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簡介：隨著我國國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展以及城市化進程的加速推進，超高層建筑的建設速度和建設規(guī)模更是屢創(chuàng)新高。超限結構的設計復雜性遠遠大于普通高層結構，在設計過程中存在許多技術關鍵問題需要解決。本文以河南省某超限框架核心筒結構為計算分析對象，進行了如下幾個方面的研究首先，通過計算分析確定該結構為超B級高度建筑，部分樓層存在剛度突變和承載力突變，2層樓板有效寬度小于50％，2層有部分穿層柱。針對上述超限情形，本工程采取了基于性能的抗震設計方法，以及采取比現(xiàn)行規(guī)范更為嚴格的抗震措施，以期實現(xiàn)預期的抗震性能目標，提高結構的抗震安全性。然后，對該結構的抗震性能進行了系統(tǒng)研究，包括反應譜分析、彈性時程計算分析、中震計算分析和大震彈塑性計算分析。并對結構進行抗風設計，包括風荷載作用下的位移和位移比驗算、結構的基底剪力和傾覆彎矩計算、結構頂點風振最大加速度計算。最后，對結構中的關鍵技術問題進行專項分析。驗算校核該框架核心筒體系是否滿足雙重抗側力體系，采取措施保證越層柱在地震作用下的安全性，對關鍵部位的加強樓板進行有限元精細分析。本文針對某超限框架核心筒結構的若干關鍵問題進行了較為詳細的研究分析，并得出了部分有益的結論，可為類似工程設計提供借鑒參考。

簡介：我國地震頻發(fā)，地震曾造成了大量人員傷亡和財產(chǎn)損失。震害經(jīng)驗表明，建筑的倒塌是造成人員傷亡的最主要因素。隨著我國城市化的快速發(fā)展，大量人口和財富在城市聚集，城市變得日益復雜和脆弱，作為城市活動的主要載體的建筑，其抗震性能對城市的抗震能力至關重要。因此，需要采取措施最大限度的減輕地震災害風險，提高我國城市地震災害防御能力。目前，數(shù)值模擬手段已成為分析城市建筑群地震行為（特別是缺乏震害經(jīng)驗的區(qū)域）的重要手段，可用于評估城市的抗震減災能力，發(fā)現(xiàn)城市薄弱環(huán)節(jié)，為政府開展防震減災工作提供有力的依據(jù)。城市建筑群震害模擬的重要挑戰(zhàn)之一是如何對數(shù)量龐大的城市建筑進行合理建模，并準確地模擬出建筑物在地震下的破壞行為。獲取每一棟建筑結構的圖紙和詳細信息有一定的局限性和很大的難度，建立模型并對其進行數(shù)值模擬、計算分析過程繁瑣復雜，耗時時間長，需要投入大量的人力、物力和財力，不切合實際，難以實現(xiàn)。目前，城市層次的逐棟建模主要基于簡化的層模型，并充分利用GIS數(shù)據(jù)對城市進行自動化建模。為了進一步克服層模型缺乏對結構破壞模式、損傷細節(jié)和損傷機理等因素考慮的不足，本文針對城市中最為典型的結構形式鋼筋混凝土RC框架結構，探索出了基于精細纖維模型結構的自動化精細建模方法。本文主要工作包括1總結歸納了鋼筋混凝土結構在地震作用下的動力特性和典型震害，對國內外不同結構震害模擬方法進行了對比分析，并提出了目前研究中急需解決的問題。2建立了基于精細纖維模型的RC框架結構自動化精細建模方法，并進行了程序實現(xiàn)。在已知結構層數(shù)、屋頂形狀及面積的條件下，基于框架結構自振周期經(jīng)驗公式估算出結構的自振周期，運用結構動力學理論和多高層結構建筑設計方法求解出結構的層間剛度和梁、柱尺寸?；谝?guī)范要求，提出了梁、柱截面的簡化配筋方法，最終實現(xiàn)了從有限建筑信息到每個構件配筋的自動化設計方法。3采用非線性有限元軟件MSCMARC的命令流和參數(shù)化建模技術，給出了自動化建模技術的程序實現(xiàn)方法，并實現(xiàn)了基于用戶子程序THUFIBER的框架結構彈塑性分析。4選取了3個實際RC框架結構，分別對其進行基于圖紙的手工建模和基于本文建議方法的自動化精細建模。通過對結構自振周期和在地震作用下的層間位移角的對比分析，驗證了本文提出的RC框架結構自動化精細建模方法的合理性與可行性。

