高层框—桁结构矩阵法计算

视高层框架－剪力桁架结构为梁、柱单元和组合支撑单元的集合,利用变量合并技术,将其模拟为一根整体剪切柱一根整体弯曲柱的组合体。考虑各单元刚度贡献及梁柱弹性连接影响,导出楼层传递矩阵和结构传递方程,进行结构受力分析。     

施工期现浇钢筋混凝土结构的受力特性

施工期现浇钢筋混凝土结构是时变结构,正确认识其受力特性对于施工过程的安全控制具有重要意义。针对施工期现浇钢筋混凝土结构的时变性,定义楼板刚度与模板支撑的刚度比为施工时变结构体系的弹性特征值,建立了以施工时变结构体系弹性特征值为参数的现浇钢筋混凝土结构施工受力性能分析的弹性支撑连续梁模型,基于该模型,分析了施工期现浇钢筋混凝土结构的受力特性,发现在特定施工方案下,当施工时变结构体系的弹性特征值较小时,最大施工荷载出现的楼层位置会提前,而拆模时间也会改变最大施工荷载出现楼层的位置;施工时变结构体系的弹性特征值和拆模时间都影响楼层承担的最大施工荷载比率(荷载比率定义为结构承担荷载与楼板自重的比值);施工期楼层承担的最大施工荷载随楼层位置呈现波动特性,随楼层位置增高波幅逐渐减小,最后趋于稳定。     

用QR法和样条加权残数法求解高层框剪结构的地震反应

本文将QR法和样条加权残数法结合起来,求解高层框剪结构的地震动力反应。先用QR法建立结构的振动方程,然后,用样条加权残数法来求解。本文所建立的计算格式,其未知量的个数不仅与结构的楼层数无关,而且与划分的单元多少无关。本文方法能方便地在微机上实现。     

隔震结构复振型分解反应谱方法研究EI北大核心CSCD

隔震结构一般具有非比例大阻尼特性,使得复振型分解反应谱方法的研究越来越重要。该研究通过隔震结构运动方程考虑非比例阻尼矩阵的耦合影响,根据复模态和平稳随机过程理论提出了隔震结构复振型分解反应谱方法,分别采用瑞利阻尼、振型叠加阻尼系数和阻尼比换算阻尼系数3种方法来组装形成4种不同的非比例阻尼矩阵,并以隔震结构特点分析了阻尼矩阵适用性;随后对比分析了在天然波反应谱作用下,不同阻尼矩阵组装方式下隔震层等效周期、等效阻尼比、对完全平方组合(CQC)和复振型完全平方组合(CCQC)方法计算精度的影响规律;最后基于设计反应谱CQC和设计反应谱CCQC反应谱方法,研究了隔震层不同等效周期和等效阻尼比对隔震结构的楼层位移、楼层剪力和楼层倾覆矩误差影响规律。研究结果表明,阻尼系数方法更适合用于非经典阻尼矩阵的构造,CQC反应谱方法在近场地震下不能准确反映实际响应,且其使用范围受限较多,而CCQC反应谱方法可以很好的反映隔震结果的地震响应。     

竖向环境振动下人与结构相互作用及舒适度研究

在研究环境振动下结构和人体的动力响应时,有必要考虑人与结构的相互作用。根据国际标准ISO5982规定的不同姿势下的竖向人体动力模型,建立了具有非经典阻尼的人与结构耦合运动方程。将运动方程转化为空间状态方程,从而实现了方程的解耦。在国际标准ISO2631的基础上,提出了由小波包变换求得频带能量,进而评价人体舒适度的方法。以一幢在轻型轨道附近的10层住宅为例,分析了不同人数和不同姿势的人体下的人与结构体的动力响应。结果表明：对于一般的质量和刚度分布均匀的结构,随着人数的增加,结构的减振效果越明显。随着楼层的增加,结构的减振程度和人体舒适度都不断降低。环境振动下坐姿人体的反应最显著,而立姿人体的次之。     

高层建筑转换层施工及质量控制

现代高层建筑是向更高、体型更复杂、结构形式更多样、功能更齐全、综合性更强的方向发展。然而在设计中,由于结构下部楼层受力较大,上部楼层受力较少,正常布置时是下部刚度大,墙多柱网密,到上部渐渐减少墙,柱扩大轴线间距。为满足建筑物的功能要求,实现结构布置,必须在结构变换的楼层设置转换层,转换层大致有梁式、桁架式、空腹桁架式、箱形和板式等。本文根据多年的施工实践,着重介绍结构转换层的施工方法及其质量控制。     

