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钢管混凝土剪力墙—板高层结构抗震性能研究

钢管混凝土剪力墙—板高层结构抗震性能研究

作者：姚荣康华南理工大学

学位级别：硕士

建筑工业化是当前我国建筑技术的发展方向,使用传统无梁或少梁的混凝土板-墙结构体系有着增加楼层净高、提高施工效率及方便工业化生产等优点,但传统板墙结构延性差,在罕遇地震作用下,楼板损伤严重,结构依靠各单片剪力墙抵抗地震,剪力... 详细信息

建筑工业化是当前我国建筑技术的发展方向,使用传统无梁或少梁的混凝土板-墙结构体系有着增加楼层净高、提高施工效率及方便工业化生产等优点,但传统板墙结构延性差,在罕遇地震作用下,楼板损伤严重,结构依靠各单片剪力墙抵抗地震,剪力墙的延性能力在大震中非常关键。钢管混凝土剪力墙能极大改善混凝土的延性同时提高其轴向承载力,因此,课题组在高延性钢管混凝土剪力墙的研究基础上,发展提出一种“钢管混凝土剪力墙-板高层结构”体系来解决传统混凝土板墙结构抗震延性不足的问题。本文对这一新型结构体系的抗震性能进行了深入研究,主要研究工作及结论如下:(1)对某个采用钢管混凝土剪力墙-板高层结构体系的典型宿舍住宅建筑的1:8缩尺模型进行模拟地震振动台试验,研究了试验模型的破坏机理、破坏模式、动力特性及地震反应。试验结果表明,在钢管混凝土剪力墙轴压比达到0.5的高轴压比情况下,按照7度烈度设计的钢管混凝土剪力墙-板高层结构可以满足现行规范规定的“小震不坏,中震可修,大震不倒”的要求。(2)基于弹塑性分析软件Perform-3D,采用等代框架法建立振动台试验模型的原型数值分析模型,对原型进行弹塑性时程分析,并将分析结果与试验结果进行比较,分析结果验证了钢管混凝土剪力墙-板结构数值分析模型的可行性。(3)通过改变结构的剪力墙厚度、楼板厚度以及楼板配筋率建立了12个结构数值分析模型,并用Perform-3D软件进行静力弹塑性分析。分析结果表明,钢管混凝土剪力墙-板高层结构的延性系数与剪力墙厚度有关,与楼板厚度无关,钢管混凝土剪力墙的厚度越大,结构延性越好,加厚楼板对结构弹性刚度影响较大,但对结构的延性影响效果甚微,其结构延性取决于钢管混凝土剪力墙自身。而在相同楼板厚度与相同钢管混凝土剪力墙厚度的情况下,楼板配筋率越大,结构刚度退化得越慢,结构的延性越好。(4)建立了四种不同高度的钢管混凝土剪力墙-板高层结构与传统板墙结构共8个Perform-3D分析模型,针对每个模型选取了10条地震波,对8个模型进行了共320个工况的双向地震动力弹塑性时程分析,并对8个模型结构两个方向分别进行了静力弹塑性分析。分析结果表明,在相同层高、相同层数、相同剪力墙平面布置、相同剪力墙厚度、相同剪力墙墙肢长度和相同轴压比的情况下,在弹性阶段,钢管混凝土剪力墙-板高层结构与传统板墙结构结构刚度接近,力学性能接近,进入塑性阶段后,钢管混凝土剪力墙-板高层结构刚度退化比传统板墙结构慢,构件损伤情况比传统板墙结构轻微,随着结构高度的增加,传统板墙结构的抗震性能差及延性差的缺点暴露得越明显,而钢管混凝土剪力墙-板高层结构能够保持良好的抗震性能及延性,钢管混凝土剪力墙能够弥补高层传统板墙结构延性不足的缺点。建议规范中对于板柱-剪力墙结构在7度区最大高度为70m的限值,在采用钢管混凝土剪力墙-板高层结构体系时可适度放宽。

关键词：板墙结构钢管混凝土剪力墙抗震性能对比静力弹塑性分析动力弹塑性时程分析

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带皮囊式蓄能器的油压缓冲器的冲击研究

振动与冲击 2006年第1期25卷 153-155页

作者：姚荣康朱昌明詹永麒周琼上海交通大学机械与动力工程学院上海200030

带皮囊式蓄能器的油压缓冲器是根据现行高速电梯发展的需要而设计的一种小尺寸液压缓冲器。通过带皮囊式蓄能器的油压缓冲器仿真与试验,研究这种新型缓冲器缓冲过程的冲击特性,以改善缓冲性能,从理论上为带皮囊式蓄能器的小尺寸油压缓... 详细信息