簡介：推行建筑工業(yè)化，提倡裝配式建筑可以極大地減少資源浪費，促進綠色環(huán)保，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在全球氣候變暖，資源枯竭和環(huán)境破壞的大前提下，建筑工業(yè)化的發(fā)展，對于消費者、建筑企業(yè)、以及整個行業(yè)都是重要的低碳行動和舉措。2016年發(fā)布的重慶市建設領域禁止、限制使用落后技術通告（第八號）里規(guī)定現(xiàn)澆樓梯工藝不得用于主城區(qū)建筑面積8萬平方米及以上的鋼筋混凝土剪力墻結構高層住宅建筑工程，以裝配式混凝土樓梯預制工藝代替。預制樓梯是推動住宅產(chǎn)業(yè)化的重要結構構件，而樓梯是結構的重要組成部分，更是發(fā)生地震時重要的疏散與逃生通道。但在常規(guī)設計中沒有考慮樓梯參與整體結構的共同工作，也不對樓梯自身進行相關的抗震設計。目前，有關預制樓梯對框架結構的抗震性能的影響及樓梯自身的抗震性能的研究則是更少，對預制樓梯的相關研究顯得十分迫切。本文使用有限元分析軟件SAP2000建立了使用預制混凝土樓梯和現(xiàn)澆混凝土樓梯的框架結構有限元分析模型，在反應譜分析中研究了預制樓梯相比于現(xiàn)澆樓梯對框架結構抗震性能的影響及樓梯自身的抗震表現(xiàn)。在PUSHOVER非線性分析后得到了兩個模型的岀鉸情況，研究了預制樓梯框架模型在大震下處于彈塑性狀態(tài)時的屈服性能。在非線性動力分析中，按照抗震規(guī)范選取了三條不同的地震波，分別輸入兩個模型后對其進行分析，比較了兩個模型在地震波作用下處于彈塑性階段時的抗震表現(xiàn)。分析結果表明相比于使用現(xiàn)澆樓梯的框架結構，使用預制樓梯可以減弱框架結構的抗側剛度，顯著削弱樓梯對框架結構平行于梯板方向的剛度貢獻；有效降低框架結構在地震中梯板承受的軸力和剪力，但是會顯著增大梯板的彎矩，需要提高預制樓梯梯板的彎矩設計值；可以有效的減小框架結構各層梯梁的剪力，彎矩，扭矩，有效的保護傳遞樓梯荷載的受力構件和樓梯間的完整性。在PUSHOVER分析后發(fā)現(xiàn)使用預制樓梯的框架結構的塑性鉸發(fā)展明顯要比使用現(xiàn)澆樓梯的框架結構緩慢，采用預制樓梯在地震作用下可以在一定程度上延緩框架結構的破壞程度。在非線性動力分析后發(fā)現(xiàn)在三條地震波作用下，使用預制樓梯和現(xiàn)澆樓梯的兩個模型的最大頂點位移、層間位移角仍然滿足規(guī)范要求，在7度罕遇地震下仍處于整體穩(wěn)定狀態(tài)。

簡介：近年來，建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化逐漸成為熱點方向，預制裝配結構受到社會各界的廣泛關注。許多學者對預制裝配混凝土框架節(jié)點進行了大量的研究和相關試驗。在現(xiàn)有規(guī)范的基礎上，本文設計了七個適用于八度區(qū)的預制預應力混凝土裝配整體式框架節(jié)點，通過對縮尺的節(jié)點模型進行低周反復試驗，來研究所設計節(jié)點的抗震性能。該節(jié)點形式在世構體系的基礎上進行一定的改進，預制梁不設置鍵槽區(qū)域下側槽壁，從而增加了鋼筋強度的利用率。之后對試驗節(jié)點進行有限元數(shù)值分析，將試驗與模擬結果進行對比。最后采用基于性能的分析方法，綜合評價所設計框架的抗震性能。主要內容如下1完成了七個以梁上下配筋比例，節(jié)點區(qū)的箍筋間距以及不同的鋼筋強度等級為變化參數(shù)的節(jié)點試驗，分析了節(jié)點的滯回曲線、節(jié)點延性、耗能能力和剛度退化等情況，對所設計的節(jié)點抗震性能進行定量的評價。2采用OPENSEES對設計的節(jié)點進行低周反復試驗加載模擬，與試驗結果進行了比較，并對節(jié)點進行了參數(shù)分析。結果表明采用OPENSEES內的BEAMCOLUMNJOINT單元可以能較好地模擬節(jié)點在低周反復荷載作用下的受力過程，能較準確地預測了試件在各周循環(huán)的卸載以及再加卸載剛度，強度退化以及加載后期滯回曲線的捏縮效應。3對試驗節(jié)點設計所基于的采用PKPM建模計算的六層框架結構進行了PUSHOVER分析，并通過彈塑性時程分析以及基于采用強度折減因子的RYΜT方法對靜力彈塑性分析結果進行對比驗證，綜合分析結構的抗震性能。上述研究表明基于規(guī)范設計的七個節(jié)點的最終破壞狀態(tài)均是梁端出現(xiàn)塑性鉸，柱端及節(jié)點核心區(qū)基本未產(chǎn)生破壞，較好的滿足了我國抗震規(guī)范的規(guī)定非線性有限元軟件OPENSEES能夠較好地模擬梁柱節(jié)點在低周反復荷載作用下的受力性能基于性能的分析結果表明，所設計的框架在八度大震下的最大層間位移角能夠滿足規(guī)范要求。