谈高层建筑转换层的施工质量控制

现代高层建筑是向更高、体型更复杂、结构形式更多样、功能更齐全、综合性更强的方向发展。然而在设计中,由于结构下部楼层受力较大,上部楼层受力较少,正常布置时是下部刚度大,墙多柱网密,到上部渐渐减少墙,柱扩大轴线间距。为满足建筑物的功能要求,实现结构布置,必须在结构变换的楼层设置转换层,转换层大致有梁式、桁架式、空腹桁架式、箱形和板式等。本文根据多年的施工实践,着重介绍结构转换层的施工方法及其质量控制。     

基于能量概念的剪切型多自由度体系弹塑性地震位移反应分析

基于能量概念进行结构动力分析能更清楚的揭示结构抗震性能的本质。介绍了基于能量准则的结构抗震设计概念和有关研究状况。同时根据地震作用下剪切型多自由度结构体系的弹性及弹塑性时程分析结果,研究了能量在楼层间分布的特点,指出了能量集中的现象和原因。并且根据大量分析结果,给出了楼层能量集中的规律及相关因素,并采用等往复振动能量准则建议了能量集中楼层的弹塑性位移计算方法。     

地震作用下冷弯薄壁型钢结构房屋弹塑性位移简化计算研究

针对地震作用下冷弯薄壁型钢结构房屋弹塑性位移的简化计算,基于层间剪切模型和冷弯薄壁型钢组合墙体的恢复力模型,对2层~7层冷弯薄壁型钢结构房屋进行弹塑性时程分析。通过对滞回耗能沿楼层高度分布规律的研究,确定了冷弯薄壁型钢结构房屋薄弱楼层的位置;研究了楼层屈服剪力系数、楼层数、结构自振周期和不同地震记录对弹塑性层间位移增大系数的影响;通过大量参数统计分析,提出了冷弯薄壁型钢结构房屋弹塑性层间位移增大系数与楼层屈服剪力系数和楼层数的定量关系,为罕遇地震作用下冷弯薄壁型钢结构房屋弹塑性位移验算提供依据。     

框支剪力墙结构楼层侧向刚度比值初探

针对现行规范关于框支剪力墙结构设计中楼层侧向刚度控制准则的局限性,从理想化悬臂杆件的抗侧刚度和变形出发,提出高层建筑转换层结构底部刚度的需求应使结构的变形与理想化悬臂杆件的变形接近;通过经典力学原理推导出上述理想杆件变形曲线,并以此曲线为基准,得出符合此曲线的结构层间位移角,以工程界所熟悉的层间位移角比值作为控制参数反映高层建筑转换层结构的楼层侧向刚度比。进行一系列按不同的楼层刚度控制准则下的典型框支剪力墙结构在地震作用下的弹性及弹塑性性能分析,通过对转换层结构的动力响应和屈服机制进行比较,初步证明该文所提出的楼层侧向刚度控制准则较现行规范更趋合理,可供工程借鉴。     

住宅楼面活荷载的统计分析及楼板可靠度的分析

根据西安市、包头市多层及高层住宅楼面活荷载的调查结果,对楼面等效均布活荷载进行了统计分析,据此分析了我国钢筋混凝土楼板设计的可靠度水平。在楼面活荷载的等效中,提出房间受荷面积比的概念,并以此考虑活荷载可能出现的不利布置。分析结果说明:我国目前住宅楼面等效均布活荷载的概率特性已发生较大变化,有必要在更大的范围对楼面活荷载进行调查或考证;受荷面积比对楼面等效均布活荷载以及楼板的可靠度均有显著影响,有必要予以考虑;在考虑楼面活荷载的不利布置时,现行国家规范基本能够保证住宅楼板的可靠度。     

Simulation by Slepian method of plastic displacements of Gaussian process excited multistory shear frame

The object of study is a stationary Gaussian white noise excited multi-degree-of-freedom (MDOF) linear elastic, ideal plastic, linearly damped, statically determinate oscillator with several potential elements of ideal plastic yielding. Specifically the study is exemplified for a plane multistory shear frame with rigid traverses where all the connecting columns except the columns in one or more of the bottom floors have finite symmetrical yield limits. The white noise excitation acts on the mass of the first floor making the movement of the elastic bottom floors simulate a ground motion that interacts with the structure above the bottom floors. The method of study is so-called Slepian model simulation and is in principle the same for other statically determinate MDOF elasto-plastic oscillators of the considered type. The method is fast as compared to direct simulation and provides results that give good insight in the behavior of the plastic displacement response process.     

