竖向荷载作用下局部框架应力的有限元分析

为探讨竖向荷载作用下多层砌体结构房屋中局部框架的受力机理与性能,结合工程实例,采用有限元软件ANSYS建立局部框架计算模型和进行有限元分析,比较了施工方式对局部框架受力性能的影响,给出了竖向荷载作用下带局部框架多层砌体结构的应力分布规律。研究表明,按砌体结构施工方式建造的带局部框架多层砌体结构在竖向荷载作用下存在组合拱作用,支座处偏开洞则会削弱这种组合作用。     

利用爆震波识别多层内框架房屋的震害机理与抗震加固效果的研究

利用爆炸地震波对两幢三层内框架房屋(一幢作了抗震加固)进行了动力响应及结构破坏机理的研究。 以试验结果为依据,确定了多层内框架房屋及其加固房屋的动力计算模型。使用时程法的动力计算程序,输入试验中记录的加速度地震波,对两幢房屋作了弹塑性动力响应至破坏的计算分析。计算结果与试验相符。 讨论了爆炸地震波与天然地震波的频谱特性。通过对其速度波峰值和速度反应谱的分析,确定了两类波的相比条件和地震破坏烈度的标定。 将研究结果用到天然地震波作用下的多层内框架房屋震害机理的分析和动力响应计算中,验证了海城和唐山地震中这类房屋的破坏规律。提出了多层内框架房屋抗震加固设计的原则。     

水平荷载作用下填充墙高度对RC框架结构受力性能影响的非线性分析

采用ANSYS软件对3个单层单跨开洞率不同的填充墙钢筋混凝土框架水平荷载试验模型进行了非线性分析,由分析结果可得计算值与试验结果吻合良好。用同样的模拟方法,对5个单层双跨不同填充墙高度的钢筋混凝土框架模型进行了水平荷载作用下的全过程模拟分析。研究结果表明,随着填充墙高度的增大,填充墙框架结构侧移刚度和水平承载力显著提高,结构延性相对降低;框架结构开裂荷载有所提高,但框架柱原有的"强剪弱弯"性能可能改变,出现箍筋先于纵筋屈服的不利情况;框架柱上段剪力值比原纯框架柱有明显增大,各跨墙高不等时,增幅更大;按照现行结构设计方法,框架柱正截面和框架梁弯、剪承载力设计是安全的,但是框架柱斜截面抗剪承载力的设计存在极大的安全隐患。     

大跨度预应力混凝土梁试验研究

通过现场测试,得到了预应力混凝土梁和柱的位移及应变。在此基础上,利用大型有限元软件ANSYS对某榀框架进行了有限元分析。通过比较可知,ANSYS计算值与试验值吻合较好,为预应力混凝土结构的分析提供了较好的途径和方法。     

轻钢结构在地震作用下的变形分析

介绍了多层轻钢框架结构在抗震方面的发展,以一个轻钢框架的设计为例子,用通用软件ANSYS对结构的动力特性及抗震性能进行了分析,并与专用软件PKPM的计算结果进行比较分析,最后得出轻钢结构在地震作用下主要的控制因素是层间位移。     

多层内框架房屋抗震加固的试验研究与设计计算方法的探讨

通过对加固的多层砖墙和加固的多层内框架在周期反复水平力作用下结构抗震性能的试验研究,得到了两类加固构件在地震力作用下的层间变形特征与恢复力模型, 利用爆炸地震波试验场,进行了加固与未加固的两幢三层内框架房屋的结构动力反应与地震破坏试验。确定了多层内框架房屋的震害机理与结构动力计算模型。使用多自由度体系非弹性地震反应计算程序计算并验证了房屋的动力试验结果。 利用已确定的结构动力计算模型验算了海城地震中一幢典型的多层内框架房屋的地震破坏过程,计算所得结果与实际震害相符。 在参阅国内有关科研成果和利用上述试验研究结果的基础上,提出了多层内框架房屋抗震加固设计计算方法。     

多层房屋在爆炸地震波作用下的动力反应与抗震加固研究

利用地下爆炸效应试验产生的地震波,对两幢三层内框架结构房屋(其中一幢作了抗震加固)进行了动力响应和地震破坏机理的试验研究,以试验结果为依据,制定了加固与未加固内框架房屋的动力计算模型,和弹塑性动力反应至破坏的全过程计算分析。论述了爆炸地震波与天然地震波的差异,及利用速度波峰值与速度反应谱作为两类地震的相比条件的可行性。将研究成果用到在天然地震波作用下多层内框架房屋的动力计算与破坏机理的分析中。提出了多层内框架结构房屋的地震破坏机理和抗震加固设计的原则。     