簡介：隨著寒區(qū)工程建設規(guī)模不斷擴大及全球氣候變暖，多年凍土邊坡熱融滑塌災害規(guī)模逐漸增大，頻率越來越高。邊坡災害對寒區(qū)人類生活及工程正常運行威脅越來越大，邊坡熱融失穩(wěn)防治刻不容緩。本文針對凍融滑坡問題，開展多年凍土區(qū)邊坡現(xiàn)場災害調研和凍土工程技術研究，在深入認識凍土邊坡自身特性的基礎上，就邊坡凍融災害治理的新技術進行了積極探索和開發(fā)，提出了一種新型主動降溫冷卻多年凍土邊坡錨固結構。采用理論、數(shù)值和試驗相結合的方法，對新型凍土邊坡支護結構的工作機理及特性進行了系統(tǒng)研究，以期能夠為多年凍土區(qū)邊坡災害治理提供合理的防護結構，并為其關鍵技術問題提供科學依據(jù)，取得的主要成果如下（1）查明了多年凍土邊坡工程病害成因和致災機理，發(fā)現(xiàn)了凍土邊坡災害治理存在的問題?；凇爸鲃永鋮s保護凍土”理念，結合熱棒和框架錨桿技術的優(yōu)點，提出了一種適用于多年凍土邊坡的新型框架熱錨管支護結構，闡述了其技術原理。該結構既能錨固支擋、又能主動降溫冷卻、還能通過自身變形減輕凍脹破壞。以消除凍土邊坡上限退化和防止熱融滑塌為需求，提出了以極限承載力和熱量平衡為控制指標的設計思路，給出了相應的設計計算步驟，為凍土邊坡熱融滑塌災害治理提供了新技術和新思路。（2）基于等效熱阻理論，建立了熱錨管傳熱計算模型，求解了熱錨管傳熱半徑。根據(jù)上述提出的設計思路，給出了兩種熱力共同控制的實用計算方法A）荷載結構設計法；B）考慮框架熱錨管土體協(xié)同工作的計算方法。算例分析表明新型框架熱錨管能抵御凍土邊坡上限退化，支護效果顯著；凍脹作用下結構內力分布均勻，變形同步，不會產(chǎn)生應力集中而導致結構破壞；給出的計算方法物理概念明確，能較好的描述該結構的工作機理，是一種快速實用的設計方法，可為其設計提供理論依據(jù)。（3）基于熱錨管換熱機理和多場耦合理論，建立了大氣框架熱錨管邊坡系統(tǒng)水熱力耦合分析模型，采用有限元法求解了耦合方程，依托MATLAB平臺開發(fā)能夠反映框架熱錨管土體多場耦合機制的有限元程序。利用開發(fā)的程序對經(jīng)典凍結試驗進行了分析，初步驗證了土體水熱力耦合程序的可靠性。采用程序分別對開挖擾動和氣候變暖條件下的純凍土邊坡和框架熱錨管支護多年凍土邊坡進行了計算，結果表明A）新開挖凍土邊坡在凍融及氣候變暖作用下邊坡上限退化明顯，容易誘發(fā)凍融失穩(wěn)破壞。熱錨管作用下凍土邊坡上限抬升，季節(jié)活動層下部存在常年低溫凍結區(qū)，坡面水分遷移速率增大。B）邊坡應力狀態(tài)隨季節(jié)凍融動態(tài)變化，框架熱錨管作用下邊坡應力發(fā)生重分布；在一個凍融周期內，熱錨管拉力先增大、后減小，且不能恢復初始狀態(tài)。C）框架熱錨管邊坡水平位移在凍結時大于融化時，且比純土邊坡小很多。進一步說明新型框架熱錨管結構具有良好的降溫效果和支護性能。（4）為了給出實用的框架熱錨管支護邊坡穩(wěn)定性分析方法，根據(jù)多年凍土邊坡熱融滑塌破壞模式，采用斜條分法建立了簡化的穩(wěn)定性分析模型；為了考慮溫度和水分對邊坡穩(wěn)定性的影響，基于上述（3）中的水熱力耦合理論，建立了水熱力耦合有限元極限平衡的穩(wěn)定性分析模型，確定了多年凍土邊坡最危險滑移面，求得了最小安全系數(shù)；計算表明框架熱錨管作用下邊坡安全系數(shù)明顯提高；斜條分模型能夠反映新型結構作用下邊坡內力重分布引起的條間力變化及其對穩(wěn)定性的影響；水熱力耦合有限元極限平衡的分析模型彌補了斜條分法的不足，合理的考慮了溫度、水分、土體的強度與變形對框架熱錨管邊坡穩(wěn)定性的影響，是一種比較嚴密的分析方法。