Autonomous decentralized finite element method and its applications

In this paper, a new solution procedure using the finite element technique in order to solve problems of structure analysis is proposed. This procedure is called the autonomous decentralized finite element method because it is based on the characteristic autonomy and decentralization in life or biological systems (life‐like approach). The fundamental approach is developed according to an idea of cellular automata manipulation by the new neighbourhood model. The finite element method with an algorithm of the relaxation method is adopted as the solution procedure in this approach. The proposed procedure demonstrates that it is a powerful means of numerical analysis for many kinds of structural problems that are structural morphogenesis, structural optimization and structural inverse problems. Our procedure is applied to numerical analysis of three simple plane models: (1) The structural shape analysis problem for the prescribed displacement mode of a truss structure, (2) An adaptive structure remodelling problem on an elastic continuum, (3) An identification problem of thermal conductivity on a continuum. The effectiveness and validity of our idea are shown from their numerical results. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

地震荷载下双腹板-顶底角钢连接半刚接钢框架的动力特性研究

利用大型有限元分析软件ANSYS对双腹板、顶底角钢半刚性连接的钢框架进行了三维弹塑性动力有限元分析。该分析采用了有限元实体建模,考虑了钢框架连接节点的非线性、几何非线性以及材料非线性等因素。通过有限元数值模拟分析得出了在地震荷载作用下,半刚性节点刚度的变化对钢框架的基本自振周期、楼层剪力、楼层位移、楼层加速度和节点的弯矩-转角关系的影响规律,并将部分数值模拟分析结果与拟动力试验结果进行对比,发现这两种研究方法所得结果基本一致。通过该文的分析,得出了节点刚度的变化对结构动力特性影响的一般规律,为今后高层钢结构设计和钢结构规范的修改提供了一定的理论依据。     

地铁对周边建筑物振动影响分析

建立了土层系统-建筑物二维共同作用有限元模型，采用Newmark隐式逐步数值积分法，从地铁列车荷载频谱特征和场地土层类型角度，分析了由地铁运行所诱发的周边建筑物振动响应规律。分析表明，在同一频率地铁振动荷载影响下，同一建筑物各楼层振动响应水平基本相同，上部楼层的振动仅比下部楼层振动有小幅上升；地铁低频段荷载对建筑物振动的影响大于高频段荷载的影响，但该低频段宽度要比建筑抗震分析中所考虑的地震荷载频段要宽；不同类型土层上建筑物的振动响应规律基本相同，表现为随建筑物距离地铁线路距离的增大，由地铁运行所诱发的建筑物的振动响应波动减小，但随土层硬度增加，建筑物的振动响应水平和衰减幅度也随之减小。     

木结构古塔的动力特性分析

研究木结构古建筑的力学特性对保护和开发我国古建筑遗产具有重要意义。以山西北部释迦塔为研究对象,用有限元数值方法,通过引入梁单元组模拟斗拱连接,建立了具有木塔较细致结构的有限元计算模型,并通过木塔的实测模态结果方便地确定了斗拱这种复杂连接的刚度。对木塔进行了地震作用计算,计算结果与木塔现实残损变形集中在第二三层的现象一致。计算结果可为古塔的维护和修缮提供理论依据。     

基于整船整桥模型的船桥碰撞数值仿真

桥梁在船舶碰撞时受到的动力载荷和响应是复杂的动力非线性问题。近代非线性有限元技术为该问题的求解提供了有效的工具。简述了该技术的基本原理,并基于整船整桥模型对一艘4万吨实船与桥梁的碰撞过程进行了计算。仿真结果显示了船艏结构损坏、碰撞力演变、能量传递和桥墩内部应力变化的详细情景,讨论了船-桥碰撞的力学特征。演示的方法比传统的经验公式和简化解析法提供更为精确的结果。所提供的桥墩应力状态对桥梁的设计与碰撞后的损伤评估有重要参数价值。     

Slepian simulation of distributions of plastic displacements of earthquake excited shear frames with a large number of stories

The object of this study is a stationary Gaussian white noise excited plane multistory shear frame with a large number of rigid traverses. All the traverse-connecting columns have finite symmetrical yield limits except the columns in one or more of the bottom floors. The columns behave linearly elastic within the yield limits and ideally plastic outside these without accumulating eigenstresses. Within the elastic domain, the frame is modeled as a linearly damped oscillator. The white noise excitation acts on the mass of the first floor making the movement of the elastic bottom floors simulate a ground motion that interacts with the structure above the bottom floors. As in a recent work by the authors, the paper is about application of the so-called Slepian model simulation, but in this paper supplemented by a simplification principle that allows a manageable calculation for the considered type of elasto-plastic oscillator also when it has a large number of elasto-plastic columns.     

粘弹性阻尼层结构动力问题有限元分析综述

使用粘弹性材料是结构振动控制的有效技术。本文综述了粘弹性阻尼结构动力问题的有限元方法研究,重点是介绍了八、九十年代的一些研究成果。同时也概略地介绍了单一粘弹性结构动力问题的有限元方法。