带皮囊式蓄能器的油压缓冲器是根据现行高速电梯发展的需要而设计的一种小尺寸液压缓冲器。通过带皮囊式蓄能器的油压缓冲器仿真与试验,研究这种新型缓冲器缓冲过程的冲击特性,以改善缓冲性能,从理论上为带皮囊式蓄能器的小尺寸油压缓冲器设计提供了一种可行的方法。

关键词：油压缓冲蓄能器仿真冲击试验

钢环加固圆钢管混凝土柱-RC梁角节点轴压性能有限元分析

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建筑结构学报 2019年第4期40卷 81-93页

作者：宁晨王帆姚荣康赖泽荣黎协升昆明理工泛亚设计集团有限公司云南昆明650051 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广东广州510640 华南理工大学建筑设计研究院广东广州510640

针对圆钢管混凝土柱-RC梁角节点,提出了对角节点的节点区采用多段钢环加固的构造方案,并对加固节点模型的轴压性能开展有限元分析研究。通过已有研究成果验证了有限元模型分析方法的可靠性,继而采用ABAQUS有限元分析软件建立152个加固... 详细信息

针对圆钢管混凝土柱-RC梁角节点,提出了对角节点的节点区采用多段钢环加固的构造方案,并对加固节点模型的轴压性能开展有限元分析研究。通过已有研究成果验证了有限元模型分析方法的可靠性,继而采用ABAQUS有限元分析软件建立152个加固节点模型进行轴压试验模拟。有限元分析结果表明,以多段钢环加强的圆钢管钢筋混凝土柱-RC梁角节点轴压性能优于普通节点,加固节点具有更高的轴压承载力和更好的延性,加固效果明显。参数分析表明:加固角节点的轴压承载力随节点混凝土轴心抗压强度、节点区钢环体积占比和节点区纵筋配筋率的增加而增加;角节点的轴压承载力受梁端剪力影响,较大的梁端剪力可能造成节点延性降低。根据分析结果,建立了节点区采用钢环加固的圆钢管约束混凝土柱-RC梁角节点的轴压承载力算式,供设计该类节点参考。

关键词：圆钢管混凝土柱角节点节点加固有限元分析轴压性能承载力

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带皮囊式蓄能器的油压缓冲器仿真与试验

系统仿真学报 2005年第11期17卷 2741-2744页

作者：姚荣康朱昌明詹永麒周琼上海交通大学机械与动力工程学院上海200030

缓冲器是一种吸收或消耗能量而起缓冲作用的装置,高速电梯的发展,对减行程、小尺寸缓冲器提出了要求。通过带蓄能器油压缓冲器的仿真研究与设计,制造出实物样机,并进行试验,缓冲性能良好,为适用于高速冲击的小尺寸缓冲器研究提供了一种... 详细信息

缓冲器是一种吸收或消耗能量而起缓冲作用的装置,高速电梯的发展,对减行程、小尺寸缓冲器提出了要求。通过带蓄能器油压缓冲器的仿真研究与设计,制造出实物样机,并进行试验,缓冲性能良好,为适用于高速冲击的小尺寸缓冲器研究提供了一种可行的方法。

关键词：油压缓冲器蓄能器动态仿真试验

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大跨度悬挑桁架结构体系及稳定性研究

智能建筑与智慧城市 2023年第9期 99-102页

作者：罗志锋康金明姚荣康张钧儒华南理工大学建筑设计研究院有限公司华南理工大学土木与交通学院

文章借助有限元软件SAP2000,对某体育场悬挑雨棚结构进行数字化建模,研究其受力以及体系的稳定性。对屋盖的各个悬挑桁架以及桁架上下弦杆平面支撑的设置情况进行几何构成分析,结果表明屋盖结构为几何不变体系。通过改变柱间支撑的设置... 详细信息

文章借助有限元软件SAP2000,对某体育场悬挑雨棚结构进行数字化建模,研究其受力以及体系的稳定性。对屋盖的各个悬挑桁架以及桁架上下弦杆平面支撑的设置情况进行几何构成分析,结果表明屋盖结构为几何不变体系。通过改变柱间支撑的设置情况来进行整体稳定分析,分析结果表明,屋盖的竖向受力构件及其支撑体系稳定性满足要求,横向垂直支托桁架面外位移值可控,悬挑架下弦杆件不会出现失稳的情况。

关键词：悬挑桁架整体稳定有限元分析失稳

一种带气囊式蓄能器的新型缓冲器的动态特性研究

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机械设计与研究 2004年第3期20卷 84-85,76页