ANSYS在钢筋混凝土结构非线性分析中的应用

介绍了ANSYS有限元分析软件在钢筋混凝土结构非线性分析中的应用。以一根简支梁作为分析实例,应用ANSYS对试验过程进行模拟分析,并将ANSYS计算值与实测值进行比较。结果表明ANSYS计算值比较接近试验值,可以用来模拟钢筋混凝土结构的受力性能,对今后进行较复杂的钢筋混凝土结构非线性分析有一定的参考价值。     

不同层楼板开洞对多层钢框架的影响

目的 分析不同层楼板开洞对多层钢框架房屋的影响。方法 用有限元分析软件ANSYS建模、进行动力时程分析及模态分析。结果 分析和比较了不同层楼板开洞对多层钢框架结构的自振周期，模态的参与系数，结构名义基底剪力和框架内力等的影响。结论 地震作用下顶层开洞的多层框架结构受力较为不利，底层开洞对结构受力无多大影响，底层开洞对结构开洞一侧的抗侧力刚度削弱较大。     

钢筋砼框架火灾作用后的加固修复研究

本文通过遭受火灾荷载作用后的四榀单层双跨钢筋混凝土框架加固修复后，进行静力破坏试验，分析了加固修复后框架的破坏特点和破坏机理，采用非线性分析方法对加固修复后框架进行全过程分析，对加固修复后框架的变形反应及承载力作出了计算，并与试验实测结果吻合。     

考虑损伤效应的型钢高强高性能混凝土框架柱恢复力模型研究

为研究型钢高强高性能混凝土框架柱的抗震特性,基于已进行的9榀型钢高强高性能混凝土框架柱低周反复加载试验结果,进一步分析了其滞回特性,并将其骨架曲线简化为带下降段的理想三折线型骨架曲线模型,给出了骨架曲线的确定方法,同时简化了滞回环。通过引入基于损伤的循环退化指数对构件在反复荷载作用下的屈服荷载、硬化刚度、卸载刚度、再加载刚度以及承载力等各项力学性能指标的退化规律进行了描述,建立了基于损伤的型钢高强高性能混凝土框架柱的恢复力模型,给出了具体的滞回规则。结合试验结果,对恢复力模型的有效性进行了验证。研究结果表明：该模型能够较好地描述型钢高强高性能混凝土框架柱在反复荷载作用下的滞回特性,研究结果可为该类结构的弹塑性时程分析提供理论参考。     

古建筑木结构燕尾榫节点力学模型研究

在古建筑木结构中，燕尾榫节点广泛用于水平构件与柱头相交的部位。为了研究古建筑木结构中燕尾榫节点的弯矩-转角(M-θ)力学模型，在分析燕尾榫节点构造特点和受力机理的基础上，建立其数值模型，采用已有的燕尾榫节点试验数据验证了数值模型的正确性。根据受力分析的结果，建立以屈服点、极限点为特征点的双折线多参数M-θ力学模型，给出了考虑模型尺寸和材料特性的特征点计算式，其计算结果与大量试验数据吻合，并将该力学模型应用于木构架的受力分析中。研究结果表明：燕尾榫节点的挤压变形主要集中在榫头处，而卯口变形可忽略；提出的M-θ力学模型反映了燕尾榫节点的整个受力过程，适用于木构架的受力分析，其加载点荷载-位移曲线与试验结果基本吻合。研究成果可为中国古建筑木结构的维修与保护提供参考。     

钢筋混凝土框架结构模型振动台试验及抗震性能对比

介绍了一模型比例为1/10的12层钢筋混凝土框架结构模型振动台试验,分析了模型结构在不同地震水准下的动力反应,并利用能力谱法、改进的能力谱法、Pushover分析以及时程分析对原型结构的抗震性能进行对比分析,得到了结构在不同加速度峰值作用下的性能点、顶层最大位移值、层间侧移角以及塑性铰分布情况。结果表明,该结构在输入加速度峰值为0.1g及0.2g工况时处于弹性阶段或接近屈服。能力谱法在迭代计算过程中可能不收敛,而改进的能力谱法则可以求出结构在弹性以及弹塑性阶段的性能点和顶层侧移,但是与时程分析及试验结果比较误差较大。在结构屈服后,时程分析与试验结果相比也出现一定偏差,这可能是滞回模型的选择和试验的离散性造成的。     

世构体系框架结构模型振动台试验研究

为了研究预制预应力混凝土装配整体式框架结构(世构体系)抗震性能,以某实际工程世构体系框架结构为原型,对其底部两层进行缩尺模型振动台试验研究。观察试验模型在不同振动工况下的损伤及破坏情况,对模型在各水准地震作用下的动力特性、加速度、位移、应变及扭转反应进行分析,并根据试验现象与试验结果,对世构体系框架整体进行抗震性能的综合评价。结果表明：该预制装配框架体系在多遇地震作用下未出现明显损伤,在罕遇地震作用下节点核心区未出现裂缝,模型仍能保持较好的整体性,抗震性能良好;试验模型结构布置合理,地震作用下主要运动形式为平动;罕遇地震作用下,模型自振频率最大降幅为21.89%,最大层间位移角为1/122;虽然模型存在一定程度的损伤,但其弹塑性层间位移角均小于GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》中的限值,满足我国“小震不坏”、“大震不倒”的抗震设防目标。     

