙中流体在壁面压力作用下流入到垂直裂隙中,造成垂直裂隙流体压力不规则变化的现象。