作者：王敏朱昌明詹永麒姚荣康上海交通大学机械与动力工程学院上海200030

考虑缓冲器柱塞头部橡胶垫的刚度和阻尼的作用 ,将柱塞和冲击质量分别作为质量块 ,建立一新型油压缓冲器的数学模型 ,结合Matlab软件编程运算对其缓冲和复位工作过程进行动态仿真 ,从而为其设计确定关键参数。

关键词：油压缓冲器节流孔复位动态仿真

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模块化建筑结构设计与实践关键技术研究

模块化建筑结构设计与实践关键技术研究

第十七届全国现代结构工程学术研讨会

作者：王帆姚荣康罗志锋华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室华南理工大学建筑设计研究院华南理工大学土木与交通学院

针对模块化预制装配钢框架结构特有的组合梁、组合柱的形式及力学性能、主要节点的构造、与传统钢框架结构力学性能方面的区别等问题进行研究。通过工程实例探讨了模块化预制装配钢框架结构模块的拼接模式。结合有限元分析及对相关工程... 详细信息

针对模块化预制装配钢框架结构特有的组合梁、组合柱的形式及力学性能、主要节点的构造、与传统钢框架结构力学性能方面的区别等问题进行研究。通过工程实例探讨了模块化预制装配钢框架结构模块的拼接模式。结合有限元分析及对相关工程实践的总结得到以下结论:模块化预制装配钢框架结构在设计荷载下,其应力和变形基本满足现有的规范要求;与传统钢结构房屋相比,模块化预制装配钢框架的杆件截面较小;模块化预制装配钢框架结构的拼接节点在SAP2000整体模型中拟合效果较好。

关键词：模块化建筑模块拼接整体分析节点分有限元分析

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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劲性悬索结构设计关键技术研究

建筑结构 2019年第20期49卷 80-85页

作者：罗志锋王帆舒宣武姚荣康莫盛浩赖泽荣华南理工大学建筑设计研究院有限公司广州510641 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广州510640 华南理工大学土木与交通学院广州510640 广东省建筑设计研究院广州510010 中国联合工程有限公司杭州310052

劲性悬索结构主要由劲性索及索力支撑系统组成,兼具柔索和普通钢结构的优点,可自平衡也可外力平衡。介绍了劲性悬索结构应用现状、在不同荷载作用下的力学性能、设计关键点以及劲性悬索的主要节点构造,并通过一个具体的工程实例介绍劲... 详细信息

劲性悬索结构主要由劲性索及索力支撑系统组成,兼具柔索和普通钢结构的优点,可自平衡也可外力平衡。介绍了劲性悬索结构应用现状、在不同荷载作用下的力学性能、设计关键点以及劲性悬索的主要节点构造,并通过一个具体的工程实例介绍劲性悬索结构在大跨度屋盖中的应用及设计方法。该工程实例屋盖结构中四榀大跨度H型钢劲性索、两道卧梁以及两榀钢筋混凝土框架结构形成自平衡体系,劲性悬索承担屋盖重力荷载下产生的拉力,而卧梁及混凝土框架则将劲性索对支座产生的拉力进行平衡。通过有限元分析、简化计算、解析计算三种方法对H型钢劲性索承载力进行计算,并进行了施工过程模拟分析,结合分析结果指导施工。提出的劲性悬索结构的设计关键点以及相关计算及分析方法可为劲性悬索结构在其他实际工程的应用提供参考。

关键词：劲性悬索结构自平衡体系承载力计算施工过程分析

现有结构实验室内新建大型多功能结构试验平台设计与施工研究

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建筑结构 2018年第23期48卷 61-65,71页

作者：王帆赖泽荣吴源青陆瑞明姚荣康罗志锋华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广州510640 华南理工大学建筑设计研究院广州510640 华南理工大学土木与交通学院广州510640 华南理工大学建筑特种工程公司广州510640

在华南理工大学现有结构实验室内新建2 000t大型多功能结构试验平台,平面尺寸为10m×12m,地下操作室深3.8m。结合结构分析与试验需求,对试验平台扩展锚固台、设备钢-混凝土组合底梁等关键部件进行了研究,在扩展锚固台上采用同时包含锚... 详细信息

在华南理工大学现有结构实验室内新建2 000t大型多功能结构试验平台,平面尺寸为10m×12m,地下操作室深3.8m。结合结构分析与试验需求,对试验平台扩展锚固台、设备钢-混凝土组合底梁等关键部件进行了研究,在扩展锚固台上采用同时包含锚孔和锚槽的地锚系统;克服场地限制条件,采用逆作法完成了试验平台下部基础的施工,成功安装底梁钢构件以及地锚系统。新建试验平台与原有反力架结合,满足多种试验需要。可为其他高校及研究机构新建大型结构试验平台提供参考。

关键词：结构实验室试验平台设计施工