铝合金内芯装配式屈曲约束支撑有限元分析

提出了一种铝合金内芯装配式屈曲约束支撑(ALB),并以A5083铝合金为支撑耗能内芯设计了4组19个支撑构件,采用ABAQUS软件对其进行有限元分析,研究了集中耗能因子Y_LR、宽厚比、螺栓间距、核心板与约束板间间隙对支撑性能的影响。结果表明:当Y_LR<0.75时,支撑耗能性能会随着Y_LR的增加而提高,当Y_LR>0.75时,支撑耗能性能随着Y_LR的增加开始降低,当Y_LR=0.75时,支撑整体表现最佳; 支撑耗能性能会随着宽厚比的增加而降低,宽厚比不超过10时,支撑可以获得更好的耗能能力; 螺栓间距不宜过大,通过控制螺栓间距L_b与支撑核心板屈曲波长L_w的比值L_b/L_w来控制螺栓间距,当L_b/L_w≤1.5时,支撑约束单元受力更加合理,可以为核心单元提供足够的约束力; 核心板与约束单元之间的间隙过小时无法为核心板变形留有足够空间,间隙过大时支撑承载力会有较大降低且不稳定,间隙控制在0.5～2 mm时支撑承载能力表现更佳。     

预制混凝土空心板式电缆工作井技术经济分析

总结了整体现浇电缆工作井的工作特点和不足,分析采用预制装配式电缆工作井的优势,指出后者亟须解决的关键技术问题和可能的解决办法。针对现有预制电缆工作井专利技术的不足,建议采用混凝土空心板技术,并综述了现浇混凝土空心楼盖的研究与应用现状。通过SAP2000分析了实际电缆工作井的受力状况,用现有混凝土理论按空心井壁进行配筋设计,将其与现浇混凝土实心井壁进行技术经济对比分析后可知：在预制装配式电缆工作井中采用混凝土空心板技术是可行的,可取得节省材料、减轻自重和减少拼装接缝的效益,但空心板在压弯受力状态下的承载力计算理论尚需作进一步的研究。     

四角钢组合约束型防屈曲支撑的轴压试验研究

四角钢组合约束型防屈曲支撑具有轻量化及装配化等特点,其组成特点是采用高强度螺栓把4个外围约束角钢连接成整体,形成对内核构件的整体约束作用。该类防屈曲支撑受轴压荷载作用时,4个外围约束角钢之间以及内核与外围约束构件之间存在复杂的相互作用,外围约束构件受力状态复杂。文中进行了5根四角钢组合约束型防屈曲支撑在轴压循环荷载作用下的试验研究,考察其受力性能与破坏机理、轴压承载力与骨架曲线以及约束比参数对它们的影响。对试验试件建立精细化有限元模型（螺栓单元与接触单元）,模拟分析其加载过程的应力与变形发展历程。通过对比各试件的试验实测结果、理论计算结果与精细有限元模拟分析结果,表明有限元分析结果可偏于安全地预测试件的实际受力状态|如果计入内核端部附加偏心距的影响,理论设计公式可用于这类防屈曲构件的承载力设计,具有较高的可靠性。     

Integrating robustness indicators into multi-objective optimization to find robust optimal low-energy building designs

Uncertainties can have a large influence on building performance and cause deviations between predicted performance and performance during operation. It is therefore important to quantify this influence and identify robust designs that have potential to deliver the desired performance under uncertainties. Generally, robust building designs are identified by assessing the performance of multiple design configurations under various uncertainties. When exploring a large design space, this approach becomes computationally expensive and infeasible in practice. Therefore, we propose a simulation framework based on multi-objective optimization and sampling strategies to find robust optimal designs at low computational costs. The genetic algorithm parameters of optimization are fine tuned to further enhance the computational efficiency. Furthermore, a modified fitness function is implemented to use minimax regret robustness method in the optimization loop. The implemented simulation framework can save up to 94–99% of computational time compared to full factorial approach, while identifying the same robust designs.     

基于ABAQUS的全钢装配式防屈曲支撑有限元分析

防屈曲支撑受拉受压时都可以屈服,抑制了压曲现象,可获得饱满的荷载-位移滞回曲线。本研究主要探讨一种新型的装配式防屈曲支撑的滞回性能,该装配式防屈曲支撑由一组核心单元与两组约束单元利用螺栓栓接组合而成,具有组装和拆解过程简易、便于制作等优点。基于有限元分析软件ABAQUS,模拟核心钢与面板在不同间隙下的滞回性能以及各部分的应力分布,对比分析分别由理论简化计算和有限元分析得到的屈服力与屈服位移之间的差异。最后,给出核心钢与面板间隙范围的合理化建议。     

