粘弹性阻尼的钢结构高层建筑非线性静力分析

随着我国高层钢结构建筑增多,对于粘弹性阻尼钢结构建筑的非线性静力分析十分必要。本文基于有限元理论对粘弹性阻尼钢结构高层建筑进行非线性静力分析,研究结果表明:在恒轴力荷载作用下,钢结构框架的应力、应变最大位置在柱脚和梁端,框架的荷载位移滞回曲线是比较饱满的梭形;粘弹性阻尼器布置在底部位置的减震效果优于没有布置粘弹性阻尼器的建筑,且位移和变形较小;粘弹性阻尼器对高层钢结构的最大剪力和最大位移有明显的抑制作用。     

长悬臂干挂石材支撑结构体系设计及其动力分析

利用ANSYS软件建立了干挂石材支撑结构体系数值模型,对结构体系进行竖向静力荷载作用下的受力分析:结构体系在竖向荷载作用下最大侧向位移为0.0288m,最大竖向位移为0.0053m,结构体系中构件的最大屈服应力为110MPa。在7度罕遇地震作用下选取3条不同的地震波EL-Centro波、Taft波和人工波对结构体系进行了动力分析:结构体系的竖向位移基本保持不变,而最大侧向位移出现增大,尤其在Taft波作用下,最大侧向位移达到0.0558m,相比静力荷载作用,其值增加了93.8%。上述研究结果表明,结构体系的竖向和侧向承载力及刚度均满足设计和施工要求。     

考虑轴压比影响时框架稳定性的刚重比控制方法

改变框架柱的轴压比,对10根钢筋混凝土柱与5根钢柱进行压弯试验,拟合了轴压比对框架柱抗侧刚度的影响公式.用等效水平力方法推导了结构临界重力荷载,提出了基于结构刚重比控制的框架重力二阶效应的稳定计算方法,给出了考虑轴压比影响时框架结构稳定性的刚重比控制方法.结果表明:考虑轴压比影响,框架柱抗侧刚度提高,使得计算的刚重比更容易满足规范关于框架结构稳定性对刚重比的要求,考虑轴压比对框架柱抗侧刚度的影响,符合工程实际,为现行规范对高层框架侧移计算的完善提供参考.     

风雪荷载作用下柱面网壳结构的动力倒塌分析

动力倒塌分析是空间结构研究的重要课题之一。动力失效破坏临界风速是网壳结构抗风雪设计的重要依据。本研究基于非线性有限元理论和弹塑性动力响应时程分析理论,模拟了具有时空相关性的随机风速时程曲线,考虑了均布雪荷载在网壳表面的不同分布,建立了三向网格单层柱面网壳结构有限元模型。对比分析了在不同均布风雪荷载组合作用下网壳结构整体稳定性的影响,结果显示,单层柱面网壳在迎风面有雪荷载作用时的失效破坏临界风速最小,而在背风面有雪荷载作用时的失效破坏临界风速最大。     

双向隔震铁路桥梁与列车的耦合振动响应研究

为了研究铅芯橡胶双向隔震铁路桥梁在列车荷载作用下的动力性能，本文首先建立一座三跨隔震桥梁三维模型，然后对双向隔震铁路桥梁和列车组成的车桥系统耦合振动进行分析，研究其机理.结果表明，隔震桥梁在横桥向的隔震周期越大，桥梁梁体在列车荷载作用下横桥向位移越大，支座阻尼对桥梁梁体横桥向水平振动的衰减作用更加明显，对桥梁上部结构扭转角和竖向位移的影响可以忽略不计.桥梁横桥向的隔震周期的增大，使车体横摆、侧滚振动位移响应更加剧烈，对车体各个自由度的加速度响应影响可以忽略不计；隔震支座阻尼的增大对车体横摆、侧滚角、摇头角、沉浮和点头角位移响应以及对车体各自由度的加速度响应影响较小.     

框架与剪力墙结构分析(Ⅱ)——相互作用力及位移

此文对水平力作用下的框架与剪力墙结构采用逐步渐近的计算方法,从估定初始位移入手,利用框架及剪力墙各自的变形特点,求得二者相互作用的内力.然后以变形协调的条件进行核算.必要时,计算可以重复进行.此法可用于不同荷载形式,也可用于柱刚度随搂层而不同的框架及刚度有变化的剪力墙.计算简单,可用手算.     

大震下中间层隔震体系的随机动力可靠性分析

建立了中间层隔震结构的非线性动力分析模型.用刚度退化Bouc-Wen模型描述钢筋混凝土框架的滞变恢复力;用非退化Bouc-Wen模型描述隔震层的恢复力.采用虚拟激励法计算结构的非平稳随机地震响应,在Poisson交叉过程假设下,求得了结构体系基于位移首超破坏准则的动力可靠度,并以实际工程为背景,分析了隔震层参数对中间层隔震结构的体系可靠度的影响.结果表明:采用中间层隔震技术后,隔震层上部结构的地震力水平较原结构降低了一度,且下部结构的动力可靠度也较不隔震时有所提高,合理的隔震层刚度和适当的隔震层阻尼可以明显降低中间层隔震结构在大震下整体倒塌的概率.     

