摩擦型耗能支撑钢框架结构抗侧力性能研究

将某六层高级住宅作为研究对象,设计了2个单跨两层钢框架结构试件,将其中一个试件嵌入摩擦型耗能支撑,另一个试件无嵌入,为普通试件。给出选用钢材的力学性能指标,介绍了试件的加载方法。对摩擦型耗能支撑钢框架试件的破坏情况进行分析。将侧移角达到1/50看作钢结构的破坏状态,对摩擦型耗能支撑钢框架结构和一般钢框架结构试件的抗侧承载力、抗侧刚度、延性、应力分布与变形进行测试。结果表明,摩擦型耗能支撑钢框架结构有很高的抗侧力性能。     

防屈曲支撑组合框架优化设计与抗震性能分析

目的以抗侧刚度比为设计变量,对设置防屈曲支撑的某18层钢管混凝土组合框架Benchmark模型进行优化设计与抗震性能分析.方法编制了基于遗传算法的优化程序,考虑以结构最大层间位移角、基底剪力为约束条件,在抗震性能不变的前提下优化防屈曲支撑的截面面积,以及考虑防屈曲支撑总截面面积为约束条件,在支撑用量相同的前提下,改善结构的抗震性能两种设计方案.结果在防屈曲支撑总用量不变的前提下,以变化抗侧刚度比设计的结构能够减少结构29%的最大层间位移角,减少4. 3%的最大层间剪力;在抗震性能不变的前提下,以变化抗侧刚度比设计的结构能够减少44%的支撑用量,其防屈曲支撑的耗能比例达78%.结论两种优化方案设计的结构均充分发挥防屈曲支撑的耗能能力,较优化前的结构更能保护框架梁、柱免受破坏.     

摩擦型耗能支撑钢框架结构抗侧力性能

将某六层高级住宅作为研究对象,设计了2个单跨两层钢框架结构试件,将其中一个试件嵌入摩擦型耗能支撑,另一个试件无嵌入,为普通试件。给出选用钢材的力学性能指标,介绍了试件的加载方法。对摩擦型耗能支撑钢框架试件的破坏情况进行分析。将侧移角达到1/50看作钢结构的破坏状态,对摩擦型耗能支撑钢框架结构和一般钢框架结构试件的抗侧承载力、抗侧刚度、延性、应力分布与变形进行测试。结果表明,摩擦型耗能支撑钢框架结构有很高的抗侧力性能。     

某框架-核心筒结构摩擦耗能的减震研究

对某框架-核心筒结构进行耗能减震设计,通过ETABS软件的计算结果,分析对比了没有加设摩擦耗能支撑的普通结构和两种加设耗能支撑的减震结构在地震作用下的层间位移角及结构对地震能量的耗散能力。结果表明,布置了摩擦耗能支撑的框架-核心筒结构,能更有效地控制地震作用对结构的影响,且耗能支撑布置在框架-核心筒间比加在外框架间对增加结构的刚度和耗散地震能量更有效。     

摩擦耗能框架结构的动力分析

通过对摩擦耗能框架运动方程增量形式的研究,修正摩擦耗能减震结构基本框架的滞回模型．文中认为基本框架的弹塑性动力时程分析,可以用于摩擦耗能减震结构的动力时程分析．同时,推导带有摩擦耗能器的有阻尼单层框架,及其在正弦波激励下反应的解析解．最后,给出两个算例来验证本文的理论分析．     

一种新型自复位变摩擦耗能支撑的滞回性能

提出一种新型自复位变摩擦耗能支撑.该耗能支撑由高强弹簧组件、摩擦组件、内外管组成.通过调节摩擦钢板跨中挠度从而实现非线性变摩擦性能,其中高强拉簧的弹性恢复力始终大于摩擦钢板与摩擦块之间的摩擦力,从而实现自复位功能.根据简化的力学模型推导出不同摩擦钢板跨中挠度下的理论滞回曲线.为验证理论分析的正确性,对该耗能支撑进行拉压循环力学试验,分别研究位移幅值、摩擦钢板跨中挠度对其滞回曲线、力学参数的影响.试验得到的滞回曲线与理论滞回曲线大致相符,证明了本支撑设计的合理性.     

