地震作用下楼盖开洞对轻钢龙骨房屋的动力分析

楼盖作为轻钢龙骨房屋的主要构件,承担平面外的荷载和发挥水平传力作用,通过对比轻钢龙骨房屋楼盖在刚弹性假定下,分析楼盖不同开洞率的模态、质量参与系数、基底剪力、结构最大位移、楼盖应力。得出轻钢龙骨房屋在地震作用下刚弹性楼盖两种假定对不同开洞率楼盖的模态、结构的最大位移计算结果相差不大,可以忽略。对于基底剪力在开洞率小于20%时,楼盖刚性假定比弹性假定要大,当开洞率大于40%时,楼盖的刚性假定偏小,对结构设计不利,则楼盖开洞率较大时应采用弹性楼盖假定更为安全合理。弹性楼盖应力随开洞率的增大下在洞口转角应力有减小的趋势。     

六边形平面楼盖开洞对结构抗震性能的影响分析

本文以贵州省博物馆新馆仪式大厅结构为背景,分别考虑楼盖刚性假定和弹性假定,针对楼盖开洞引起的平面不规则性进行了6个算例的抗震性能研究。分析表明:六边形平面的周边框架和洞口周围框架形成密柱框筒;楼盖开洞未造成明显的扭转影响,也未明显削弱结构抗侧刚度;楼盖开洞位置的选择较为重要,否则调整刚心与质心的位置偏差而增大结构抗侧刚度时容易导致位移比出现小数比小数而不易满足要求;开洞面积的大小不宜作为结构超限的硬性指标,而应以结构抗侧刚度和楼层受剪承载力作为辅助判别标准;楼盖开设大洞口后结构整体分析宜按弹性楼盖假定,但楼盖弹性假定计算的位移比要小于刚性假定计算的位移比;楼盖的刚、弹性假定对楼层地震剪力计算结果的影响几乎可以忽略。     

结构参数对低层轻钢房屋抗震性能影响分析

为研究不同结构参数对低层轻钢房屋抗震性能的影响,以已有试验结果为基础,采用ABAQUS软件建立轻钢房屋的有限元模型,计算得到的房屋自振频率、加速度反应及位移反应等均与试验结果吻合较好,验证了有限元模型的正确性.在此基础上,对验证后的房屋模型在9度多遇及9度罕遇地震作用下进行了变参数分析.研究结果表明:采用增加覆面板数量、增设柱间斜撑的墙体构造形式可提高房屋的自振频率、加速度及位移响应;但改变覆面板材料对整体结构的动力特性及地震响应影响较小;墙体开洞率对房屋在地震作用下的结构响应影响明显,因此墙体开洞率不应大于29.09%;轻钢房屋长宽比减小,平面布置更规则,结构自振频率增大,加速度及位移响应降低.     

轻钢龙骨夹芯复合外挂墙板抗弯性能参数化数值分析

通过对开洞、不开洞轻钢龙骨夹芯复合外挂墙板在平面外荷载作用下的数值模拟计算分析,对轻钢龙骨夹芯复合外挂墙板的抗弯性能进行研究,分析轻钢龙骨夹芯复合外挂墙板抗弯最大变形处的挠度、构件应力与施加荷载的一一对应关系,对正常使用荷载状态下的结构性能进行评价。在基本分析模型计算基础上,分析了方钢管规格、方钢管布置间距、板材力学性能等参数对墙体抗弯性能的影响,提出了不同建筑高度、风压下适宜的墙板规格。     

预应力对核安全壳结构模态特性及抗震性能的影响

目的研究预应力对核安全壳结构的模态频率、振型周期以及内力、位移分布情况的影响,确定最不利内力、位移分布模式,验证核安全壳结构的抗震稳定性.方法基于有限元分析软件ANSYS进行了核安全壳在自重、自重与预应力共同作用两种工况下的模态特性和抗震性能分析.结果预应力对核安全壳结构的第一、二阶模态频率和振型周期的影响较大,频率影响值为3.35 Hz时,振型周期减小0.1 s.基底输入南京地震波激励时,自重与预应力共同作用下结构最大主应力为343.529 k Pa,发生在筒壁与底板交接处,预应力承担结构最大主应力值的31.21%.基底最大剪力为21786 k N,预应力承担最大剪力的31.63%;结构顶点最大侧移减少1.43 mm.结论研究结果与核安全壳的预应力系统设计理念一致,能为核安全壳的极限承载力分析、概念设计和安全评估等提供参考.     

