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矩形调频液体阻尼器三维作用研究

矩形调频液体阻尼器三维作用研究

作者：苏佶智内蒙古科技大学

学位级别：硕士

调谐液体阻尼器（Tuned Liquid Damper,简称TLD）是一种被动控制装置，因其安装方便、用途多样等优点，近年来成为土木工程领域的研究热点。基于该装置的减振机理，通过有限元软件建立三维流固耦合模型，着重研究TLD水箱中液体的三维非... 详细信息

调谐液体阻尼器（Tuned Liquid Damper,简称TLD）是一种被动控制装置，因其安装方便、用途多样等优点，近年来成为土木工程领域的研究热点。基于该装置的减振机理，通过有限元软件建立三维流固耦合模型，着重研究TLD水箱中液体的三维非线性晃动对高层建筑的减振作用，总结相应的减振规律，为TLD的实际应用提供理论依据。主要研究内容及结论如下：流固耦合分析能真实地表现TLD中水的非线性特性。通过有限元软件ABAQUS对同一结构建立二维和三维流固耦合模型，对比分析两种模型下的计算结果，可以得出：两种模型的顶层位移减振率相差2%～5%。三维模拟更接近真实情况，模拟结果更准确。研究TLD的平面作用，对三维流固耦合模型分别施加不同的单向和双向水平地震波，对比分析X向、Y向的顶层位移时程曲线，结果表明：结构在双向水平地震波作用下的位移响应具有几何意义上的线性叠加性，刚度较小的方向的位移响应要大于刚度较大方向的位移响应。此外，选取一个平面不规则、不对称的结构，探索TLD对扭转效应的控制效果，结果显示：TLD对该结构的控制是有效的，扭转减振率可以达到30%以上。结合实际工程，在包头市同心创业大厦的抗震设计中引进“调谐液体阻尼器－TLD技术”，将高位消防水箱改造成TLD装置，研究其减振效果。结果表明：TLD对结构顶层位移的减振率可以达到10%以上，当地震波的卓越周期接近结构的基本自振周期时，减振率达到20%左右。TLD的减振力不仅能抵消由于自身质量引起的基底剪力，还能进一步减小基底剪力，减小幅度为30%左右。

关键词：流固耦合 TLD 双向水平地震减振控制三维模拟

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钢筋混凝土柱地震损伤模型比较研究

世界地震工程 2018年第2期34卷 80-88页

作者：苏佶智刘伯权邢国华长安大学建筑工程学院陕西西安710061

损伤指数是判断结构或构件经受地震作用后是否破坏、评价结构或构件破坏程度的重要指标,是对震后受损结构进行安全评估和修复加固的重要理论依据。基于40组钢筋混凝土柱的试验结果,对国内外7种较具代表性的损伤模型进行了对比分析。研... 详细信息

损伤指数是判断结构或构件经受地震作用后是否破坏、评价结构或构件破坏程度的重要指标,是对震后受损结构进行安全评估和修复加固的重要理论依据。基于40组钢筋混凝土柱的试验结果,对国内外7种较具代表性的损伤模型进行了对比分析。研究结果表明:对于同一试件,不同损伤模型计算得到的损伤指标差异较大,损伤曲线发展趋势亦不同;基于能量的损伤模型多表现出前期增长速度快和后期增长速度慢的上凸趋势,而基于变形和能量组合形式的双参数损伤模型多表现出前期增长速度慢和后期增长速度快的上凹趋势;Park-Ang模型及其改进形式能够较好地反映构件层次的损伤发展过程,但未知参数较多,计算过程较复杂,不利于整体结构层次的震害评估;从能量耗散原理角度提出的损伤模型更符合整体结构抗震的本质,未知参数少且计算过程简单,但存在边界条件的界定不明确的缺陷,因此还需要做更深入的研究。