（5）為了驗證本文提出結構的有效性和計算方法的合理性，基于相似理論，設計了新型框架熱錨管支護凍土邊坡和純土邊坡模型試驗，對比分析了凍融、不同初始含水量和荷載作用下邊坡土體溫度、水分、位移和結構內力變化規(guī)律。結果表明A）框架熱錨管作用下邊坡凍結期溫降更快、邊坡凍結更長，融化期溫度也較低；B）在一個凍融周期內邊坡未凍水含量隨時間增加先減小、后增大，但不能恢復原值；C）氣溫隨時間逐漸降低，熱錨管拉力不斷增大，氣溫回暖凍脹力減弱、熱錨管拉力突降，融化期拉力基本不變，凍結期拉力大于融化期。D）凍結初期邊坡土體有冷縮現(xiàn)象，凍結持續(xù)進行水分凍脹，邊坡產(chǎn)生向前水平位移并不斷增大，融化期純土邊坡水平位移持續(xù)增大，而框架熱錨管邊坡水平位移融化初期減小，后期基本不變。E）對比試驗與理論計算結果發(fā)現(xiàn)溫度、水分、內力及變形的變化規(guī)律比較吻合，驗證了本文所述理論計算方法的合理性。通過試驗和理論分析表明，新型框架熱錨管結構降溫效果顯著、支護性能優(yōu)越，是一種可行、有效的多年凍土邊坡支護結構。

簡介：建筑火災占各類火災80％左右我國年發(fā)生建筑火災約3萬起造成的直接經(jīng)濟損失約10億元。混凝土結構是我國現(xiàn)階段運用最為廣泛的一種結構形式在火災作用下混凝土結構的材料性能將發(fā)生一系列的變化從而導致混凝土構件承載性能退化、結構安全性降低?；馂臏囟鹊呐卸ā⒒馂暮髽嫾p傷程度的評估、結構可靠性水平的判斷、加固對策的確定是火災后混凝土結構需要解決的幾個關鍵科學問題。本文以山西省長治市金威超市火災事故檢測鑒定與維修加固為背景對其火災后混凝土結構火災溫度的判定、過火構件的檢測鑒定評級以及維修加固方案展開了理論研究與工程實踐分析研究內容如下1探討了工程中常用的火災溫度判定方法的理論依據(jù)并分析了各方法的優(yōu)缺點結合火災工程實例提出了適合該工程的火災溫度判定方法2介紹了火災后鋼筋混凝土框架結構的主要檢測方法及鑒定程序對火災后混凝土構件強度的檢測方法進行了回顧并分析其優(yōu)缺點結合火災工程實例采用鉆芯法檢測混凝土構件強度數(shù)據(jù)精度高且直觀3以山西省長治市金威超市火災事故的檢測鑒定為工程背景對火災后鋼筋混凝土框架結構檢測和鑒定評級方法進行了分析提出了過火構件受損深度與范圍、混凝土強度及鋼筋力學性能檢測鑒定方法4介紹了混凝土結構常見的加固方法并分析了各方法的優(yōu)缺點結合金威超市火災事故研究了火災后多層鋼筋混凝土框架結構的修復與加固方法。

簡介：帳篷作為一種特殊的臨時性建筑結構，具有展撤快速方便、機動性強、運輸儲存方便、可反復使用以及對場地要求低等特點，被廣泛應用于軍事與民用領域。為增強我軍野營裝備技術水平，加強軍隊后勤保障力量，某建筑工程研究所研制與設計了一種新型框架式折疊結構帳篷。雖對此新型框架式折疊結構帳篷進行了靜力足尺試驗研究，但國內外對于這種帳篷的相關研究較少，目前也沒有關于這種帳篷的相關設計計算方法與可參考規(guī)程。因此，開展對此框架式折疊結構帳篷的研究具有十分重要的理論意義和實際應用價值。依據(jù)帳篷在加工制造與使用過程中結構的受力特點，綜合分析與探討影響帳篷的結構承載與變形性能的影響因素，通過研究分析表明結構存在的初始缺陷是其中需要考慮的主要因素，并依據(jù)帳篷相關的實測檢測缺陷數(shù)據(jù)，運用數(shù)學概率統(tǒng)計理論及方法，確定該結構的實際初始缺陷統(tǒng)計參數(shù)的大小和分布。運用ANSYS有限元分析軟件，建立框架式折疊結構帳篷的結構模型，運用一致缺陷模態(tài)法分析在雪荷載、橫向風荷載、縱向風荷載和風雪組合荷載四種工況作用下，初始缺陷對此框架式結構帳篷的極限承載力與變形性能的影響程度，得出初始缺陷對結構極限承載能力影響較大，尤其是在風雪組合荷載作用下。因此，可以得出在進行此框架式帳篷的結構設計時不能忽略初始缺陷的影響，并為此框架式折疊結構帳篷的結構性能的改善提供了理論依據(jù)。