开洞位置对低层轻钢结构风荷载的影响

鉴于高层开洞良好卸载效果与迎风面突然开洞的破坏作用,提出对低层轻钢结构开洞抵御风荷载的气动措施.通过湍流κ-ε方程和结构化非均匀网格,采用风洞实验验证的数值风洞模型模拟了4个开洞位置不同,但尺寸相同的轻钢建筑,并基于以上模型风荷载分布提出主动抗风的结构形式.分析结果表明,开洞房屋屋面平均风压较低,此种结构在强风作用下比同类型全封闭的结构抗风性能要好.     

砌体结构楼层地震剪力分配教学研究

新一代地震区划图取消了不设防区域,因此土木工程专业的建筑结构抗震设计课程显得尤为重要.砌体结构作为常见的建筑结构型式,其地震剪力的分配是课程教学的重点和难点.针对学生存在的疑惑和教材例题的局限,结合实例对砌体结构地震剪力分配计算进行比较教学,使学生明白刚性楼盖房屋墙体开洞后的地震剪力按净截面面积进行分配计算的依据和局限,并给出计算实例.通过比较分析能够增强学生对该部分知识的理解,能够提高学生解决工程实际问题的能力.     

广州洲头咀沉管隧道地震响应研究

采用弹性地基梁理论计算了广州洲头咀沉管隧道的地震响应,在假定管段接头为刚接、铰接和半刚接3种工况下,计算了隧道在纵向和横向振动时的轴力、剪力和弯矩时程.结果表明:1)隧道的各种内力响应时程图形形状与输入地震波基本一致;2)采用刚性接头时的最大轴力、剪力和弯矩较其他两种工况更大;3)半刚性接头对于沉管隧道在地震作用下的轴力、剪力和弯矩力学性能均有一定改善,这与有关文献的研究结果是一致的;4)在采用半刚性连接时隧道的接头内力和转角均较大,在实际工程应用中如采用该种连接方式,建议进行地震作用下的接头内力和接头相对位移验算.     

超高层钢网格混凝土核心筒盒式结构动力弹塑性分析

为了研究超高层钢网格混凝土核心筒盒式结构在罕遇地震下的抗震性能,利用通用有限元软件ABAQUS建立了盒式结构的有限元模型。对钢网格的塑性变形和核心筒的损伤分布进行了研究,比较了结构弹塑性与弹性分析顶点时程位移和基底剪力。结果表明,新型盒式结构在罕遇地震作用下,钢网格梁产生了塑性变形,网格柱则基本保持弹性,大部分核心筒连梁损伤严重,底部核心筒也达到中等程度损伤。弹塑性顶点时程位移与弹性位移相比,峰值减小且出现了滞后的现象,弹塑性基底剪力也小于相应的弹性剪力。新型盒式结构的损伤和变形能满足大震不倒的性能要求。     

基础隔震结构整体非线性动力响应分析研究

为研究隔震结构在地震作用下的非线性响应规律,对某高层隔震剪力墙结构,分别考虑上部结构为弹性与弹塑性,进行中震和罕遇地震作用下的动力时程分析研究,同时分析整体弹塑性模型中保持楼板弹性假定对结构响应的影响.分析表明,考虑整体弹塑性作用的隔震结构减震系数减小,罕遇地震下层间位移角增大,顶点位移时程滞后于仅考虑支座非线性作用的分析结果,隔震层位移减小,支座滞回曲线面积减小,同时剪力墙和楼板实际均出现了不同程度的弹塑性损伤.弹塑性楼板模型的层间剪力和位移角均大于弹性楼板假定模型的,顶点位移时程则滞后于弹性楼板模型的顶点位移时程,幅值变化不大.     

