钢筋混凝土框架结构的可靠性分析

提出了一种新的可靠性分析模型，即基于附加转角法将结构失效方式转化为随机线性互补规划模型统一处理．它不需进行结构重分析与验算塑性铰转动能力，而通过解一系列随机线性互补规划识别结构主要失效模式．算例表明本文方法是可行的，而且塑性铰转动能力不容忽视．     

钢筋混凝土连续梁塑性铰转动能力的计算

在考虑塑性的结构分析中,结构破坏标志是结构中出现了足够多的塑性铰,结构变成可变体系,从而破坏.因此,结构中出现的第一个塑性铰必须有足够的转动能力,以保证在继续加载后,其他截面也出现塑性铰.利用有限元法对钢筋混凝土连续梁的塑性铰转动能力进行计算,以确定结构出现的第一个塑性铰有足够的转动能力.     

竖向及水平加载下预应力框架塑性角的对比

通过单层两跨预应力框架,对竖向及水平加载下的塑性铰出铰模式,控制截面塑性铰所需转动能力以及其所能提供的塑性转动能力等方面进行了对比研究．在研究过程中考虑了相对受压区高度和预应力度影响．研究结果表明,当各塑性铰均具有足够转动能力时,竖向及水平加载下的塑性铰出铰模式存在很大差别．其中竖向加栽下,预应力框架梁能达到完全的塑性内力重分布,而水平加栽下则不能-此外,随相对受压区高度增加,竖向加栽下完成完全塑性内力重分布时所需塑性铰转动能力呈递增趋势;而水平加载下完成最大塑性内力重分布时所需塑性铰转动能力却呈递减趋势．     

具有隔震支座钢管拱桁架结构体系抗震性能研究

以60m跨三心圆立体钢管拱桁架结构体系为研究对象,建立普通固定铰支座和隔震支座两种模型,运用SAP2000软件与塑性铰理论对其进行在地震波作用下的动力弹塑性性能分析。分析中考虑了几何和材料双重非线性影响,获得了结构节点位移响应、杆件塑性铰的分布、结构的整体变形、失效形态及结构延性系数,评定了该结构的极限承载力、失效类型和变形能力。结果表明:在用钢量相同的情况下,使用铅芯橡胶隔震支座的隔震模型的失效界限加速度峰值比原结构高出59.4%;普通固定铰支座结构和隔震橡胶支座结构的失效破坏类型均为弹塑性动力失稳破坏,地震波作用下两种模型在失效界限时出现塑性铰的杆件数量均较少,但分布较均匀;两种结构模型在受力的两个主要方向均具有一定的延性性能,但其失效前绝对变形较小,破坏前预兆性不显著。     

落地式钢拱桁架体系弹塑性地震响应研究

采用集中塑性铰理论和SAP2000结构分析软件,对某拟建大跨钢拱桁架结构整体进行在地震波作用下的弹塑性地震响应分析。分析中考虑了几何和材料双重非线性影响,获得了节点位移响应、杆件塑性铰的分布特征、结构的整体变形、失效形态及结构延性系数,评定了该结构的极限承载力、失效类型和变形能力。结果表明,该结构在地震波下的失效界限地震加速度峰值为1 000gal,失效时最大竖向变形为短向跨度的1/200,可满足"避难与救灾建筑结构"的抗震性能设防的要求;结构的失效类型为延性强度破坏,临界失效时出现塑性铰的杆件分布较均匀;结构各方向延性系数均大于4,具有较好的变形能力;由整体稳定控制承载力的落地式钢拱桁架结构体系具有较大的抗震潜能,跨度60m的空间拱桁架结构体系,用钢量46.1kg/m2就可达到8度设防区灾难地震设防810gal的要求。     

流－固砰击铰支柱的弹－塑性动力屈后分析

用试验分析方法探讨了两端铰支柱在轴向流－固砰击作用下的弹－塑性动力屈后行为。由流－固砰击柱的弹－塑性屈后响应规律考察了这类中速冲击屈曲所不同于高速与低速冲击屈曲的屈后特征，通过对铰支柱塑性失效现象的分析定义了动力塑性失效准则，并给出了相应的塑性失效临界冲量。同时考察了不同加载历史对铰支柱动力屈后性能的影响。     

流—固砰击铰支柱的弹—塑性动力屈后分析

用试验分析方法探讨了两端铰支柱在轴向流－固砰击作用下的弹－塑性动力屈后行为。由流－固砰击柱的弹－塑性屈后响应规律考察了这类中速冲击屈曲所不同于高速与低速冲击屈曲的屈后特征，通过对铰支柱塑性失效现象的分析定义了动力塑性失效准则，并给出了相应的塑性失效临界冲量。同时考察了不同加载历史对铰支柱动力屈后性能的影响。     

