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带开缝钢板剪力墙的交错桁架钢框架结构抗震性能试验研究与数值分析

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建筑结构学报 2024年

作者：于志强周绪红山地城镇建设与新技术教育部重点实验室(重庆大学) 重庆大学土木工程学院湖南大学土木工程学院

为研究带开缝钢板剪力墙的交错桁架钢框架结构的抗震性能，进行了1个带开缝钢板剪力墙的交错桁架钢框架结构（STSF-SPWS）桁架单元试件和1个传统交错桁架钢框架结构（STSF）桁架单元对比试件的滞回性能试验研究，得到了试件的破坏形态... 详细信息

为研究带开缝钢板剪力墙的交错桁架钢框架结构的抗震性能，进行了1个带开缝钢板剪力墙的交错桁架钢框架结构（STSF-SPWS）桁架单元试件和1个传统交错桁架钢框架结构（STSF）桁架单元对比试件的滞回性能试验研究，得到了试件的破坏形态、荷载-位移滞回和骨架曲线、强度和刚度退化曲线和等效黏滞阻尼系数。建立了STSF-SPWS和STSF桁架单元的数值模型，在验证模型的基础上，建立了整体结构的平面协同分析模型，对比分析了两类结构的耗能机制和非线性滞回耗能能力，并进行了参数分析。结果表明：STSF试件破坏时空腹节间弦杆翼缘发生局部屈曲，STSF-SPWS试件破坏时开缝钢板剪力墙缝间墙肢出现明显局部屈曲，且空腹节间弦杆翼缘发生局部屈曲。在本文参数范围内，STSF-SPWS试件的刚度较STSF试件低，承载力降低约10.3%，但耗能能力更好，位移延性系数提高约55.2%。数值分析结果表明：相比于传统交错桁架钢框架结构，合理设计的开缝钢板剪力墙可为结构提供所需的抗侧刚度，同时还能在地震作用下率先屈服耗能，形成开缝钢板剪力墙与空腹节间弦杆先后屈服耗能的耗能机制。

关键词：交错桁架钢框架开缝钢板剪力墙抗震性能屈服机制耗能能力

交错桁架钢框架-开缝钢板剪力墙结构横向抗地震倒塌性能评估

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建筑结构学报 2024年

作者：于志强周绪红重庆大学土木工程学院湖南大学土木工程学院山地城镇建设与新技术教育部重点实验室(重庆大学)

本文提出了交错桁架钢框架-开缝钢板剪力墙结构（Staggered Truss Steel Frame-Steel Plates Shear Wall with Slits，STSF-SPWS）这一新型结构体系，并基于FEMA P695和《建筑结构抗倒塌设计标准》对其横向抗地震倒塌性能进行了评估。... 详细信息

本文提出了交错桁架钢框架-开缝钢板剪力墙结构（Staggered Truss Steel Frame-Steel Plates Shear Wall with Slits，STSF-SPWS）这一新型结构体系，并基于FEMA P695和《建筑结构抗倒塌设计标准》对其横向抗地震倒塌性能进行了评估。首先，建立了平面协同分析模型进行Pushover分析，给出了中震性能目标下的结构影响系数建议值；基于Pushover分析结果明确了各受力阶段的受力和变形特点，提出了抗地震倒塌位移判定指标；采用增量动力分析（Incremental Dynamic Analysis，IDA）进行抗地震倒塌易损性分析，得到了倒塌储备系数（Collapse Margin Ratio，CMR）；采用基于CMR的结构抗地震倒塌性能评估方法，根据调整后的倒塌储备系数（Adjusted CMR，ACMR）和倒塌概率评估了交错桁架钢框架-开缝钢板剪力墙结构的横向抗地震倒塌性能。分析结果表明：对于本文所分析的模型，其功能连续、修复后使用和生命安全性能指标对应的结构影响系数建议分别取为2.32、3.38和4.28；交错桁架钢框架-开缝钢板剪力墙结构的地震倒塌位移判定指标可取为0.04；按本文建议的结构影响系数设计的交错桁架钢框架-开缝钢板剪力墙结构在罕遇地震和极罕遇地震作用下的安全储备满足要求。