某框架结构的防屈曲支撑位置布置优化

为了提高框架结构的减震性能,文章先通过遗传算法算得各层防屈曲支撑布置需求量.再从某框架结构的支撑优化布置形式着手,对该结构拟定6种防屈曲支撑布置方案,分别为:外边角端布置形式(方案a)、外围隔跨布置形式(方案b)、外围中心连续布置形式(方案c)、内框架边角端布置形式(方案d)、中心对U型布置形式(方案e)、中心筒型布置形式(方案f).然后对比分析6个模型分别在承受相同地震作用的条件下的指标结果,研究结果表明:(1)在结构静、动力非线性分析中,方案c对于防屈曲支撑利用率增加及结构抗侧刚度的提升较为明显.(2)在Morgan地震波作用下,方案c中防屈曲支撑在罕遇地震作用下,吸收地震能量最多.另在地震波作用下的耗能占比中分析得到,方案c中的防屈曲支撑耗能占比最大,且防屈曲支撑的滞回性能最佳.     

装配式零初始索力摩擦耗能复位支撑受力机理分析

为解决结构大震后残余变形过大以及复位索体预应力损失的问题,提出了一种具有耗能及复位功能的装配式零初始索力摩擦耗能复位支撑.对该支撑的工作机理、恢复力模型进行了理论推导,应用ABAQUS有限元软件对其力学性能进行了模拟分析,并将理论推导、有限元模拟与试验分析得到的结果进行了对比.结果表明:利用理论推导、有限元模拟及试验分析得到的滞回曲线吻合较好,加载过程中该支撑无刚度退化现象,索体内力呈线性变化,无内力损失,说明该支撑采用2组初始索力为0 k N的索体交替受力构造,可以有效地避免索体的预应力损失问题;该支撑滞回曲线饱满,耗能规律稳定,表明黄铜-槽孔钢摩擦板耗能器可以提供稳定的耗能能力;该支撑卸载至位移零点时,理论推导、试验分析及有限元模拟得到的残余荷载分别为0,-0.12,0 k N,说明该支撑具有良好的复位能力.     

自复位耗能支撑滞回特性及钢框架抗震性能分析

为验证利用组合碟簧复位、摩擦装置耗能的自复位耗能支撑(DS-SCEDB)工作性能,对一根长为1.6 m的DS-SCEDB构件进行了拟静力试验,研究了其拉压对称性、耗能以及复位能力,并建立能够考虑初始残余变形的支撑分段简化模型.采用LS-DYNA有限元软件,对该恢复力模型进行二次开发,对比分析支撑有无初始残余变形两种情况...     

多层复形法在摩擦消能支撑参数优化的应用

讨论基于结构弹塑性时程分析的摩擦消能支撑参数优化方法，通过约束条件限制结构体系在整个地震时程中的最大层间位移角和层间侧移延性比，用多层复形法对摩擦消能支撑参数进行优化。由于多层复形法全部优化过程都是在可行域内进行，所以得出的结果必然满足约束条件。     

板件弯剪屈服型耗能支撑钢框架结构抗震性能

为了研究板件弯剪屈服型耗能部件对钢框架结构抗震性能的影响,通过ABAQUS有限元分析软件建立了一系列带有板件弯剪屈服型耗能部件的双层单跨单斜支撑钢框架结构数值模型,探究了结构的破坏模式以及不同参数对结构的承载能力、耗能能力、支撑与支撑框架结构之间的承载力分配、耗能分配等抗震性能的影响规律。分析结果表明：板件弯剪屈服型耗能支撑钢框架结构主要依靠耗能部件的剪切板和弯曲板先后屈服进入塑性耗散能量;结构滞回曲线饱满,耗能性能良好;加载前期,主要由耗能支撑承担结构的水平承载力和能量耗散,加载中后期,梁与节点板相接的翼缘和柱脚外翼缘出现应力集中现象而进入塑性,耗能支撑的水平承载力和能量耗散占比逐渐降低,但仍大于50%。可见板件弯剪屈服耗能支撑能够较好地分担钢框架结构的承载力和能量耗散,可考虑应用于实际工程。     

现浇再生混凝土框架模型结构地震损伤评估

基于完成的6层现浇再生混凝土(RAC)空间框架结构模型模拟地震试验,提出了再生混凝土框架结构地震破坏等级7级划分标准,明确了基于结构极限状态的抗震性能水平.采用变形和能量线性组合的双重破坏准则对再生混凝土框架结构进行抗震能力评估.结果表明:基于变形和能量线性组合的双参数地震损伤模型,能够很好地评估地震作用下再生混凝土框架结构的损伤发展过程,为基于性能的再生混凝土框架结构抗震优化设计提供了依据.     