Seismic progressive-failure analysis of tall steel structures under beam-removal scenarios

Investigating progressive collapse of tall structures under beam removal scenarios after earthquake is a complex subject because the earthquake damage acts as an initial condition for the subsequent scenario. An investigation is performed here on a 10 story steel moment resisting structure designed to meet the life safety level of performance when different beam removal scenarios after earthquake are considered. To this end, the structure is first subjected to the design earthquake simulated by Tabas earthquake acceleration. The beam removal scenarios are then considered at different locations assuming that both ends connections of the beam to columns are simultaneously detached from the columns; thus the removed beam falls on the underneath floor with an impact. This imposes considerable loads to the structure leading to a progressive collapse in all the scenarios considered. The results also show that the upper stories are much more vulnerable under such scenarios than the lower stories. Hence, more attention shall be paid to the beam-to-column connections of the upper stories during the process of design and construction.     

A_y-D_y格式地震需求谱及其在结构性能抗震设计中的应用

在结构基于位移抗震设计的改进能力谱法基础上建议了屈服谱加速度和屈服位移(Ay-Dy)格式的地震需求谱,其特点是:过原点的射线与不同位移延性系数的需求谱曲线相交,各个交点对应的周期都相同,从而为在结构基于位移抗震设计方法中实现“小震不坏、中震可修和大震不倒”的多级性能目标提供了方便。借助于Pushover分析具体给出了一钢筋混凝土框架结构在不同风险水平地震作用下抗震性能评价实例。     

采用定长索设计的肋环型索穹顶结构索长误差影响的试验研究

在国内建成的肋环型索穹顶结构中,多采用调节索长以控制结构性状(力态与形态)的施工方法,而国外更多采用定长索设计与施工。定长索设计是将索头设计为不能调节长度的形式,通过精确设计和控制各索的制作长度,在现场直接张拉到位,不需要反复调节索长,节省人力物力。使用定长索设计与施工,需要首先了解张拉结构中不同索的索长误差对其整体结构预应力态和荷载态的影响,进而依据相关理论确定索长误差控制值。文中针对索长误差的敏感性,设计一个平面为矩形的肋环型索穹顶结构模型,通过试验研究初始索长误差对预应力态的影响,比较不同索的索长误差影响范围及大小的不同,并试验初始索长误差影响与预应力水平的关系。在此基础上,通过试验研究不同荷载工况下初始索长误差对结构荷载态的影响,并进行对比。最后,比较预应力态不同,初始索长误差发生位置不同时,初始索长误差对荷载态的影响。研究成果对索穹顶结构的设计与施工张拉有指导作用。     

高轴压比下复式钢管混凝土柱 钢梁连接节点抗震性能试验

为了研究高轴压比下复式钢管混凝土柱 钢梁连接节点的抗震性能,按照现行规范设计了3个强柱弱梁型复式钢管混凝土外环板节点试件,进行了低周往复加载试验,研究其在高轴压比下的破坏形态、承载能力、变形能力以及耗能能力等。结果表明:增加水平环板的宽度可以有效提高节点的延性;锚固腹板加肋可以增加梁柱连接节点的初始刚度,增强节点的整体性,从而提高节点的承载能力和耗能能力;节点试件的破坏表现为钢梁翼缘首先发生屈服,随着水平荷载加大,试件同时出现梁端塑性铰和柱端塑性铰的破坏形态,锚固腹板加肋和水平环板加宽的试件在加载后期出现明显的柱端压弯破坏,各节点核心区应力较小,基本处于弹性阶段,因此高轴压比下复式钢管混凝土柱 钢梁连接节点可实现强节点要求,但不能满足“强柱弱梁”的抗震设防要求。     

装配式钢管混凝土柱-双钢梁框架节点受力性能试验研究

针对一种适合装配式结构的钢管混凝土柱-双钢梁框架体系,对其2个典型平面节点和2个典型空间节点进行单调和循环加载试验,以研究加载模式和节点类型对节点破坏形态、承载力、刚度、延性及耗能能力的影响。结果表明：试件的破坏均发生在梁端,柱与节点域保持完好,满足“强柱弱梁、强节点弱构件”的抗震设计要求;试件的位移延性系数为2.6~3.6,能量耗散系数为1.7~2.2,耗能能力与型钢混凝土节点相当;加载模式(单调或循环)相同而节点类型(平面或空间)不同时,节点性能差异小;加载模式不同而节点类型相同时,节点性能差异大：循环荷载作用下的节点梁端焊缝发生拉裂破坏,位移延性系数较小。该种节点静力性能较好,但从提高抗断裂能力出发,需进一步改进构造,对焊缝分布进行优化设计。     