简支梁随机振动问题的简化解法

通过静力分析精确地确定梁的振型,将具有无限自由度的连续体系的随机振动问题归结为广义单自由度振动问题,计算了Bernoulli-Euler梁和Timoshenko梁的对应于广义坐标的广义质量、广义阻尼系数、广义刚度、广义荷载等物理特性,确定了随机均布荷载的功率谱密度,在此基础上推导出了激励作用下两种梁的最大位移、最大应力的峰值功率谱密度。经与有关文献比较表明,该方法产生的误差极小,却概念清楚,步骤简便,并易于为一般的工程技术人员所掌握,对于不是太复杂的结构进行分析本方法具有实际的指导意义。     

碳纤维布和角钢加固的混凝土柱抗震性能研究

为了保证混凝土柱构件有很好的延性机制,对碳纤维布和角钢加固的混凝土柱抗震性能进行研究。实验选用的四榀框架为震后混凝土柱结构,给出四榀混凝土柱结构的加固方式和参数。实验加载设备选择液压伺服加载设备,通过力与位移共同调控荷载加载,针对水平荷载,逐级加载直到试件出现开裂、柱底角钢屈服,每级荷载均重复2次,直到试件被损毁,或水平荷载值迅速降低到低于最大荷载的85%,终止实验。对实验现象进行分析,发现在试件损坏的过程中,复合加固试件表面裂缝的间隔比单个加固方式更小。将承载力、延性分析、滞回曲线和骨架曲线、刚度退化情况作为衡量混凝土抗震性能的指标,结果表明,复合加固下试件极限荷载、延性系数以及承载力比单一加固试件更高,说明复合加固方式抗震性能更优,滞回曲线、骨架曲线与刚度退化分析结果也验证了这一结论,与单一角钢加固方式和碳纤维布加固方式相比,复合加固方式对试件刚度退化有更大的延缓作用。     

框架剪力墙结构的分析(Ⅰ)高层单跨框架

对于水平力作用下的高层单跨对称框架,本文提出了柱中点弯矩一次传递的计算方法,使内力分析及水平位移计算可用表格方式系统地进行。计算简易、校核方便,精确程度可“由计算人掌握。此法可用于不规则分布的、作用于各层楼盖处的水平外力和柱刚度随楼层而变化的框架。本文对框架底层柱脚不同的支承情况(固支、铰支及弹性支承)的计算,提出了处理办法,并对梁柱刚度比与框架水平位移是否具有纯剪变形的性质,通过算例,表示了初步的看法。     

梁受到球碰撞时的弹性冲击荷载初探

使用数值方法模拟考虑接触变形的梁受到球横向弹性碰撞的全过程。通过计算分析了球和梁的刚度、撞击速度、质量比等因素对梁所受到的冲击荷载的影响,发现:考虑接触变形后,冲击荷载有合理的升压段;球体的弹性模量越小,冲击荷载的峰值越小,每次接触的时间越长;在质量比不变的情况下,冲击荷载的峰值与初速度成正比;初速度越小,每次接触的升压和卸压时间越长,相邻2次接触的时间间隔越小,相邻的卸压和升压段间距越小;速度相同时,质量比越大,荷载峰值越小,且撞击物脱离接触的过程越明显,升压段和卸压段持续时间越短。     

重刚比对悬索静态位形影响的建模与分析

为探究悬索的自重、刚度及分布荷载对悬索的静态平衡位形的影响,通过悬索状态分类与悬索单元的受力分析与数学模型,引入无量纲参数,分析了悬索在自然态、无荷自重作用状态与有分布荷载作用状态下的基本静态性能。建立了考虑自重和分布荷载同时作用下的悬索静态张力与悬索单位长度重刚比、挠度及支座间距的数学模型。研究表明:当重刚比小到一定程度时(β≤10-2),悬索的静态位形基本重合,此时悬索的刚度对静态位形起主导作用,悬索的静态位形可以看成不可伸长的悬索进行处理;重刚比很大时(β≥10-1),悬索的自重与分布载荷对静态位形起主导作用,悬索自重与分布荷载越大,悬索的中央挠度也越大。重刚比小的悬索在接近原长跨距时,最大张力与水平张力会明显增大,但重刚比大的悬索增加的幅度不明显,说明重刚比大的悬索因为弹性模量小,主要产生了弹性变形,因此不能盲目拉紧悬索。最后利用挂重法对悬索的静态位形参数进行了实验验证,实验结果与理论结果的相对误差均在4.95%以内,说明了模型的可行性并达到了工程应用相对误差不超过5%的精度要求。     

小湾河水库混凝土面板堆石坝应力应变计算分析

采用有限元分析法,选取秦安小湾河混凝土面板堆石坝坝体典型剖面,利用ANSYS软件建立模型和划分网格,模拟工程实际分期、分级施加荷载,在竣工期和蓄水期2种工况下进行二维有限元应力应变计算,分析了不同工况下坝体最大垂直位移和上下游最大水平位移,坝体最大大、小主应力,面板顺坡向应力及周边缝剪切、拉伸位移的情况.结果表明:垂直位移的变化不如水平位移的变化明显,坝体的应力水平均不高,周边缝的拉伸位移和剪切位移都较小,面板变形协调,坝体位移及应力应变满足安全要求.依据工程实例,此方法计算精度满足要求,方法简便、成果直观.     

