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．     

侧向点爆炸作用下浅埋圆拱结构塑性破坏规律

考虑近场侧向爆炸时荷载的非对称性、不均匀性和局部性,利用几何关系推导侧向爆炸时结构表面荷载的解析式.针对不同的结构截面受力模式,利用轴力和弯矩共同作用下的截面塑性破坏准则,并基于四铰破坏机制,提出浅埋圆拱结构塑性破坏简化计算方法.基于Matlab软件,判断圆拱结构塑性破坏时截面的受力模式,并确定结构塑性铰分布.结果表明:在2个拱脚附近、荷载峰值作用处,以及背爆面一侧拱肩位置产生塑性铰;在爆炸偏角较小时,塑性铰先出现于背爆面的拱脚和爆源投影点位置;随着爆炸偏角的增大,第1个塑性铰出现于迎爆面的拱脚位置.在实际工程中,大偏压是较为理想的破坏模式.     

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.     

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。     

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.     

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。     

腹板开孔型钢结构梁-柱节点滞回性能的有限元分析

钢结构梁-柱焊接节点在动力作用下会发生脆性断裂破坏,采用腹板开孔的方法可以将塑性铰从节点部位移动到梁上。本文用数值分析方法对梁腹板开设圆形洞口的削弱节点和没有削弱的梁柱节点进行了分析。分析表明,梁腹板削弱节点有足够的塑性变形能力,可以达到减小节点表面梁翼缘处的应力,迫使塑性铰外移的目的。     

剪力墙洞口连梁的国内外研究现状分析

目前的高层混凝土建筑结构中,剪力墙结构、框架一剪力墙结构是常用的结构形式。因设置门窗洞口的需要,剪力墙可能以联肢剪力墙的形式出现。即每个墙片由不少于两个墙肢和连接各墙肢的连粱所组成。我国《建筑抗震设计规范）（GB50011—2001）条文说明中指出“在框架抗震墙结构中,抗震墙是主要抗侧力构件,……．抗震墙的连梁作为第一遗防线,应具有一定的耗能能力,连梁截面宜具有适当的刚度争承栽能力。”因此。在联肢剪力墙结构中．应首先让连梁屈服,墙肢则较迟屈服或根本不屈服。当连梁先屈服时,如果它有足够的延性,则能通过其塑性铰的变形吸收大量地震能量．起到结构阻尼器的作用,从而保护建筑物的主要承重部分一墙体。同时,通过其塑性铰仍能继续传递弯矩和剪力。对墙肢起到一定的约束作用．使联肢墙保持足够的刚度和强度。     

钢结构可替换梁端塑性铰滞回耗能研究

为避免钢结构梁柱节点在地震作用下出现脆性破坏,提出一种新的梁端削弱型结构形式来实现塑性铰的外移。采用ABAQUS有限元分析软件对节点进行滞回耗能能力的分析,同时对不同削弱深度的截面内力进行对比分析,并使用Perform-3D软件的静力推覆工况对新型塑性铰框架和普通框架的承载能力进行对比分析。研究结果表明,首先达到屈服强度的截面是上、下耗能板削弱最深位置的横截面;随着耗能板削弱深度的增加,耗能板削弱最深处横截面就会越容易屈服,且能够有效地降低梁柱节点焊缝截面的作用反力;新型塑性铰的耗能能力主要与耗能板的削弱深度有关,在满足承载力要求的情况下随着削弱深度的增加,塑性铰的耗能能力不断增加;由静力推覆分析可知,拥有新型塑性铰框架的整体承载能力比普通框架的整体承载能力低,所以过度的削弱耗能板深度会导致框架不能满足结构承载力的要求。适当的削弱深度会增加节点延性,提高节点的抗震能力,实现塑性铰外移的目标,起到保护梁柱节点的作用。研究结果可为削弱型梁柱节点的研究提供参考。     

既有钢筋混凝土框架抗剪能力分析

为研究既有结构地震损伤直至破坏的特点,选取1栋20世纪80年代初建造的钢筋混凝土框架结构的一榀单跨平面框架进行Pushover分析。基于OpenSees分析平台,得出结构破坏过程中塑性铰截面处的剪力需求,并与现行规范中的截面抗剪能力进行比较。研究结果表明:结构在出现塑性铰的过程中,将出现脆性剪切破坏;结构的破坏机理是底层柱发生弯曲-剪切破坏。建议对既有建筑结构进行抗震评估时,必须考虑梁、柱剪切破坏模式。该方法可用于结构抗剪能力及延性的初步评估。     