金属夹芯板温度及耐火性能实验研究

采用ABAQUS有限元分析软件,对不同芯材组合金属夹芯板的温度应力和耐火性能进行研究。通过对两端铰支和固结的边界条件下,金属夹芯板在温度荷载下的受力状况进行实验、分析,结果表明,室内外温差下,高温侧钢板四个角点部位应力达到屈服极限,钢板发生整体波纹状屈曲,温差对夹芯板力学性能的影响不可忽视。     

配有铅-磁流变阻尼器的高层RC框架结构非线性动力分析

为研究铅-磁流变阻尼器对高层RC框架结构的减震效果,基于框架结构的弹塑性杆模型,采用数值模拟方法对未装和安装铅-磁流变阻尼器的高层RC框架结构（12层）进行了非线性动力分析。结果表明：在El Centro波、Taft波和人工波作用下,有控结构顶层边节点的最大水平位移比未控结构分别减小47.9%、40.8%和40.8%,有控结构顶层边节点的最大水平加速度与未控结构相差不大;与未控结构相比,铅-磁流变阻尼器受控结构各层的最大水平位移均明显减小,各层的最大水平加速度变化不大;在El Centro波作用下,未控结构的屈服点分布在2~5层柱端,有控结构没有屈服点,在Taft波作用下,未控结构屈服点分布在2~4层梁端和1~8层柱端,有控结构仅在2~6层柱端有屈服点,在人工波作用下,未控结构的屈服点分布在2~3层梁端和2~6层柱端,有控结构仅在2~5层柱端有屈服点,说明铅-磁流变阻尼器可以控制高层RC结构的损伤发展过程、延缓结构的整体倒塌。     

开孔钢板装配式屈曲约束支撑钢框架抗震性能试验研究

为研究开孔钢板装配式屈曲约束支撑（buckling-restrained brace,BRB）钢框架的抗震性能及框架平面外变形对其抗震性能的影响,对两个相同设计的单层单跨单斜式开孔钢板装配式BRB钢框架分别就是否考虑框架平面外变形情况下进行了拟静力试验,并对相同设计的开孔钢板装配式BRB构件进行了拟静力试验。结果表明：不考虑框架平面外变形和考虑框架平面外变形10mm的开孔钢板装配式BRB钢框架均表现出良好的滞回耗能性能,滞回曲线饱满且基本对称,满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》最大弹塑性层间位移角1/50的限值要求;框架平面外变形10mm对开孔钢板装配式BRB钢框架平面内抗震性能影响很小,其弹性水平刚度、层间屈服剪力和层间最大剪力受框架平面外变形的影响略为降低,变化范围均在5%以内;框架平面外变形10mm对BRB轴向变形的影响很小,框架中开孔钢板装配式BRB和开孔钢板装配式BRB构件均具有良好的滞回性能,约在1/720层间位移角时先于钢框架进入屈服状态,发挥耗能作用,其滞回曲线饱满,延性良好,累积塑性变形能力系数均大于600,完全满足ANSI /AISC 341-10中要求的大于200的要求。     

钢筋混凝土梁-钢管混凝土组合柱节点抗震性能试验

介绍了3个钢筋混凝土梁-钢管混凝土组合柱节点试件在梁端竖向往复荷载作用下的试验研究,其中一个为梁弯曲破坏的"强核芯区弱梁"试件,两个为核芯区剪切破坏的"强梁弱核芯区"试件。试验结果表明,三个试件都有大的变形能力,但峰值荷载时弱核芯区试件的核芯区剪切变形占节点总变形的50%以上,而强核芯区试件的这一比例很小;弱核芯区试件核芯区的箍筋和钢管屈服,而强核芯区试件核芯区的箍筋和钢管未屈服;弱核芯区试件的耗能能力小于强核芯区试件的;对于核芯区破坏的试件,减小核芯区的箍筋间距,可以增大节点的耗能能力和减小核芯区的剪切变形。     

细晶高强钢筋混凝土梁柱组合体非线性有限元分析

为了能对这种细晶钢筋增强混凝土结构的抗震性能有较为准确的定量分析,采用ANSYS有限元软件对十字形梁柱组合件进行了受力全过程的非线性有限元分析,并将分析结果与试验结果进行对比,从而进一步了解细晶高强钢筋混凝土梁柱组合件在反复荷载下的受力性能特点。有限元分析所得裂缝分布、钢筋应力分布以及梁端力-位移曲线反映出,高强钢筋混凝土框架梁柱组合件在低周反复荷载作用下梁端塑性铰区裂缝开展充分,钢筋应力最大,核芯区内钢筋未发生粘结破坏。有限元分析结果较好的描述了试件的受力特点和过程。     