结构性能参数对基于IDA方法结构优化的影响①

以钢筋混凝土框架结构为研究对象,选择顶点位移、最大层间位移角、最大基底剪力3种结构性能参数(DM),分析比较不同DM对基于IDA方法结构优化结果的特点和影响,结果表明在结构优化分析时优先使用最大层间位移角作为DM,同时可以选择顶点位移进一步分析,对结构优化进行修正。     

大开洞对高层建筑风效应的影响研究

在大气边界层风洞中开展了在0.5 H和0.85 H高度设置洞口的高层建筑刚性模型测力试验,获得不同洞口尺寸、高度、位置以及数量时的高层建筑风致基底反力.从基底弯矩系数和基底一阶广义气动力谱研究了不同洞口设置对高层建筑风效应的影响.研究结果表明:1)顺风向开洞能有效地降低顺风向基底平均弯矩,并且上部开洞效果优于下部开洞,开洞率越大效果越明显;横向基底平均弯矩比较小,大开洞提高基底横向平均弯矩,小开洞则相反;开洞对横风向与顺风向的基底脉动弯矩都有较大影响.2)不管是大开洞还是小开洞,在折算频率约为0.12位置处,均出现了与旋涡脱落频率相近的窄带峰值,且不同工况下,低频段的功率谱值差异略大于高频段.     

某办公楼轻钢加层加固工程设计

轻钢加层因为质量轻、对原结构影响小、施工快等优点在老旧房屋改造中广为应用,但由于其结构特性,在混凝土和钢结构连接处易产生刚度突变,从而影响结构整体的抗震性能。文章以某办公楼轻钢加层结构为例,通过SAP2000建立有限元模型,分析对比加层前后结构在地震作用下的自振周期、弹塑性层间位移角、基底剪力等参数,并提出2种防屈曲支撑布置方案,分析对比其对抗震性能的影响。结果表明:原结构在加层后周期和层间位移明显增大,扭转效应增强,部分参数超限;加设防屈曲支撑布置后,结构整体的抗震性能得到明显改善;加层结构中防屈曲支撑的布置位置对整体结构的抗震起重要作用。     

砖混组合结构隔震房屋的地震反应

研究基础隔震砖混组合结构房屋的地震反应,利用三维有限元分析程序 得到了结构的基底剪力和层间位移。通过分析对比隔震房屋和非隔震房屋的计算结果,发现橡胶隔震垫可以减小地震对房屋建筑的作用,并且使隔震房屋产生平动位移,给出了一些有意义的结果和结论。     

轻型木结构房屋侧向变形机理的现场试验研究

对一幢轻型木结构房屋进行侧向载荷试验研究,结果表明,层间剪力传递路径为上层剪力墙→楼盖→下层剪力墙,与常用设计假定一致;各片剪力墙与楼盖之间的剪切滑移均较小,可忽略不计;结构分析中应采用整体结构分析方法,提出的简化分析模型考虑了楼盖变形对剪力墙荷载分配的影响,分析结果接近于实测结果,可供实际工程设计分析采用;非抗侧力构件显著提高房屋抗侧力刚度,当这些构件包括在定型设计中,则应考虑其抗侧力的作用,具体考虑方法有待进一步研究;楼盖吊顶石膏板对楼盖刚度的提高很有限,可忽略不计.     