关键词：交错桁架钢框架开缝钢板剪力墙增量动力分析易损性分析倒塌储备系数横向抗地震倒塌性能

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高层剪力墙结构多目标智能设计方法

土木工程学报 2024年第6期57卷 92-100页

作者：周绪红胡佳豪王禄锋刘界鹏程国忠齐宏拓黄学思颜峰重庆大学土木工程学院重庆400045 重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045 重庆重大建设工程质量检测有限公司重庆400045

高层剪力墙结构智能设计包括智能建模和智能优化两个环节。目前智能建模环节缺乏梁自动化布置和荷载自动化布置;智能优化环节只考虑材料成本而未考虑施工的便捷性。此外,现有的智能设计方法均局限于单标准层的高层剪力墙结构。为此,该... 详细信息

高层剪力墙结构智能设计包括智能建模和智能优化两个环节。目前智能建模环节缺乏梁自动化布置和荷载自动化布置;智能优化环节只考虑材料成本而未考虑施工的便捷性。此外,现有的智能设计方法均局限于单标准层的高层剪力墙结构。为此,该文提出了高层剪力墙结构多目标智能设计方法,包括多标准层高层剪力墙结构的智能建模和多目标优化。多标准层高层剪力墙结构智能建模包含剪力墙智能布置、梁自动化布置、板自动化布置和荷载自动化布置;以材料成本和施工便捷性为目标,采用分步优化策略和基于小生境技术的遗传算法对高层剪力墙结构进行多目标优化。通过实际工程算例对所提出的方法进行了验证,结果表明,所提出的高层剪力墙结构多目标智能设计方法稳定、可靠,可以较好地兼顾材料成本和施工的便捷性,并能显著缩短设计周期。

关键词：高层剪力墙结构智能设计智能建模多目标优化

基于深度强化学习的高层剪力墙结构智能设计方法

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建筑结构学报 2022年第9期43卷 84-91页

作者：程国忠周绪红刘界鹏王禄锋重庆大学土木工程学院重庆400045 山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045

在传统的高层剪力墙结构设计中,需结构工程师依据自身经验反复地对剪力墙的布置方案进行调整,致使工作效率低、重复性劳动多、设计周期长,且设计结果依赖于工程师的个人经验,很难得到最优结构方案。为此,提出了高层剪力墙结构的智能设... 详细信息

在传统的高层剪力墙结构设计中,需结构工程师依据自身经验反复地对剪力墙的布置方案进行调整,致使工作效率低、重复性劳动多、设计周期长,且设计结果依赖于工程师的个人经验,很难得到最优结构方案。为此,提出了高层剪力墙结构的智能设计方法,包括智能建模和智能优化两个环节。基于连通区域分析、图结构算法、普氏分析、边缘检测算法提出了高层剪力墙结构智能建模方法,包括房间检测、建筑分割与识别、剪力墙自动布置等,智能建模结果可以满足实际工程要求;基于深度强化学习给出了高层剪力墙结构智能优化方法,优化方法收敛性好。通过实际工程算例对所提出的智能设计方法进行了验证,结果表明,所提出的高层剪力墙结构智能设计方法可行,与传统的设计方法相比,设计周期可缩短90%以上,剪力墙材料用量可节省20%以上。

关键词：高层剪力墙结构智能设计智能建模智能优化深度强化学习

双向水平地震作用下六层冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙结构振动台试验研究

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建筑结构学报 2023年第6期44卷 1-11页

作者：姚欣梅周绪红石宇徐磊谷永管宇长安大学建筑工程学院陕西西安710061 重庆大学土木工程学院重庆400045 重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045 滑铁卢大学土木与环境工程学院安大略滑铁卢N2L3G1

为反映多层冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙结构在水平地震作用下的受力性能,分别对施工阶段及正常使用阶段的六层房屋足尺模型开展双向地震动输入的振动台试验,试验中考虑了8度多遇至8度罕遇等7个地震烈度(0.07g~0.40g)。通过对比其破坏特征... 详细信息