簡介：基于性能的抗震設計作為一種更為合理的抗震設計理念，是近些年來抗震設計研究的熱點，而基于性能的塑性抗震設計方法屬于其中的一種。該方法采用預先選定的目標側移和屈服機制作為性能極限狀態(tài)，根據(jù)功能平衡方程即可得到結構的設計基底剪力，然后采用塑性設計方法設計結構的構件和節(jié)點以便達到預期的屈服機制和性能。由于該方法直接考慮了結構的非彈性性能，因而在設計過程中不需要進行反復的迭代和評估。本文簡要回顧了近一個世紀以來建筑結構抗震設計理論的發(fā)展過程，并對抗震設計方法的各個階段做了簡單介紹；探討了基于性能的塑性抗震設計方法的基本理論、具體設計步驟以及鋼框架結構抗震性能的評估方法；采用基于性能的塑性抗震設計方法和傳統(tǒng)抗震設計方法分別對12層、10層、8層和6層鋼框架結構進行了設計；然后采用有限元軟件SAP2000對上述兩種方法設計的鋼框架結構進行了彈塑性動力時程分析和靜力非線性分析，評估了兩種鋼框架結構的抗震性能。研究結果表明，基于性能的塑性抗震設計方法設計的鋼框架結構其非彈性性能沿高度的分布比傳統(tǒng)鋼框架分布均勻，具有更好的抗震性能，驗證了基于性能的塑性抗震設計方法的有效性和合理性。

簡介：任何情況下人的生命安全都是第一位的。強震作用下建筑物的倒塌造成的人員傷亡將引發(fā)一系列較財產(chǎn)損失更嚴重、更復雜的社會問題和經(jīng)濟問題。近年來國內外的數(shù)次震害表明即使嚴格執(zhí)行抗震設計的建筑物也可能發(fā)生不同程度的倒塌破壞大震不倒抗震設防目標未充分實現(xiàn)的根本原因在于未對結構倒塌破壞機理進行深入研究缺乏準確的倒塌破壞臨界狀態(tài)定義和合理的倒塌破壞準則。本文重點研究了鋼筋混凝土框架結構的倒塌破壞特點和破壞機理建立了結構倒塌破壞分析模型、臨界狀態(tài)、破壞準則主要涉及以下工作深入分析總結了結構倒塌破壞研究方法已有倒塌破壞準則本質上是構件設計的延伸融入結構思想的倒塌研究考慮了構件、子結構、結構破壞的不確定性。薄弱區(qū)域的塑性變形集中是倒塌發(fā)生的根本原因框架結構塑性變形集中區(qū)域就是柱鉸大量充分發(fā)育的區(qū)域此時結構內力重分布能力逐步下降形成柱鉸破壞機制。創(chuàng)造性的提出了結構域倒塌破壞分析模型和塑性鉸密度倒塌破壞準則在構件、子結構、整體結構三個層面上對倒塌研究進行了思考和探索建立了可行的倒塌研究分析思路和方法。分析了結構倒塌破壞特性并提出了結構倒塌破壞分析模型定義倒塌臨界狀態(tài)為地震作用下發(fā)生不同程度破壞后結構的極限性能以倒塌區(qū)間代替單一倒塌臨界值。根據(jù)同一層內受損構件的位置、破壞程度和數(shù)量等指標將引起層倒塌的、破壞程度相近的同類型構件組合定義為倒塌關鍵區(qū)域建立了域倒塌破壞分析模型。域失效是倒塌破壞發(fā)生的根本原因真實反映了結構整體性能的退化規(guī)律和特點適用于不同類型的倒塌研究。對框架結構的倒塌破壞機制和內力重分布特性進行深入分析建議了基于柱鉸的倒塌破壞準則。選取柱端塑性鉸發(fā)育為倒塌分析變量根據(jù)塑性鉸發(fā)育程度、出現(xiàn)位置和數(shù)量等參數(shù)定義了塑性鉸密度倒塌破壞準則。塑性鉸密度破壞準則考慮了塑性鉸發(fā)育與結構整體性能退化之間的相互關系。從構件損傷、子結構破壞和結構倒塌破壞三個層面上對倒塌破壞機理進行了解釋和說明。薄弱層內一定量的柱鉸充分發(fā)育后結構的內力重分布能力喪失子結構轉化為可變機構標志著倒塌的開始。試驗研究和有限元分析表明域模型和塑性鉸密度破壞準則較準確的解釋和定義了結構倒塌臨界狀態(tài)、揭示了倒塌破壞機理。結構倒塌是由一定量的框架柱塑性變形集中引起的柱端塑性變形是倒塌破壞研究的關鍵內容對框架柱的損傷和塑性變形程度量化進行了研究考慮滯回耗能與構件損傷的相互關系提出了有效耗能理論建立了考慮延性和有效耗能比例的改進雙參數(shù)破壞準則研究了柱的截面破壞特性在理論分析基礎上通過數(shù)據(jù)回歸得出了框架柱的極限曲率計算公式建立了塑性鉸發(fā)育量化方法。根據(jù)三榀平面框架的擬靜力試驗建立了OPENSEES的纖維單元模型進行了框架結構的反復加載試驗驗證完成了基于塑性鉸密度破壞準則的平面框架結構倒塌計算分析選取倒塌破壞區(qū)間0610能夠準確的定義倒塌破壞極限倒塌破壞指數(shù)較好的反映了結構的整體性能退化規(guī)律。選取114條地震波進行了框架結構的時程分析根據(jù)倒塌破壞指數(shù)大小從中選取了10條地震動作為后續(xù)參數(shù)分析的地震動數(shù)據(jù)庫。完成了不同層數(shù)、層高、跨度、軸壓比的倒塌破壞計算分析計算表明隨著層數(shù)、層高、跨度、軸壓比的增加倒塌破壞總體呈現(xiàn)加劇的趨勢基于域模型的塑性鉸密度準則能夠較好的定義結構倒塌破壞地震動隨機性對結構倒塌破壞的影響不容忽視。