钢筋混凝土压弯构件塑性铰的试验研究

本文通过试验研完,对有不同偏心距的钢筋混凝土偏心受压构件,就其塑性铰的形成、塑性区的实际长度和曲率分布以及塑性铰的转动能力进行了实测,并提出了计算公式。文中还列有试件的变形及延性等的实测数据。     

钢筋混凝土柱等效塑性铰长度计算研究

等效塑性铰长度是确定压弯钢筋混凝土柱塑性转动能力和极限位移能力的重要指标.为准确计算等效塑性铰长度,首先通过截面分析推导得出塑性铰长度的影响参数,根据计算分析结果,建立考虑弯曲作用的等效塑性铰长度计算公式;收集PEER数据库30个弯曲破坏柱极限水平位移数据,在此基础上进一步提出考虑纵筋滑移影响的等效塑性铰长度计算公式;最后,采用所提公式与现有其他等效塑性铰长度计算公式,计算得出柱极限水平位移,并与试验数据进行对比.研究结果表明:压弯钢筋混凝土柱塑性铰长度主要与轴压比n、受拉纵筋配筋率ρ有关,随着n的增大和ρ的减小,塑性铰长度不断减小;所提公式与试验数据吻合良好,可以用于压弯钢筋混凝土柱抗震设计分析.     

基于RC框架结构的失效倒塌模式

目前我国存在大量已建非延性钢筋混凝土(RC)框架结构,文章针对这类RC结构在遭受外力作用时的破坏模式进行研究分析。采用拟静力分析方法研究以五层RC框架结构为代表的多层RC结构的失效倒塌模式。研究结果表明基于已有的试验数据采用Open Sees有限元建模验证了针对RC框架结构数值模拟的正确性;表明了RC结构首先在结构底层柱下端塑性铰区出现损伤破坏,且同一楼层边柱塑性铰区较中柱损伤严重,逐渐向顶层塑性铰区发展最终使整体框架结构整体发生破坏直至失效倒塌。     

基于失效模式的半刚性钢框架结构优化设计

本文为实现半刚性钢框架结构的失效模式控制,获得具备整体耗能能力及经济性的结构设计方案,使用基于能量平衡的塑性设计方法中的失效模式控制约束条件,同时考虑钢框架结构的梁柱连接节点半刚性的影响,通过精英保留的遗传算法进行结构优化设计.以一榀十层单跨钢框架结构为例进行优化,对优化设计结果进行Pushover分析,研究其塑性铰的...     

考虑残余应力影响下刚架极限承载力分析的广义塑性铰法

一阶塑性铰法利用外荷载与线弹性弯矩之间的比例特性快速确定塑性铰的位置和结构的极限承载力，理论简洁，计算效率高，但不能考虑截面轴力和弯矩对塑性铰形成的组合作用。精细塑性铰法克服了一阶塑性铰法的局限性，但其只能通过不断增量调整外荷载、迭代试算来确定塑性铰的位置和结构的极限承载力，丧失了一阶塑性铰法的比例特性，理论复杂，计算效率低。广义塑性铰法结合了一阶塑性铰法与精细塑性铰法的优点，但未考虑残余应力的影响，对于立柱承受较大竖向集中荷载作用的刚架结构会高估其极限承载力。有鉴于此，文中通过在广义屈服准则的截面初始轴向强度中引入稳定系数来考虑残余应力的影响，进而有效利用广义塑性铰法快速评估考虑残余应力影响下刚架结构的极限承载力。首先，利用强度折减因子建立了各加载步的修正截面强度，结合回归分析建立了广义屈服函数的齐次化表达式，据此定义了与外荷载保持相同比例关系的单元承载比。然后，在截面初始轴向强度中引入稳定系数来考虑残余应力的影响，并依据单元承载比与外荷载的比例关系快速确定塑性铰的位置和相应的外荷载增量，据此建立了考虑残余应力影响的改进广义塑性铰法。最后，通过与不同方法就国内外文献中几个校准算例的对...     