钢混框架薄钢板剪力墙多层结构抗震

在对薄钢板剪力墙单层结构理论和试验研究的基础上,利用ADINA分析程序建立了非线性有限元多层结构滞回分析模型,具体分析了反复加载下薄钢板剪力墙构件的受力破坏特征及抗震性能。从理论分析角度,探讨在地震区使用薄钢板剪力墙多层结构的可行性。模型的分析计算显示,对于钢筋混凝土框架多层结构,当设计的钢板长细比适宜时,在框架内填充钢板组成的薄钢板剪力墙,可显著提高结构的刚度、承载力,同时也具有较好的延性及耗能性能,对工程应用具有重要的参考价值。     

响应面优化算法在被动式低能耗建筑设计中的应用

被动式低能耗建筑设计过程计算量大,涉及变量多,不同变量间关系错综复杂,传统方法无法获取复杂变量的最优解集,不能保证被动式低能耗建筑设计不同目标函数达到最优。为此,将响应面优化算法应用于被动式低能耗建筑设计中。将最大化舒适度、最小化耗能率作为被动式低能耗建筑设计的目标函数。通过拉丁超立方实验设计方法,获取被动式低能耗建筑设计优化问题的设计空间;在设计空间中随机抽样。在此基础上,通过最小二乘法拟合建立响应面模型。利用遗传方法对拟合响应面模型进行改进和更新处理,直至达到收敛,保证被动式低能耗建筑设计达到低能耗率、高舒适性的目的。实验结果表明,响应面拟合准确性高,将响应面优化算法应用于被动式低能耗建筑设计中,发现其能够有效降低能耗,提高舒适性,和其他方法相比有更好的优化结果。     

渗流问题的拓扑优化

分析拓扑优化中的密度惩罚函数插值法SIMP（Solid isotropic material with penalization model）,将结构力学中的拓扑优化方法应用到渗流问题的拓扑优化设计中,用有限元的方法建立了简单的理想状态下的渗流问题的拓扑优化数学模型,并采用基于剃度法的数值解法-优化准则法（OC系列算法）,以设计具有最小能量损耗情况下的流体最佳流动路径的拓扑分布。以一组二维渗流问题为例,说明了该模型的有效性,为渗流问题的优化设计提供了一种有效的新思路和方法。     

一种换热器网络优化新方法

基于遗传算法和神经网络的多层感知器模型的有机结合,提出一种优化换热器网络的新算法和一种新的编码方法－基因矩阵,这种算法根据遗传适应度（目标函数）的大小,以随机搜索方式寻找在求解区域的最优解,采用神经网络多层感知器模型实现换热器网络的结构优化和参数变化。经过遗传－感知模型优化并与外逼近算法做了比较,表明采用此法优化多维、多峰、非凸的换热器网络也具有很好的适应性。     

双重耗能智能框架摇摆墙结构地震响应对比分析

针对框架剪力墙结构在强震作用下存在连接处楼板或连梁破坏以及剪力墙底部出现塑性铰的问题,在课题组开发的智能框架剪力墙双重结构体系中,将剪力墙设置为底部连接金属阻尼器的摇摆剪力墙,形成一种新型双重耗能单元控制的智能框架摇摆墙结构体系.以6层混凝土框架剪力墙结构为原型,应用ABAQUS有限元分析软件,建立传统框架剪力墙结构、...     

带有学习效应的多目标置换流水车间调度问题研究

在综合考虑经济指标和环境因素的基础上,提出了以最小化最大完工时间和总能耗为优化目标的置换流水车间调度问题,并着重考虑学习效应对该问题的影响。针对该问题的特点,构建了带有学习效应的多目标置换流水车间调度模型,并设计了一种嵌有批量处理和扰动算子操作的混合蛙跳算法对模型进行求解。利用扩展的标准测试问题验证了该算法的性能,并与非支配排序遗传算法、强帕累托进化算法进行了对比分析,实验结果表明改进的混合蛙跳算法具有较好的寻优能力。利用此算法得到了不同学习率下的优化目标值,并运用敏感性分析探讨了学习效应对优化目标的影响程度,从而为企业制定合理的生产调度方案提供参考。     

耗能减震结构的振型分解法

针对设置不同耗能器的减震结构在基于等效线性化的振型分解反应谱法进行分析中存在的等效线性化方法不同从而导致动力分析的计算精度和计算量不同的问题,文章采用实模态强行解耦振型分解法和复模态分析法进行对比分析,探讨2种方法在安装有不同耗能器的减震结构动力分析中的适用性.数值分析结果表明,对安装有粘滞耗能器的减震结构为保证计算精度宜采用复模态分析法,而对设置有粘弹性、金属屈服型或摩擦耗能器的减震结构,建议采用实模态强行解耦的振型分解法.