簡介：分類號TU391107102012128040碩士學位論文鋼框架內填H型鋼梁結構滯回性能研究衛(wèi)磊導師姓名職稱鄭宏教授申請學位級別工學碩士學科專業(yè)名稱結構工程論文提交日期2015年5月13日論文答辯日期2015年5月23日學位授予單位長安大學HYSTERETICBEHAVIOFSTEELFRAMEFILLEDWITHSTEELHBEAMADISSERTATIONSUBMITTEDFTHEDEGREEOFMASTERCIDATEWEILEISUPERVISPROFZHENGHONGCHANG’ANUNIVERSITYXI’ANCHINA

簡介：我國是世界上地震活動最強烈的國家之一，強烈的地震活動給我國造成了巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。在現(xiàn)澆框架結構中，不可避免地會在柱端留置水平施工縫。但是，對于因施工縫存在而造成的對建筑結構整體抗震性能影響的研究還很少，因此，本文通過振動臺試驗和有限元分析來研究施工縫對框架結構抗震性能的影響。本文結合相似理論及其在振動臺模型試驗中的運用，較系統(tǒng)地闡述了柱頂留置水平施工縫框架和整澆框架模型設計和制作過程。通過模擬地震振動臺試驗對模型的動力特性、加速度反應和位移反應進行分析。利用ABAQUS有限元軟件對該框架進行彈塑性時程分析，并增加了柱中部設置水平施工縫的對比模型。結合試驗結果和有限元結果，得出大震下，帶施工縫框架裂縫寬度明顯大于整澆框架，數(shù)量明顯多于整澆框架整澆框架和帶施工縫框架的自振頻率和振型相差很小整澆框架和帶施工縫框架加速度時程曲線隨時間變化規(guī)律基本一致小震情況下，整澆框架和帶施工縫框架層間位移差別很小大震下，整澆框架和柱頂留置水平施工縫框架頂層層間位移相差很大。因此施工縫對處于彈性階段框架結構的加速度、位移、模態(tài)的影響很小，對裂縫的發(fā)生和發(fā)展影響較大。在此基礎上提出了多遇地震作用下內力計算以及變形計算時可以忽略施工縫的影響，進行裂縫控制驗算以及罕遇地震作用下變形驗算時應考慮施工縫的不利影響，可以采取如下措施帶施工縫框架結構可以在施工縫處插粗短鋼筋或者采用預應力混凝土結構帶施工縫框架在計算彈塑性層間位移時乘以適當?shù)姆糯笙禂?shù)。

簡介：掉層框架結構作為山地建筑中的典型結構形式而得到了廣泛應用。掉層框架結構的不等高接地方式，使其受力性能與普通框架結構有顯著差異，目前國內外還沒有專門針對山地結構設計的相關規(guī)范，山地框架結構抗震設計理論體系研究嚴重滯后于工程實踐的需要。同時，由于結構多維理論的研究進展緩慢以及單元力學模型難以充分模擬框架柱的雙向壓彎耦合等關鍵問題的影響，結構地震反應分析長期以平面模型為主要研究對象，針對模型化方法對山地框架結構地震反應的影響分析則更少，因此，研究山地框架結構平面模型與空間模型地震反應的相關性很有必要。本文以8度02G區(qū)的空間掉層框架結構以及沿縱坡向（X向）和橫坡向（Y向）提取的平面掉層框架結構為研究對象，采用結構非線性分析與性能評估軟件PERFM3D，從整體和局部兩個層次上，討論與評價了空間掉層框架結構在3組近斷層地震動和3組遠場地震動輸入下的抗震性能，分析了近場脈沖對山地框架結構的影響；同時，以單向地震動輸入下的空間掉層框架結構作為對比的橋梁，研究了雙向地震作用下的空間掉層框架與平面框架的地震反應的相關性。通過本文的研究，得到如下主要結論①相比于遠場地震動，含速度脈沖的近斷層地震動的低頻分量豐富，對中長周期（大于09S）結構產(chǎn)生更不利的影響；而遠場地震動的高頻分量較豐富，對短周期（小于09S）結構有較強的破壞作用。含速度脈沖的近斷層地震動對空間掉層結構的地震反應（即結構的整體反應指標和局部反應指標）均有不同程度的放大作用。單從近斷層地震作用下空間掉層結構的最大層間位移角指標（超過中國抗規(guī)規(guī)定的層間塑性位移角150的限值）來看，現(xiàn)行規(guī)范對近斷層地震動的脈沖效應考慮是不夠充分的。