为反映多层冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙结构在水平地震作用下的受力性能,分别对施工阶段及正常使用阶段的六层房屋足尺模型开展双向地震动输入的振动台试验,试验中考虑了8度多遇至8度罕遇等7个地震烈度(0.07g~0.40g)。通过对比其破坏特征、动力特性、位移和应变响应,研究非结构构件对整体结构抗震性能的影响并进行楼盖刚性判定和房屋扭转响应分析。研究结果表明:在水平地震作用下模型的主要破坏特征为轻质墙面板螺钉连接破坏;蒙皮普通墙体与钢板剪力墙共同抵抗水平剪力,提高了结构的抗震性能;随输入加速度峰值增大,结构的自振频率降低,位移响应及立柱应变提高;冷弯薄壁型钢梁-压型钢板覆水泥纤维板组合楼盖可判定为刚性楼盖;结构扭转响应较小;在8度多遇及8度罕遇地震作用下,结构最大层间位移角分别为1/505、1/100,满足规范规定的弹性及弹塑性层间位移角限值1/250及1/50的限值要求,多层冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙结构具有良好的变形能力和抗震性能。

关键词：多层冷弯薄壁型钢结构钢板剪力墙振动台试验抗震性能

多层冷弯薄壁型钢结构住宅水平荷载分配关系研究

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建筑结构学报 2023年第1期44卷 143-153页

作者：管宇周绪红石宇李松松姚欣梅邓智中长安大学建筑工程学院陕西西安710061 重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045

为了确定水平荷载在多层冷弯薄壁型钢结构住宅中的分配关系,基于冷弯薄壁型钢组合墙体和组合楼盖的试验研究成果,将组合墙体计算模型中上导轨简化为桁架单元,墙架柱简化为梁单元,覆面板等效为非线性对角弹簧,将组合楼盖计算模型中楼盖... 详细信息

为了确定水平荷载在多层冷弯薄壁型钢结构住宅中的分配关系,基于冷弯薄壁型钢组合墙体和组合楼盖的试验研究成果,将组合墙体计算模型中上导轨简化为桁架单元,墙架柱简化为梁单元,覆面板等效为非线性对角弹簧,将组合楼盖计算模型中楼盖梁简化为桁架单元,面内剪切刚度由非线性对角弹簧的刚度确定,以达到合理简化组合墙体和组合楼盖计算模型的目的。采用ABAQUS有限元软件建立4层双跨冷弯薄壁型钢结构住宅模型,模拟分析水平荷载通过冷弯薄壁型钢组合楼盖传递至冷弯薄壁型钢组合墙体的分配关系,并通过6层足尺冷弯薄壁型钢结构房屋振动台试验,验证楼盖刚性和水平荷载分配关系的判定方法。研究表明:组合墙体和组合楼盖简化计算模型能较好地模拟冷弯薄壁型钢墙体和楼盖全过程的受力性能,与试验结果的误差小于20%,模型可用于简化分析组合墙体的受剪性能以及组合楼盖的面内受力性能;多层冷弯薄壁型钢结构住宅中采用的压型钢板上覆不同材料的组合楼盖型式均为刚性楼盖,水平荷载按剪力墙等效刚度的比例分配。

关键词：冷弯薄壁型钢结构刚性楼盖振动台试验水平荷载分配关系简化计算模型

多层冷弯薄壁型钢结构房屋刚性楼盖判定及适用性研究

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建筑结构学报 2023年第4期44卷 286-296页

作者：管宇周绪红石宇王文雨姚欣梅许金勇长安大学建筑工程学院陕西西安710061 重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045 上海钢之杰钢结构建筑系统有限公司上海200949

为分析多层冷弯薄壁型钢结构房屋中组合楼盖的面内刚度,确定水平荷载在多层房屋结构分析中的传递分配关系,对6层足尺的冷弯薄壁型钢结构房屋进行了振动台试验,测取了模型的动力特性和地震响应,试验结果表明:试验模型具有良好的变形能力... 详细信息

为分析多层冷弯薄壁型钢结构房屋中组合楼盖的面内刚度,确定水平荷载在多层房屋结构分析中的传递分配关系,对6层足尺的冷弯薄壁型钢结构房屋进行了振动台试验,测取了模型的动力特性和地震响应,试验结果表明:试验模型具有良好的变形能力和抗震性能,在7度设防和罕遇地震作用下结构构件未发生塑性破坏;房屋模型中的组合楼盖可判定为刚性楼盖。采用ABAQUS有限元软件对房屋模型进行了地震响应模拟分析,验证了建模方法的正确性,并研究了不同烈度地震作用下抗侧墙体间距对组合楼盖传递分配水平地震剪力的影响规律,研究结果表明,组合楼盖传递水平地震剪力的能力随着输入地震波峰值加速度和抗剪墙体间距的增加而降低。提出了冷弯薄壁型钢-OSB板组合楼盖和冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖在6度、7度及8度多遇地震作用时适用的抗侧墙体最大间距限值,可为完善轻钢结构相关规范提供参考。

