装配式钢结构抗震性能研究进展

对近年来有关装配式钢结构抗震性能的研究成果进行了归纳,主要总结新型装配式节点、抗侧系统(支撑和墙体)以及结构体系的抗震性能。综合论述了装配式刚接节点、自复位节点和损伤控制节点的主要研究成果;对新型装配式支撑和墙板的抗震性能进行了评述,认为目前应加大新型冷弯薄壁型钢预制装配式墙板的开发和推广力度;总结了装配式钢结构整体抗震性能数值分析和试验研究现状,认为应恰当运用多尺度有限元模拟技术和实时混合模拟技术,实现对装配式钢结构抗震性能的准确评估。最后,通过对现有研究成果与应用现状的分析,提出应将"震后可恢复功能"的抗震设计思路应用于新型装配式钢结构,进而提出装配式钢结构抗震性能研究与设计的"系统观点"。     

基于精细化构件模型的网壳结构动力响应分析

为得到网壳结构在动力荷载作用下的精确响应，应建立能够同时模拟受拉强化和受压屈曲的精细化构件模型。基于滞回模型耗能相等原则，建立轴向受力带缺陷构件的等效Marshall模型。通过参数分析，研究截面参数、初弯曲幅值、材料屈服后弹模折减系数和长细比等构件基本参数对等效Marshall模型各系数的影响，并给出各控制系数的计算公式。对一个缩尺K6网壳模型进行振动台试验和有限元模拟分析，结果表明：基于等效Marshall模型的精细化构件单元可以准确模拟构件受力状态的动态变化过程，其残余位移计算结果与试验结果的平均误差为13%，优于传统Marshall模型计算结果，满足实际工程应用的精度；此外，采用未考虑构件初弯曲的构件模型将高估网壳模型的实际承载力。     

外包冷弯U形钢-混凝土T形组合梁受弯性能研究

对3根足尺外包冷弯U形钢-混凝土T形组合梁进行受弯性能试验,获得试件的荷载-挠度曲线、应变沿梁跨中截面高度分布模式、钢板与混凝土间的滑移分布特征以及梁的破坏形态,并用有限元软件ABAQUS对组合梁进行了模拟,采用变参的分析方法研究了腹板混凝土和栓钉间距对组合梁性能的影响特征与变化规律。试验结果表明,组合梁的破坏形态为正截面弯曲受压破坏,外包钢未发生明显鼓曲及掀起变形,组合梁具有较高的安全储备、良好的延性和经济性。有限元分析结果表明,有限元建模分析方法准确可靠;腹板混凝土的存在可使组合梁极限承载力提高20%;随着栓钉间距的增大,刚度和极限承载力均减小,组合梁的破坏模式由正截面弯曲破坏转为纵向滑移破坏。     

网壳结构地震反应分析的振型刚度法

提出振型刚度的概念,通过理论推导,建立振型刚度与结构振型特性之间的关系. 基于振型刚度,通过推覆分析构建非线性能力曲线,该曲线能够考虑结构整体响应而非依赖于特定节点和特征响应. 提出等效线性化迭代方法,结合地震反应谱,克服双线性模型实际耗能不一致的缺点,快速提高目标位移的求解精度. 在此基础上,建立网壳结构地震反应分析振型刚度法（MSPA）. 采用时程分析法（RHA）、传统推覆法（MPA）和振型刚度法（MSPA）计算球面网壳和柱面网壳算例的地震响应,研究结果表明：振型刚度法能较准确地预测结构节点位移、单元应力以及屈服杆件个数,计算精度满足工程要求,大大缩减了计算耗时.     

空间网格结构多维地震反应分析方法研究现状

空间网格结构应用广泛,但其动力特性复杂,在地震作用下多维耦合效应显著。在总结现有研究成果的基础上,阐明了目前关于多维地震动输入和结构抗震性能参数研究的不足和存在的问题;在性能化抗震设计和多维地震反应分析的视角下,分析了振型分解反应谱方法、时程分析方法、增量动力分析方法、推覆分析方法以及随机方法的研究现状,指出了不同方法在多维化和实用化过程中面临的关键问题;介绍了空间网格结构抗震性能水准划分方法和相关指标,指出了现有指标的局限性,提供了可行的研究思路。最后,论述了发展多维推覆分析方法的必要性。     

考虑多振型贡献和弹塑性位移谱的改进地震动强度参数

为减小增量动力分析中结构地震反应的离散程度,提出了改进的地震动强度参数。首先,基于等效模态荷载和模态组合系数,提出并定义模态强度参数。然后,采用推广的模态推覆方法,构造1阶振型的等效单自由度体系,采用非线性时程分析计算该体系的弹塑性位移谱谱值,用于修正1阶模态强度参数。最后,组合各阶模态强度参数,得到改进的地震动强度参数。对不同矢跨比的两个格构钢拱模型进行36条地震波的增量动力分析结果表明,改进参数可有效减小结构反应离散性。相比于其他常用地震动强度参数,该参数对各项需求指标拟合结果的判定系数均处于0.9678~0.9786范围内,拟合标准差均处于0.195~0.239范围内,具有更好的相关性、有效性。同时,该参数拟合斜率较高,具有较好实用性;其拟合残差通过了显著性检验,满足充分性的要求。     

基于反演推定的空间结构随机缺陷传播法

在空间结构施工过程监测和检测评估等工作中,需依据部分已测节点几何位形推断结构全部节点几何位形。该文提出随机缺陷传播算法,建立几何位置偏差在节点之间的传播法则,利用有限已知节点几何位形偏差反演推定空间结构整体几何缺陷,进而确定结构整体几何位形,并用随机偏差理论证明所生成的结构随机缺陷服从正态分布。对一个缩尺K6单层网壳模型进行实测和稳定分析,结果表明:相对于随机缺陷法和一致缺陷模态法,采用随机缺陷传播法生成的结构几何缺陷与实测几何缺陷接近,据此计算得到的极限承载力更接近结构承载力理论值。基于随机缺陷传播法得到的空间结构整体稳定极限荷载因子中位数,可作为结构的实际极限承载能力代表值。     

BIM技术在碳纤维立面索膜结构深化设计与施工中的应用

厦门新体育中心项目白鹭体育场建筑立面采用碳纤维立面索膜结构,具有造型复杂、多专业交叉及施工难度大等特点。本文采用3D3S Design软件进行碳纤维立面索膜结构的二次钢结构、碳纤维索结构及膜结构的深化设计,设计了一种立面平行板碳纤维索专用索夹;通过Revit软件进行施工模拟分析,对白鹭体育场碳纤维立面索膜结构进行分析,提出了基于BIM技术碳纤维立面索膜结构设计及施工的标准化流程。实践表明：BIM技术在碳纤维立面索膜结构设计与施工中的应用,可提前发现并解决复杂节点设计及碰撞问题,提高深化设计效率,同时可优化施工部署,降低返工风险。