关键词：钢筋混凝土柱基于性能的抗震设计损伤模型损伤指数

钢筋混凝土框架结构层间位移与构件变形关系研究

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建筑结构学报 2020年第6期41卷 149-160页

作者：苏佶智刘伯权马煜东邢国华黄娇长安大学建筑工程学院陕西西安710061

基于课题组已完成的钢筋混凝土3层3跨平面框架低周反复加载试验,以边(中)节点区域作为重点研究对象,分析了梁柱组合体中各种非线性局部变形引起的侧移在结构总层间变形中所占比例的变化规律。在此基础上,建立了构件局部变形与结构层间... 详细信息

基于课题组已完成的钢筋混凝土3层3跨平面框架低周反复加载试验,以边(中)节点区域作为重点研究对象,分析了梁柱组合体中各种非线性局部变形引起的侧移在结构总层间变形中所占比例的变化规律。在此基础上,建立了构件局部变形与结构层间位移的转换关系。研究结果表明:对于发生"梁铰"破坏机制的框架结构,梁端转动对节点剪切变形的影响大于柱端转动,梁柱组合体作为整体共同承担结构的塑性变形;当结构整体位移角满足相应性能水平限值时,局部构件的变形仍有可能超限,简单利用单个构件的变形代表结构整体的变形是不合理的;对于破坏形式为"梁端弯曲破坏"的框架子结构,随着损伤加剧结构进入非弹性阶段后,梁变形成为层间位移的主要成分,柱变形引起的层间位移所占比例次之,节点剪切变形引起的层间位移所占比例最小;通过弹性理论分析,在塑性阶段引入塑性折减系数,推导建立的构件局部变形与结构层间位移转换关系式具有相对较高的精度,计算结果与试验实测数据基本吻合。

关键词：钢筋混凝土框架结构梁柱组合体层间位移构件变形

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TLD对高层建筑减振作用的三维数值模拟

河北农业大学学报 2015年第2期38卷 113-117页

作者：田志昌苏佶智内蒙古科技大学建筑与土木工程学院内蒙古包头014010

主要讨论TLD水箱中液体三维非线性晃动对高层建筑减振作用的影响,为TLD的实际应用提供理论依据。通过ALE方法和CEL算法分别建立二维流固耦合模型和三维流固耦合模型,对比分析二维有控模型和三维有控模型在相同地震波作用下的结构顶层位... 详细信息

主要讨论TLD水箱中液体三维非线性晃动对高层建筑减振作用的影响,为TLD的实际应用提供理论依据。通过ALE方法和CEL算法分别建立二维流固耦合模型和三维流固耦合模型,对比分析二维有控模型和三维有控模型在相同地震波作用下的结构顶层位移结果;根据工程需要,对实际TLD-结构体系施加双向水平地震波,以设置TLD前后建筑结构的顶层位移和基底剪力为指标判断TLD的减振效果。计算结果表明,TLD对结构位移反应的控制是有效的,减振率可达10%左右;当地震波的卓越周期接近结构的一阶自振周期时,减振效果最好,减振率最大可达20%左右;由于增设TLD装置导致的结构总质量增加不仅不会增大基底剪力,反而进一步减小了总的基底剪力。数值计算结果表明:利用高位水箱TLD进行振动控制是可行的。

关键词：流固耦合 TLD CEL 双向水平地震振动控制三维模拟

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国外零碳建筑发展研究综述

建设科技 2023年第8期 77-80页

作者：苏佶智康熙田欢庆付士峰白佳慧国网河北省电力有限公司经济技术研究院石家庄050000 河北省建筑工程质量检测中心有限公司石家庄050021 石家庄铁道大学机械工程学院石家庄050043 河北省建筑科学研究院有限公司石家庄050021

目前在全球气候变暖和环境问题越来越严重的情况下,作为主要碳排放部门之一的建筑行业,实现节能减碳有着重要意义,在此背景下,零碳建筑的研究已经势在必行。本文首先介绍了零碳建筑的背景、国外标准规范、研究现状与案例,然后梳理了国... 详细信息

目前在全球气候变暖和环境问题越来越严重的情况下,作为主要碳排放部门之一的建筑行业,实现节能减碳有着重要意义,在此背景下,零碳建筑的研究已经势在必行。本文首先介绍了零碳建筑的背景、国外标准规范、研究现状与案例,然后梳理了国外关于零碳建筑的实施路径及相关工作经验、成果,为我国建筑业低碳发展提供参考借鉴。