关键词：冷弯薄壁型钢结构刚性楼盖振动台试验抗剪墙间距动力时程分析

CFT框架-RC剪力墙结构基于一致倒塌风险的抗震设计研究

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土木工程学报 2022年第8期55卷 26-34页

作者：单文臣周绪红林旭川呼辉峰相瀛昌重庆大学重庆400045 中国地震局工程力学研究所黑龙江哈尔滨150080

我国CFT框架-RC剪力墙结构通常按照双重抗侧力体系进行设计。与一般RC框架相比,在相同竖向承载力条件下的截面尺寸和抗弯刚度较小,按双重抗侧力体系设计将影响结构的经济性能和建筑功能。因此,文章根据我国规范设计了典型的CFT框架-RC... 详细信息

我国CFT框架-RC剪力墙结构通常按照双重抗侧力体系进行设计。与一般RC框架相比,在相同竖向承载力条件下的截面尺寸和抗弯刚度较小,按双重抗侧力体系设计将影响结构的经济性能和建筑功能。因此,文章根据我国规范设计了典型的CFT框架-RC剪力墙双重抗侧力体系结构模型,采用一致倒塌风险的抗震设计方法中对单重抗侧力体系设计的要求,设计了相应的CFT框架-RC剪力墙单重抗侧力体系结构模型,并对比分析了单重和双重抗侧力体系在不同水准地震作用下的结构响应和罕遇地震结构倒塌概率和抗地震倒塌安全储备。结果表明,与双重抗侧力体系相比,单重抗侧力体系结构的地震响应和大震倒塌概率相近,均满足“大震不倒”抗震要求,而单重抗侧力体系的结构抗地震倒塌安全储备较大,且用钢量较少。

关键词： CFT框架-RC剪力墙结构增量动力分析单重抗侧力体系一致倒塌风险抗倒塌安全储备系数

多高层正交胶合木剪力墙-钢梁组合结构体系抗震性能研究

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建筑结构学报 2023年

作者：张小月黄婉茹 TANNERT Thomas 石宇周绪红陈朝晖加拿大北不列颠哥伦比亚大学工程学院重庆大学土木工程学院国家级(科技部)低碳绿色建筑国际联合中心和绿色建筑与人居环境营造(教育部)国际合作联合实验室

正交胶合木（cross laminated timber，简称CLT）剪力墙-钢梁组合结构是一种新型的结构体系，适用于多高层木结构建筑，其连接节点对正交胶合木剪力墙抗侧力机制的发挥、延性以及耗能起着至关重要的作用。本文对该新型结构体系中的关键... 详细信息

正交胶合木（cross laminated timber，简称CLT）剪力墙-钢梁组合结构是一种新型的结构体系，适用于多高层木结构建筑，其连接节点对正交胶合木剪力墙抗侧力机制的发挥、延性以及耗能起着至关重要的作用。本文对该新型结构体系中的关键耗能节点-钢梁与CLT墙板连接节点开展了试验研究，通过准静态单调加载和往复加载试验，研究了不同类型的钢梁截面（工字形截面和空心矩形截面）和不同的钢梁埋置方式（部分埋置和完全埋置）对该连接节点力学性能的影响。基于试验结果，建立了该新型结构体系的有限元模型，并选取22条地震波进行非线性动力时程分析。研究结果表明，钢梁与CLT墙板连接节点合理的布置形式可以有效避免CLT墙板的木材损坏，实现钢梁屈服耗能的破坏机制。在地震作用下，CLT剪力墙-钢梁组合结构的最大层间位移满足规范设计要求，结构整体具有良好的抗震特性。

关键词： CLT剪力墙结构钢梁-CLT墙体连接动力时程分析结构抗震设计有限元模拟