高温后型钢混凝土框架结构抗震性能及其有限元分析

考虑受火时间、柱轴压比的影响,进行了考虑火灾升降温作用影响的高温后型钢混凝土框架结构抗震性能试验,升降温过程中和高温后阶段均保持柱顶竖向荷载的恒定。通过试验对高温后型钢混凝土框架结构在反复荷载作用下的破坏形态及滞回性能进行了研究。在此基础上,考虑升温阶段、降温阶段以及火灾后三阶段材料本构关系的转化以及型钢与混凝土之间、钢筋与混凝土之间界面的黏结滑移特性,建立了型钢混凝土框架结构温度场以及火灾后抗震性能的有限元分析模型,所得温度场以及试件的破坏形态、滞回曲线的分析结果与试验结果基本吻合,验证了所提出模型的合理性。     

钢筋混凝土框架结构模型模拟地震振动台试验

以4层附加柔性连接填充墙钢筋混凝土模型框架振动台试验为背景,设计并制作了1/8比例微粒混凝土整体结构模型,进行了模拟地震振动台试验研究,根据相似系数由模型结构试验结果反应反推原型结构的动力反应,结果表明,原型结构的层间位移与最大位移角均满足我国抗震规范要求。     

强震作用下钢材等效本构模型应用研究

为研究考虑损伤退化的钢材等效本构模型在整体框架中的应用及其用于强震作用下钢框架结构弹塑性时程分析的可行性,选取已有典型钢框架静力及动力试验,对其分别采用等效本构模型和传统的两折线模型进行计算,并与试验结果进行对比分析,验证等效本构模型的可靠性和对计算精度的提高作用。在此基础上,将等效本构模型应用于10层钢框架结构抗震性能分析中,采用增量动力分析法,研究损伤累积退化对多高层钢框架结构强震作用下动力响应的影响,并与不考虑损伤退化的模型计算结果进行对比分析。分析结果表明：累积损伤退化的发生会加剧结构的动力响应,若不考虑此影响,会低估结构变形,导致结构存在一定的安全隐患。采用等效本构模型的增量动力分析能够较为合理地反映结构在强震作用下的承载性能退化现象,但不同地震波作用下的计算结果差异较大。     

索支承门式刚架模型静力试验研究

本文设计并实施了一榀10m跨索支承实腹式门式刚架模型试验。通过对不加预应力的普通门式刚架以及两种不同预应力水平索支承刚架的静力试验,不仅验证了索支承门式刚架结构承载性能上的优越性,而且了解了在预应力施加过程中以及在荷载作用下索支承刚架结构内力和变形的变化规律。试验还就索支承刚架的节点构造形式及预应力施加工艺进行了探讨。为探索这种结构的理论分析方法,本文还采用混合有限元法分析了试验模型,并通过试验与理论结果的对比分析验证了该方法对这种结构的适用性。     

基于集中塑性铰模型的弯曲破坏锈蚀RC框架柱数值模拟方法

出于近海大气环境下锈蚀RC框架结构抗震性能评估的需要,提出了基于集中塑性铰模型的锈蚀RC框架柱数值模拟方法,并通过对15根锈蚀RC框架柱试验结果进行回归分析,得到了该模拟方法所需的可考虑钢筋锈蚀影响的塑性铰弯曲(弯矩-转角)恢复力模型,进而采用OpenSEES有限元分析软件,建立了弯曲型破坏锈蚀RC框架柱的集中塑性铰模型。通过数值模拟结果与试验结果对比发现：采用该模拟方法得到的各试件的骨架曲线以及试件最终破坏时的累积耗能均与试验结果符合较好,表明所建立的锈蚀RC框架柱集中塑性铰模型能较为准确地反映锈蚀RC框架柱的受力性能和抗震性能,可用于近海大气环境下锈蚀RC框架结构抗震性能评估。     

钢筋混凝土筒中筒结构内力分析与模型试验

取消筒中筒结构传统的等效连续化计算假定，按照外框筒自然的梁、柱结构状态，提出了筒中筒结构内力和位移分析的层模型计算方法，并考虑外框筒翼缘框架对抗剪刚度的贡献，层模型每层仅3个自由度，计算工作量小，计算方法简单。同时，完成了比例为1／10的筒中筒结构模型的静力试验，理论计算与实测结果吻合较好。