整浇楼板对RC框架梁柱塑性铰开展的影响研究

在ABAQUS中建立多个钢筋混凝土（RC）空间框架有限元模型,通过不同位置去除板格,研究整浇楼板对RC框架结构的框架梁、柱塑性铰开展和内力情况,得出整浇楼板对结构节点处梁、柱塑性铰的影响规律。结果表明：去除板格位于框架梁负弯矩端时,因参与作用的板筋减少、梁负弯矩端实际抗弯能力降低,节点负弯矩端的梁铰比去除前更早产生;去除板格位于框架梁正弯矩端时,因节点左右梁端弯矩分配系数发生改变,梁负弯矩端分配的弯矩增大使塑性铰比去除前更早产生;去除楼板处因楼板在结构平面内的约束作用减弱,通过影响柱顶侧移和反弯点高度使柱顶、柱底弯矩发生改变,并影响柱顶扭矩,从而影响框架柱端的塑性铰开展。     

柔性铰链运动性能多目标优化设计

分析了表示柔性铰链运动性能的柔度矩阵.以影响其性能的关键因素即柔性铰链的结构参数为设计变量,提高柔性铰链的转动性能为目标,建立了其多目标优化模型,并给出了基于Powell内点惩罚函数法的直圆型柔性铰链优化设计实例;优化结果说明该方法的有效性和实用性.对优化前后柔性铰链的运动性能进行了分析比较;结果表明,当施加一确定力时,优化后柔性铰链的运动性能比优化前有了明显提高,达到了改善直圆型柔性铰链运动性能的目的.     

刚塑性梁在任意冲击载荷下的有限变形

采用刚塑性假定,忽略应变强化和应变率的效应并考虑由于有限变形而导致的轴力的影响,研究任意时间历程冲击载荷下简支梁的塑性动力响应问题.为了简化计算,采用矩形形状的屈服条件,并将梁的运动依照塑性铰的不同分为四个不同的阶段,其中第一和第四阶段为单铰运动模式,第二和第三为两铰运动模式.最后给出了任意时刻梁运动状态和变形状态的解析表达式.研究结果表明,由于有限变形的影响,产生单铰运动模式的条件和小变形时有所不同     

考虑跨中塑性铰的钢框架结构非线性分析

给出一种考虑跨中塑性铰的钢框架结构的非线性分析方法 ,该方法可以通过 1单元 /杆件来分析杆件上有分布荷载 ,从而可能会在杆件内部形成塑性铰的情形 .除此之外 ,该方法还可以考虑轴力的二阶效应、剪切变形、横截面塑化、残余应力、初始缺陷等几何和材料非线性因素的影响 ,既克服了塑性区法因单元划分过多而花费机时的缺陷 ,又弥补了塑性铰法不能考虑横截面塑化及仅在单元两端形成塑性铰的不足 .计算分析表明 ,结果令人满意 .     

梁端塑性铰外移的型钢混凝土节点的抗震性能

通过对两个足尺节点试件的低周反复荷载试验,研究了梁端塑性铰外移的型钢混凝土节点的抗震性能.试件按“强节点”原则进行设计,对节点核心区附近梁端工字形型钢的上、下翼缘采取狗骨式削弱,并适当增加梁端根部到型钢翼缘最大削弱部位的纵向钢筋的配筋量.试验结果表明:两个节点试件的位移延性系数在5.27以上,均符合抗震设计的延性要求;在最大荷载时,两个试件的等效粘滞阻尼系数均超过0.30,耗能能力强.理论分析表明:在型钢混凝土节点中采用塑性铰外移的构造措施,不仅能够降低节点核心区所受的剪力以及梁柱连接焊缝的应力,而且能够增强节点试件在塑性铰区的转动能力和抗剪性能,从而提高节点的延性和耗能能力.     

高层组合框架-混凝土筒体结构推覆分析

针对高层混合结构中适用于推覆分析的剪力墙单元与型钢混凝土构件塑性铰等问题进行研究,利用三垂直杆元模拟剪力墙,各杆元分别考虑剪力墙轴向、剪切与弯曲变形;根据型钢混凝土构件截面承载力与变形能力,给出了反映截面弯矩与转角关系的型钢混凝土构件塑性铰特性值计算方法;应用MIDAS/GEN软件作为弹塑性分析工具,采用改进的剪力墙单元模型,自定义型钢混凝土构件塑性铰特性值,对30层高混合结构进行推覆分析,并与模型试验结果对比,结果表明：推覆分析所得基底剪力-顶点位移曲线与试验结果较符合,各构件塑性铰分布及状态与模型试验的裂缝分布及破坏模式符合较好,能够反映出混合结构各构件变形和结构整体承载力变化过程.     

循环轴向加载钢管塑性铰性能试验研究

摘要：针对强震作用下螺栓球网格结构杆件塑性铰超低周疲劳断裂问题,设计了两端带螺栓球节点的圆钢管组合试件模型。对三种高强螺栓的管球组合试件进行了大位移循环加载试验,开展了螺栓球网格结构杆件塑性铰位置、范围、形状及形成机理的研究。试验结果表明：两端带螺栓球节点的圆钢管杆件中部首先进行塑性变形,在往复荷载作用下塑性变形区域不断延杆件轴向扩展,杆件塑性铰在拉荷载下缩颈,在压荷载下截面椭圆化,中部区域刚度退化形成凹陷,最终开裂;塑性铰产生的位置在距杆件中点截面直径大小的高度范围内。