关键词：国外零碳建筑发展现状案例简析经验启示

多层多跨钢筋混凝土平面框架拟静力倒塌试验研究

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土木工程学报 2019年第8期52卷 24-39页

作者：刘伯权苏佶智马煜东奚凯麟邢国华长安大学

建筑结构的破坏具有离散性和系统性的特点,该特性决定结构抗地震倒塌的研究需多参数、多层次考虑问题。文章结合结构地震倒塌破坏模式的研究,完成了三榀钢筋混凝土平面框架的低周反复荷载试验,通过对模型框架破坏过程、破坏形态、滞回... 详细信息

建筑结构的破坏具有离散性和系统性的特点,该特性决定结构抗地震倒塌的研究需多参数、多层次考虑问题。文章结合结构地震倒塌破坏模式的研究,完成了三榀钢筋混凝土平面框架的低周反复荷载试验,通过对模型框架破坏过程、破坏形态、滞回耗能及刚度退化的分析,探讨轴压比和梁柱线刚度比对RC框架结构抗震性能的影响,以期为后续结构地震倒塌破坏机理的研究提供参考。分析结果表明:降低结构的竖向荷载和梁柱线刚度比,有利于梁端塑性铰的充分发育,从而更易实现理想的"梁铰"破坏机制;试验框架的最终破坏是由底层柱下端塑性铰充分发育后、混凝土突然压溃所致,底层构件的耗能能力得到充分发挥,而中间层构件和顶层构件所耗散的能量较少;KJ-2的峰值荷载及极限荷载比KJ-1的峰值荷载及极限荷载分别大约9.9%和8.7%、等效黏滞阻尼系数比KJ-1大约16.5%,但位移延性系数比KJ-1小约57.1%,说明增大结构的竖向荷载可以提高其承载能力及耗能能力,但会降低延性及变形能力,同时,一定程度地增大竖向荷载,有利于强化结构的初始抗侧刚度,延缓刚度退化趋势,但在层间位移角较大情况下P-Δ效应的影响凸显;结构梁柱线刚度比的增大可以提高其耗能能力,但会降低结构的承载能力、延性及初始抗侧刚度;对于轴压比及梁柱线刚度比较小的"梁铰"结构,临近倒塌时的层间位移角可达1/25,此时结构仍具有一定的竖向承载能力。

关键词：钢筋混凝土框架结构拟静力试验轴压比梁柱线刚度比

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压型钢板-聚氨酯夹芯楼板受弯性能研究

钢结构（中英文） 2022年第8期37卷 9-16页

作者：王腾冯会康乔文涛苏佶智王丽欢石家庄铁道大学土木工程学院石家庄050043 道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室(石家庄铁道大学) 石家庄050043 国网河北省电力有限公司经济技术研究院石家庄050000

金属面夹芯板以其保温绝热、降噪、自重轻和装配效率高等优点在围护结构中得到了很好的应用,基于金属面夹芯板的构造,提出一种新型的压型钢板与聚氨酯组合的夹芯楼板结构。为了研究压型钢板-聚氨酯夹芯楼板的受弯性能,对夹芯楼板试件进... 详细信息