考虑脉动风速的平面刚架日光温室结构动力响应规律

日光温室骨架结构属轻型结构,跨度较大,对风荷载较为敏感。为解决风荷载作用下日光温室的动力响应问题,确定骨架结构危险截面的位置,基于Timoshenko梁理论,提出平面刚架模型的日光温室在风荷载作用下的动力响应分析的被研究块体方法。首先根据Timoshenko梁微元体思想,设计被研究块体的构成方式;基于Timoshenko梁理论,推导出平面刚架模型的日光温室钢骨架结构的控制方程,给出了算法的实现过程。然后采用两端自由的变截面梁的弯曲波传播算例,验证方法的有效性。在数值模拟风速、实测风速作用下分别对平面刚架模型的日光温室骨架结构动力响应进行时程分析,得到钢骨架的节点位移和截面应力空间最大值的位置。结果表明:位移的2次峰值分别在迎风面高度1和3m附近,钢骨架中最危险的截面为温室左端附近,应力最大值为321MPa,弯曲应力是引起应力迅速增加的主要原因。脉动风荷载作用的节点位移和截面应力明显大于平均风荷载作用的相应值。日光温室钢骨架结构的动力响应分析需要考虑脉动风荷载的作用,且不能忽略弯曲应力对截面内力的影响。     

应用ANSYS Workbench对大断面集成材压机机架的优化设计

利用ANSYS Workbench有限元分析软件对大断面集成材压机机架的单个框架进行了静力学分析,以其质量与强度指标为目标,采用ANSYS Gold Driven Optimization模块进行优化设计,旨在研究框架工作过程中的应力、应变分布状态,降低框架生产成本。研究结果表明:优化前,框架存在局部应力集中现象,但最大应力为156.2 MPa,明显小于框架的许用应力196 MPa,强度富余,有进一步优化的空间;水平和垂直方向的最大位移值分别为0.31、0.08mm,刚度可靠。优化后,框架的最大等效应力与最大位移分别为179.8 MPa与0.44 mm,保证框架强度与刚度的前提下,框架的质量降低了26.3%,可显著降低生产成本。     

气动可调式准零刚度隔振器设计及特性分析

针对承载质量的变化会影响隔振器性能的问题，设计了具有准零刚度特性的可调式非线性气动隔振器.该准零刚度隔振器由一个竖直的双气室可调式气动弹簧和4个对称初始水平放置的单气室可调式气动弹簧组合而成.分析了气动可调式准零刚度隔振系统的设计参数之间应满足的关系.当承载质量改变时，通过调节气压来保持静平衡位置处的准零刚度特性.利用谐波平衡法对系统进行振动分析，得到了系统的力传递率，并对其隔振性能进行了评估.结果表明，系统具有良好的低频隔振性能，优于相应的线性系统.     

基础隔震结构水平剪切刚度的敏感性分析

采用退化迟滞模型,代表叠层橡胶隔震支座的非线形滞回恢复力特性,对基底隔震结构的动力反应进行了研究。通过算例,对叠层橡胶支座水平剪切刚度对基底隔震结构隔震效果的影响进行了定性的分析。结果表明:在峰值位移反应处于允许范围内时,适当的降低隔震系统的刚度值,可以达到较为理想的隔震效果。     

自攻螺钉与榫卯连接CLT墙体节点力学性能研究

目的正交胶合木（CLT）的出现使木结构建筑突破了以往的层高限制,但现在采用的金属连接件连接方式降低了CLT材料的使用效率,浪费了CLT材料的力学性能优势。因此,连接节点成为CLT研究的关键性问题。对榫卯连接在CLT墙体?墙体处的节点应用进行抗剪性能研究,并与自攻螺钉的连接性能相比较,以探究榫卯连接节点在CLT建筑中的应用提供科学依据。方法分别对自攻螺钉与燕尾榫连接的两类CLT墙体节点H型试件进行单调与低周反复加载试验,得到试件在纯剪作用下的荷载?位移曲线、滞回曲线、骨架曲线等参数,并结合破坏现象比较分析了两类试件的初始刚度、最大承载力、耗能、刚度退化、强度退化等力学特性。结果钉节点一般先于CLT材料破坏,并损坏连接处木材,而燕尾榫节点后于CLT材料发生破坏;在单调加载试验中,燕尾榫节点的延性略低于钉节点,但最大承载力、极限位移、屈服荷载、屈服位移与耗能分别高出钉节点313.50%、35.38%、370.80%、92.76%、459.64%;在低周反复加载试验中,钉节点延性较差,燕尾榫节点延性相对较好,燕尾榫正向加载的最大承载力高出钉节点455.54%,负向加载的最大承载力高出钉节点234.74%,且燕尾榫节点维持刚度和强度的能力,以及耗能能力均优于钉节点。结论与钉节点相比,燕尾榫节点可以更大地发挥CLT材料的优点,以推动CLT建筑的工程应用。