同時，近場區(qū)顯著的豎向地震動使掉層框架柱中的軸力劇烈變化，并將明顯影響框架柱的抗彎承載能力及抗剪承載能力，且其承載能力可能由拉彎和拉剪狀態(tài)控制。②從掉層結構的位移反應和剪力反應可以看出，空間掉層框架結構的縱坡向（X向）地震反應分析結果與沿縱坡向提取的平面掉層框架結構的分析結果較為接近；而空間掉層框架的橫坡向（Y向）地震反應分析結果與沿橫坡向提取的平面框架的分析結果差異較大?？烧J為用沿縱坡向（X向）提取的掉層平面框架的分析結果來代替空間掉層框架縱坡向（X向）的相關反應是可行的；而用沿橫坡向（Y向）提取的平面掉層框架的分析結果來代替空間掉層框架的橫坡向（Y向）的相關反應卻是有問題的。③考查雙向地震輸入下空間掉層框架的縱坡向（X向）、單向（沿縱坡向）地震輸入下的空間掉層框架及沿縱坡向（X向）提取的平面框架的局部反應指標可以看出，三者的桿端出鉸率、桿端轉角程度分布范圍及塑性鉸分布規(guī)律較為一致；三者均形成了較為典型的“梁柱鉸”混合機構，梁鉸的轉動程度明顯高于柱鉸，多為雙向出鉸且分布較為均衡；柱端多為單側出鉸，且出鉸較為不均衡，其主要損傷均出現(xiàn)在上接地層上接地柱下端。雙向地震作用下，前者的柱端出鉸數(shù)量、轉動程度及層累積轉角均明顯高于其余兩者；三者的梁鉸特征較為類似；單向地震作用下空間掉層框架的梁柱桿端出鉸數(shù)量、桿端轉動程度以及梁柱層累積轉角均介于上述兩者之間。④對比沿橫坡向（Y向）提取的平面框架結構與雙向或單向地震作用下的空間掉層框架結構的地震反應可以看出，平面框架（Y向）的桿端出鉸率、桿端最大轉角、桿端屈服轉角程度分布范圍、塑性鉸分布規(guī)律以及梁柱層累積轉角分布規(guī)律等反應指標與空間掉層框架結構在雙向或單向地震作用下的相應值存在較大差異，并呈現(xiàn)出截然不同的分布規(guī)律。

簡介：鋼筋混凝土框架結構作為一種廣泛使用的結構形式，其抗震性能也一直為國內外所關注。大量的震害調查表明，框架結構的破壞模式以整體倒塌為主，外圍圍護結構及填充墻的破壞也比較顯著。近年來，國內外對增量動力分析（IDA）方法及其結構的抗震性能進行了較多的研究，但地震強度參數(shù)的選取、結構抗震性能影響因素等問題的研究還不夠深入。本文以鋼筋混凝土框架結構為研究模型，通過增量動力分析方法對結構進行地震易損性評價，對比不同地震動強度參數(shù)確定其在IDA分析中的有效性，并分析填充墻布置形式、軸壓比和混凝土強度等級對結構抗震性能的影響。本文采用PERFM3D軟件，分別建立了3層、6層、9層與12層鋼筋混凝土平面框架，通過IDA分析，得到了IMΘMAX分位數(shù)曲線和ΘMAX的條件對數(shù)標準差，研究了不同高度框架結構在地震作用下，以不同地震動強度參數(shù)（SA、PGA、PGV、S）表示的IDA曲線的離散性變化，進而分析各個強度參數(shù)的有效性。通過IDA分析數(shù)據(jù)繪制結構的地震易損性曲線，對框架結構進行大震及巨震作用下的抗倒塌能力評價可知，按照我國規(guī)范進行常規(guī)設計的框架結構可以滿足規(guī)范規(guī)定的抗震設防要求。此外，通過不同地震動強度參數(shù)表示的結構易損性矩陣對比，綜合分析得到在框架結構的IDA分析中PGV的有效性較高，而且作為地震易損性分析的強度參數(shù)得到的超越概率值較為保守，有利于結構安全。通過易損性分析研究了填充墻布置、軸壓比、混凝土強度這三個因素對框架結構抗震性能的影響，結果顯示均勻布置的填充墻、軸壓比的降低以及混凝土強度的提高都對框架結構的抗震能力有一定程度上的改善，為結構性能設計的細化提供參考。