不同蒙皮结构下轻钢龙骨的抗侧性能试验研究

对带有不同支撑形式、采用不同墙板材料的组合墙体的抗侧性能进行研究,即采用1∶2单片墙体建立6个具有不同支撑形式的轻钢龙骨墙体模型,分别对其抗侧性能进行试验研究。结果表明:在这3种不同结构形式的模型中,轻钢龙骨带角支撑结构体系的抗侧力最高,轻钢龙骨骨架结构体系的抗侧力最低,轻钢龙骨带斜支撑结构体系位于两者之间;钢丝网对带支撑的轻钢龙骨墙体的抗侧力有一定的作用;对同一种支撑形式的轻钢龙骨墙体,涂抹水泥砂浆的组合墙体抗侧力明显高于覆OSB板的组合墙体。     

考虑土-桩筏基础-结构的共同作用的层间隔震结构地震响应

层间隔震结构是一种新型隔震体系,近年来其隔震性能受到各国学者关注.采用有限元软件ABAQUS建立了层间隔震结构三维整体空间模型,考虑地基土-桩筏基础-上部结构的共同作用(soil-structure interaction,SSI),进行地震作用下的非线性动力响应分析.研究了考虑SSI前后的层间隔震结构体系振动特性及动力响应,通过改变基础底部不同土层性质、不同桩长,探讨各因素对考虑SSI的层间隔震结构的影响规律.结果表明:不考虑SSI的层间隔震结构基底剪力、各层位移明显大于考虑SSI的情况;基底采用硬土层时的基底剪力、各层位移大于采用软土层时的情况;深桩基础相比浅桩基础的周期小、基底剪力、顶点位移、各层位移均增大.     

连续梁桥冲击系数与频率的对应关系

为明确在计算连续梁桥主梁不同荷载效应(位移、正负弯矩和剪力)的冲击系数时,采用哪一阶频率计算更加合理,以分联长度为r×30 m(跨数r=3,4,5,6)的预应力混凝土连续梁桥为研究对象,运用理论分析与有限元数值模拟相结合的手段,研究了位移冲击系数、正负弯矩冲击系数和剪力冲击系数与前3阶频率的对应关系。首先运用动力学和曲率模态理论得到了位移冲击系数、正负弯矩冲击系数和剪力冲击系数与各阶振型的关系式;接着运用梁格法分别建立r×30 m预应力混凝土连续梁桥的MIDAS Civil有限元数值模型,然后利用傅里叶级数分别对有限元分析中得到的前3阶竖弯振型进行拟合,最后将拟合得到的振型函数代入不同效应的冲击系数与各阶振型的关系式,从而分别得到前3阶竖弯模态对不同效应冲击系数的贡献百分比,并与已有研究成果进行对比,对该理论分析正确性进行了验证。研究结果表明:位移冲击系数、正弯矩冲击系数和剪力冲击系数根据第1阶竖弯频率来计算更加合理,在前3阶竖弯模态中,第1阶模态贡献了跨中最大动位移的84.4%～99.5%、跨中截面最大正动弯矩的77.2%～98.7%、支座截面最大动剪力的84.1%～99.1%;负弯矩冲击系数则根据第2阶竖弯频率来计算更加合理,在前3阶竖弯模态中,第2阶模态贡献了支座截面最大负动弯矩的70.0%～98.2%。     

刚性基底弹性转动约束矩形板各受载条件下屈曲分析

为探究对于刚性基底上边界不同弹性转动约束刚度矩形板的单侧屈曲行为,研究了在刚性基底上弹性转动约束矩形薄板四边受线性压力和均布剪力屈曲的问题.采用Rayleigh-Ritz法,依据不同受载情况的屈曲形变提出合适的挠曲面函数,由板屈曲时能量的变分推得临界屈曲荷载理论解.运用相关性稳定验算公式,获得薄板在弯-剪复合应力下的屈...     

孔洞对CNP1000安全壳抗震性能的影响

建立了开洞和未开洞两种安全壳模型,利用ANSYS/LS-DYNA软件对两种安全壳进行了模态分析和时程分析,研究了给定位置和尺寸的孔洞对安全壳抗震性能的影响.结果表明:孔洞对安全壳前16阶自振频率影响较小;两种安全壳在不同高度处的相对位移峰值相近,最大第一主应力值和最小第三主应力值均相差较小.相比未开洞安全壳,开洞安全壳会在洞口附近形成较大的应力集中,在给定的地震荷载作用下,安全壳始终处于弹性阶段.