金属面夹芯板以其保温绝热、降噪、自重轻和装配效率高等优点在围护结构中得到了很好的应用,基于金属面夹芯板的构造,提出一种新型的压型钢板与聚氨酯组合的夹芯楼板结构。为了研究压型钢板-聚氨酯夹芯楼板的受弯性能,对夹芯楼板试件进行了两点对称静载试验。在试验的基础上,提出并验证了夹芯楼板有限元模型,并对槽钢楼板厚度、压型钢板厚度和聚氨酯密度等进行了参数分析。研究结果表明:夹芯楼板的破坏形式主要表现为挠度过大,最大挠度达到了板跨度的1/42,并且跨中截面处的槽钢出现畸变屈曲;夹芯楼板受弯变形后,槽钢首先达到屈服状态,而受压钢板的材料性能未能得到充分发挥;新型压型钢板聚氨酯夹芯楼板相比传统金属面夹芯板的承载能力和刚度有明显提升,承载力和刚度均提高203%;楼板厚度和压型钢板厚度对夹芯楼板的承载能力和刚度均具有显著影响,而楼板厚度相比压型钢板厚度对刚度的影响效果更明显,当楼板厚度从120 mm增大到160 mm时,夹芯楼板的承载力在正常使用状态下提高87%,在承载能力极限状态下提高63%,刚度提高88%,钢板厚度由1 mm增至3 mm时,夹芯楼板的承载力在正常使用状态下提高59%,在承载能力极限状态下提高84%,刚度提高61%;聚氨酯泡沫密度的变化对夹芯楼板的承载能力和刚度影响较小,当密度从45 kg/m3变化到90 kg/m3时,正常使用状态下夹芯楼板的承载力增幅为12%,承载能力极限状态下的承载力增幅仅为2%,刚度增幅为12%。

关键词：压型钢板夹芯楼板静载试验有限元分析受弯性能

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钢筋混凝土柱的破坏形态及变形能力研究

震灾防御技术 2019年第4期14卷 750-759页

作者：刘科黄娇马煜东张宁苏佶智长安大学建筑工程学院西安710061

对钢筋混凝土(RC)柱在地震作用下的变形性能进行量化,本文从太平洋地震研究中心柱数据库中收集到123根RC柱抗震性能试验数据,提出基于参数剪跨比和弯剪比的RC柱破坏形态判别标准;在弯曲破坏、弯剪破坏、剪切破坏三种破坏形态下,研究了... 详细信息

对钢筋混凝土(RC)柱在地震作用下的变形性能进行量化,本文从太平洋地震研究中心柱数据库中收集到123根RC柱抗震性能试验数据,提出基于参数剪跨比和弯剪比的RC柱破坏形态判别标准;在弯曲破坏、弯剪破坏、剪切破坏三种破坏形态下,研究了轴压比、剪跨比、配箍特征值等参数对位移角的显著性影响,通过回归分析归纳出三种破坏形态下屈服位移角和极限位移角的回归方程,回归系数显著性概率均小于0.05。结果表明:本文提出的RC柱破坏形态判别标准准确度高,适应性强;位移角线性回归方程具有合理性。

关键词：框架柱变形限值破坏形态判别位移角

设计参数对RC框架结构抗倒塌性能的影响分析

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地震工程与工程振动 2019年第3期39卷 84-98页

作者：苏佶智刘伯权马煜东黄娇邢国华长安大学建筑工程学院

结构地震响应输出的强随机性除了主要受地震动非平稳随机激励影响以外,结构自身材料强度、构件尺寸及组合方式等不确定因素的影响同样不容忽视。因此,本文基于课题组完成的RC平面框架低周反复加载试验,以轴压比、梁柱线刚度比、混凝土... 详细信息

结构地震响应输出的强随机性除了主要受地震动非平稳随机激励影响以外,结构自身材料强度、构件尺寸及组合方式等不确定因素的影响同样不容忽视。因此,本文基于课题组完成的RC平面框架低周反复加载试验,以轴压比、梁柱线刚度比、混凝土强度及钢筋强度为变量,对拟建的16榀有限元数值模型进行了抗震性能分析和动力弹塑性时程分析,给出了不同性能水平下结构最大层间位移角的变化范围,研究了轴压比、梁柱线刚度比变化对RC框架结构抗倒塌能力的影响,得到主要结论如下:轴压比增大有利于提高结构的承载力及耗能能力,但延性变形能力会明显下降;降低梁柱线刚度比有利于提高结构的抗震性能;RC框架结构最大层间位移角达到1/620、1/340、1/120、1/30时,可分别作为“基本完好(OP)”、“立即使用(IO)”、“生命安全(LS)”、“防止倒塌(CP)”四个性能水平点的限值;轴压比和梁柱线刚度比的增大会降低RC框架结构的抗倒塌能力、增加结构发生倒塌失效破坏的概率。

关键词： RC框架结构最大层间位移角性能水平地震易损性抗倒塌性能