簡介：隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，同時為了滿足現(xiàn)代化社會對建筑功能和美觀的各種需求，連續(xù)不設縫超長鋼筋混凝土結構被大量運用于全國各地。豎向荷載、溫差作用和混凝土的收縮以及共同作用將會使混凝土構件產(chǎn)生較大的拉應力，從而導致混凝土開裂，造成巨大的經(jīng)濟損失。因此，研究超長混凝土框架結構在溫度和豎向荷載共同作用下的溫度效應及裂縫展開規(guī)律具有一定的實用價值。本文以出現(xiàn)異常裂縫的吉林某超長鋼筋混凝土框架結構實際工程為研究對象，普查和檢測結構構件的外觀質量與缺陷、幾何尺寸與偏差、變形與損傷、混凝土抗壓強度、保護層厚度、鋼筋配置等，并詳細對裂縫布置、形態(tài)、數(shù)量、長度和寬度進行分析，推定出異常裂縫的成因為溫度和豎向荷載共同作用。基于實測數(shù)據(jù)，利用ABAQUS有限元軟件對實際工程中的超長混凝土框架結構的溫度效應和裂縫展開規(guī)律進行數(shù)值模擬，得到結構構件內力、應力和變形的相關規(guī)律，以及梁、板裂縫展開規(guī)律。具體研究內容如下（1）針對具體的施工環(huán)境，綜合考慮混凝土收縮徐變時效特性，分析該超長混凝土框架結構在季節(jié)性溫差和豎向均布荷載共同作用下的溫度效應。主要對梁、板、柱的內力和位移進行分析，得到其相關規(guī)律，以及變形和受力最不利構件的分布規(guī)律。（2）基于ABAQUS的熱力耦合計算模塊，對實際工程環(huán)境下結構的破壞形態(tài)進行數(shù)值分析。采用混凝土塑性損傷本構模型對架空層最易破壞的實體梁構件進行混凝土開裂的溫度效應非線性分析，主要對其應力、變形及塑性損傷進行分析，通過梁的受拉塑性損傷程度間接得到其裂縫展開規(guī)律。同時采用混凝土彌散開裂本構模型對架空層板構件的應力進行分析，通過板的最大主應力的矢量方向間接得到其裂縫展開規(guī)律。通過數(shù)值模擬和實際工程相互驗證，本文提出的數(shù)值模擬方法準確和可靠，最終得到了超長混凝土框架結構在溫度和豎向荷載共同作用下的溫度效應和裂縫展開規(guī)律，以及裂縫的典型特征。

簡介：山地掉層框架結構在山地城鎮(zhèn)建筑中應用較為廣泛。汶川地震中，山地掉層框架結構的震害主要表現(xiàn)為上接地柱柱底破壞，及上接地柱破壞后內力重分布所引起的結構連續(xù)性倒塌。因此研究大震下掉層框架結構內力重分布規(guī)律和基于結構內力重分布規(guī)律的結構抗震設計方法具有重要的理論意義和工程應用價值。本文針對掉層框架結構，采用數(shù)值模擬分析方法，開展了三方面的研究工作。①研究了掉層框架結構在不同地震強度下的地震內力重分布規(guī)律。設計了層間剛度比和層內剛度比不同的掉層框架結構算例，分析了地震作用下結構基底剪力最大時刻、層間位移角最大時刻和頂點位移最大時刻的接地柱剪力和接地柱剪力峰值隨地震強度的變化特征，研究了掉層框架結構在小震、中震和大震下的內力重分布規(guī)律。②借鑒屈服強度概念，分析了不同算例結構的屈服強度系數(shù)沿高度變化規(guī)律，通過調整屈服強度系數(shù)以改變柱承載力，并分析屈服強度系數(shù)變化對結構抗震性能的影響，提出了基于上接地柱承載力調整的抗震設計方法和適用條件；③根據(jù)結構內力重分布規(guī)律，提出了基于破壞控制的結構抗震設計方法，對內力重分布影響較大的結構采用上接地柱剛接模型和上接地柱鉸接模型進行包絡配筋設計的兩分析模型抗震設計法，并通過算例驗證了抗震設計方法的可行性。通過以上內容的研究，得出如下主要結論①不同剛度特征的掉層框架結構的內力重分布規(guī)律不同。當?shù)魧涌鐢?shù)較少時（層內剛度較?。S地震強度的增加，上接地柱地震剪力略有減小而下接地柱地震剪力略有增加，但下接地柱增加的地震剪力很小，說明上接柱破壞后不會引起下接地柱連續(xù)破壞。當?shù)魧涌鐢?shù)很多時（層內剛度比較大），隨地震強度的增加，上接地柱所受地震剪力比值減少幅度較明顯，而下接地柱地震剪力增加很小，說明上接地柱破壞明顯但內力重分布不會顯著增加下接地柱受力。當?shù)魧涌鐢?shù)與上接地跨數(shù)相差不大時，上接地層各框架柱所受剪力隨地震強度的增大而產(chǎn)生明顯變化，說明內力重分布影響顯著。②當?shù)魧涌鐢?shù)較少時，其層內剛度比02時，掉層框架結構在中震和大震下的內力重分布不顯著，但上接地柱破壞嚴重。為減輕上接地柱破壞程度，可通過增加上接柱的配筋來提高其抗震承載力，受力鋼筋增加量為1030％；當?shù)魧涌鐢?shù)與上接地跨數(shù)相差不大時，其層內剛度比為00502，掉層框架結構在中震和大震下的內力重分布顯著，采用上接地柱剛接模型和上接地柱鉸接模型進行包絡配筋設計的兩分析模型抗震設計法可防止結構的連續(xù)性破壞。