腹板摩擦式自定心预应力混凝土框架梁柱节点的理论分析

为减少钢筋混凝土框架在地震作用下的残余变形和损伤,提出一种新型的腹板摩擦式自定心预应力混凝土梁柱节点。其中,预制的钢筋混凝土梁柱通过无黏结预应力钢绞线进行拼接。当梁端弯矩超过节点的临界张开弯矩,梁柱接触面张开;震后,接触面在预应力的作用下重新闭合。梁柱的接触部位分别预埋钢套和钢板,以避免梁柱相对转动时混凝土的压碎。在梁端钢套的腹板处设置摩擦耗能件,从而可以在梁柱相对转动时耗散地震能。介绍腹板摩擦式自定心预应力混凝土梁柱节点的基本构造和受力特点,对梁端轴力、剪力、弯矩以及梁柱接触面张开后转动刚度的表达式进行推导,建立起梁端弯矩-相对转角关系的理论分析模型,并得到节点耗能系数和等效黏滞阻尼比的计算公式。理论分析结果与试验值吻合较好,为腹板摩擦式自定心预应力混凝土框架的设计提供了依据和参考。     

可更换耗能连接件的装配式混凝土框架结构抗震性能试验研究

为评估带有可更换耗能连接件的装配式混凝土框架(REDC-PCF)的抗震性能,设计并制作了1榀60％缩尺的2层2跨REDC-PCF试件,在实验室完成试件的装配,随后对其开展拟静力试验,研究了该框架的损伤分布、滞回特性、延性和耗能能力等抗震性能.试验结果表明:试件的滞回曲线饱满且稳定,呈现出优异的抗震性能;该试件的塑性变形...     

新型装配式半刚性节点抗震性能试验研究

提出一种新型装配式半钢性节点,通过高强螺栓将预制梁柱贯通连接,旨在通过更换螺栓构件来完成震后受损节点的修复工作。通过制作节点足尺构件,对其施加低周反复荷载,分析其承载能力及耗能性能。运用有限元分析软件建立节点数值模型,分析其在低周反复荷载作用下节点核心区应力分布情况及承载能力。试验结果与已有现浇节点和数值模拟结果对比可知：新型装配式节点破坏主要集中于节点核心区,T形梁端承压板附近开裂严重,远离T形梁端无明显裂缝,预制柱端、牛腿部位均完好,满足“强柱弱梁”的设计要求;新型装配式节点在低周反复荷载下,其屈服荷载及极限荷载较现浇节点明显提高,其整体承载能力提升,耗能性能优良;模拟结果显示,节点在服役期间,高强螺栓为主要的承载构件,混凝土预制梁柱为次要承载构件,符合该新型节点的设计理念。     

两端铰接防屈曲支撑的受力性能及设计方法

在两端铰接的防屈曲支撑中,内核构件的端部构造不仅影响端部构件段的承载力,而且影响支撑的整体受力性能。通过理论推导与有限元分析,对内核构件端部具有外伸屈服段、加强段的两端铰接防屈曲支撑的破坏形式以及整体受力性能进行了研究。研究表明：在轴压力作用下,内核构件外伸屈服段、加强段会发生侧向变形,进而对外围约束构件产生附加偏心距,对外围约束构件的受力不利;当内核构件外伸段过长时,外伸段会发生弯折破坏。对端部局部内核构件段隔离体作受力分析,可得到一种简化计算模型,采用迭代算法,可偏于安全地确定内核构件外伸段变形对外围约束构件端部产生的附加偏心距。考虑附加偏心距的影响,给出了两端铰接防屈曲支撑的整体设计方法。     

无黏结材料对全钢屈曲约束支撑受力性能影响的试验研究

试验设计了2个几何尺寸相同的全钢屈曲约束支撑(BRB)试件,其中1个试件在核心板和约束部件之间采用无黏结材料,另1个试件未采用无黏结材料。通过低周往复加载试验,分析了无黏结材料对全钢BRB滞回性能、失效模式、受压承载力调整系数和残余变形等的影响。结果表明：采用和未采用无黏结材料的全钢BRB均表现较好的低周疲劳性能,但采用无黏结材料后,全钢BRB在等幅加载中的循环次数增加了21%,低周疲劳性能略有提高;未采用无黏结材料的全钢BRB的受压承载力调整系数远大于采用无黏结材料的全钢BRB;无黏结材料减小了全钢BRB核心板和约束板之间的摩擦力,避免核心板磨损;核心板和约束板间的摩擦力导致核心板屈服段中部收缩、两端膨胀,未采用无黏结材料的全钢BRB残余变形更为显著,且核心板端部膨胀会挤压填充板条。