钢筋混凝土框架结构动力失效研究

分析了强震作用下结构动力失效的机理以及预报结构的倒塌和确定结构的安全系数，根据非线性动力模型编制了NDAP（结构非线性动力分析）程序来分析钢筋混凝土框架结构在强震作用下的反应，通过对框架结构的塑性铰形成过程的计算机模拟，分析了框架结构非线性动力失效的机制，并通过算例分析了二阶效应对强震作用下结构倒塌的重要影响和预告作用。     

变截面悬臂空心圆柱的冲击动力特性

变截面悬臂空心柱是一类在工程中有着广泛应用的特殊结构。为了研究其在冲击荷载作用下的动力特性,通过准静态极限分析与冲击动力学理论,对其在等厚度与变厚度两种情形下的冲击响应展开研究。定义了荷载位置参数与塑性铰位置参数,并根据荷载位置参数给出了塑性铰位置的判定条件。利用动量定理与动量矩定理推导了悬臂端加速度的表达式以及塑性铰位置参数的控制方程。根据分布惯性力与剪力的微分关系以及剪力与弯矩的微分关系分别推导了剪力和弯矩的表达式;分析了荷载位置参数对塑性铰位置参数与悬臂端加速度的影响,以及塑性铰位置参数对悬臂端加速度的影响。算例结果表明：悬臂端加速度与塑性铰位置参数的本文解与数值解吻合良好;塑性铰位置参数随荷载位置参数的增大而增大,且二者关系几乎呈线性;悬臂端加速度随荷载位置参数、塑性铰位置参数的增大而减小。可见当冲击荷载明显超过固定端的静态极限荷载,且荷载位置参数小于临界荷载位置参数时,变截面悬壁空心柱将在柱中产生塑性铰。因此,出于结构可靠性考虑,工程中应对此类问题予以重视。     

影响钢筋混凝土框架节点抗震性能的因素

近年来,随着抗震理论的深入发展,在钢筋混凝土框架结构的延性设计上,＂强剪弱弯,弱梁强柱,更强节点＂已经成为工程界的共识这种＂能力设计＂的思路确保钢筋混凝土结构在地震作用下,依次在梁端和柱端出现塑性铰,通过塑性耗能机构避免在较强的地震作用下结构产生严重损伤和在更强地震作用下发生危及生命安全的局部或整体失效。而钢筋混凝土框架节点在结构达到预计的最不利非弹性反应之前不应出现剪切失效。     

高层框架静力弹塑性分析

本文对静力弹塑性分析（push--over）方法的基本原理进行了总结，利用PKPM软件对一高层结构进行了弹塑性分析，得出了塑性铰分布和能力曲线。     

钢—混凝土组合加腋梁型钢柱节点试验研究

基于广州某高层建筑结构,提出一种变截面钢—混凝土组合加腋梁型钢柱节点,解决了常规加强型节点构造复杂的问题.以1:2的缩尺模型,对钢—混凝土组合加腋梁型钢柱节点进行试验研究,研究其传力机理、力学性能、破坏特性.试验结果表明该节点极限承载力是设计荷载的2.26倍,在设计荷载阶段试件处于弹性状态,节点满足设计承载力和刚度要求;荷载位移曲线表明节点具有较好的延性;通过设置梁端加腋实现了梁端塑性铰外延的设想,该塑性铰并有足够的转动能力,满足设计的延性要求.     

半刚性结点域内塑性铰的形成

根据结点域的受力及变形特征,对外伸端板连接承拉区域塑性铰形成的条件进行了理论分析.发现在结点域承拉区内存在3种可能的失效模式:在结点域受拉区形成两组塑性铰;模式在结点域受拉区形成一组塑性铰;结点域内受拉区保持弹性,螺栓达到屈服极限产生弹塑性伸长,最终导致断裂破坏.     

塑性铰区采用SFRC的高架桥墩抗震性能

为了改善高架桥墩的抗震性能,提出了在其潜在塑性铰区采用钢纤维增强钢筋混凝土(SFRC)进行增强的方法。对普通混凝土(NC)和钢纤维混凝土(SFC)棱柱体试块进行轴压试验,获得2种混凝土的本构关系曲线。基于结构分析软件建立全墩身采用普通钢筋混凝土(RC)和桥墩塑性铰区采用SFRC的高架桥分析模型,分析不同桥墩关键部位的地震需求。利用UCFyber程序建立桥墩截面纤维单元模型,计算桥墩抗弯能力。对比分析全墩身采用RC和桥墩塑性铰区采用SFRC的高架桥墩的抗弯能力需求比。结果表明:SFC的强度和变形能力较NC更具优势;在纵桥向地震动输入下,塑性铰区采用SFRC的桥墩比RC桥墩具有更强的塑性变形和地震耗能能力;塑性铰区采用SFRC的桥墩抗弯能力需求比平均比RC桥墩增大25.5%,具有更好的抗震安全性。     

木塑框架结构的可靠性分析

为了分析单跨双层木塑框架结构在实际应用中的可靠性,确定其塑性铰的位置和个数,利用了失效树法确定主要失效机构,根据虚位移理论确定它们的功能函数,分别计算8个主要失效机构的可靠性指标及失效概率.运用相关性分析法确定了该结构体系失效的代表机构,通过概率性网络评价技术计算其失效概率和可靠度,该单跨双层木塑框架结构的可靠度为91%.