检索结果-南通市图书馆

基于延性需求的钢框架-中心支撑体系参数研究

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地震工程与工程振动 2014年第3期34卷 84-94页

作者：董志骞李钢李宏男大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室辽宁大连116023

钢框架-中心支撑结构(Steel Concentrically Braced Frame,简称CBF)是钢结构领域一种典型的双重抗侧力体系,由于该结构具有较大的初始抗侧刚度,支撑失效后框架部分仍能够提供强度和刚度,实际工程中得到了广泛应用。本文以单自由度钢框架... 详细信息

钢框架-中心支撑结构(Steel Concentrically Braced Frame,简称CBF)是钢结构领域一种典型的双重抗侧力体系,由于该结构具有较大的初始抗侧刚度,支撑失效后框架部分仍能够提供强度和刚度,实际工程中得到了广泛应用。本文以单自由度钢框架-支撑体系为基础,定义了反映框架和支撑间刚度与强度比例关系的两个基本参数,按照我国现行抗震规范选取了20条不同场地的地震记录,基于延性运动方程对CBF体系进行了延性时程反应分析,建立了地震作用下单自由度CBF体系延性需求谱,分析过程中考虑了重力二阶效应和场地效应的影响。最终,依据结构延性能力和延性需求谱确定了基本参数的取值范围和CBF体系的临界周期,为此类结构的抗震设计提供重要参考。

关键词：钢框架-中心支撑体系延性需求抗震设计重力二阶效应场地效应

多灾害作用下工程结构分析与设计方法研究进展

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土木工程学报 2023年第8期56卷 9-26页

作者：李钢张倪飞董志骞李宏男大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 沈阳建筑大学辽宁沈阳110168

我国是世界上自然灾害最严重的国家之一,灾害种类多样且分布广泛,部分地区存在着多灾害聚集分布的现象,各类灾害给区域内的工程结构安全带来了巨大的威胁。为推进我国工程结构抗多灾设计理论的发展,对国内外建筑结构、桥梁工程等领域的... 详细信息

我国是世界上自然灾害最严重的国家之一,灾害种类多样且分布广泛,部分地区存在着多灾害聚集分布的现象,各类灾害给区域内的工程结构安全带来了巨大的威胁。为推进我国工程结构抗多灾设计理论的发展,对国内外建筑结构、桥梁工程等领域的多灾害研究现状进行了系统的综述。对灾害学领域与工程领域的多灾害概念进行了梳理并建立2个领域间的多灾害概念联系,分析我国不同区域多灾害类型的分布情况,总结归纳工程领域多灾害模型的建立方法,论述不同灾害及灾害组合作用下的工程结构分析方法。最后,阐述工程结构抗多灾风险评估与设计方法的研究进展,为进一步开展工程结构的抗多灾研究提供参考。

关键词：多灾害工程结构灾害作用设计方法综述

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考虑交通阻滞的区域建筑震后功能恢复能力评估

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土木工程学报 2021年第12期54卷 1-11页

作者：李钢薛璐余丁浩董志骞大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

地震作用下基础设施工程的损毁将造成所在区域功能瘫痪,对其功能恢复能力进行准确评估可为救援和重建工作提供重要参考。震后区域建筑功能恢复不仅与建筑物倒塌有关,还依赖于交通系统的阻滞程度,以往针对建筑功能恢复能力评估多集中于... 详细信息

地震作用下基础设施工程的损毁将造成所在区域功能瘫痪,对其功能恢复能力进行准确评估可为救援和重建工作提供重要参考。震后区域建筑功能恢复不仅与建筑物倒塌有关,还依赖于交通系统的阻滞程度,以往针对建筑功能恢复能力评估多集中于量化建筑自身构件的震毁状态和维修费用,尚未考虑交通系统功能修复的影响。该文提出一种可考虑交通阻滞的区域建筑震后功能恢复能力评估方法。通过定义功能损失比,提出建筑震后残余功能计算方法;基于交通链路功能重要度指标,建立同时考虑建筑物破坏和地震次生灾害双因素影响的交通阻滞分析模型。结合交通阻塞度和建筑残余功能定义单体建筑功能恢复时间计算方法,并依据水平串联型恢复路径,建立考虑交通系统功能耦联的区域建筑功能恢复能力评估体系。以某村镇为例进行区域建筑的震后功能恢复能力评估,分析表明文中方法能全面考虑交通功能对区域建筑恢复的影响,结果更为合理、准确。

关键词：区域建筑交通阻滞建筑残余功能功能损失比功能恢复能力

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基于混合近似法的纤维梁单元非线性求解方法

土木工程学报 2019年第6期52卷 81-91页

作者：李钢靳永强董志骞李宏男大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 沈阳建筑大学辽宁沈阳110168

环境荷载作用下土木工程结构往往产生较大的非线性变形,包括材料非线性和几何大变形两部分,而两者非线性问题的数值求解往往需要花费高昂的计算代价。隔离非线性有限元法是将材料应变分解为弹性与塑性两部分,在控制方程中实现刚度矩阵... 详细信息

环境荷载作用下土木工程结构往往产生较大的非线性变形,包括材料非线性和几何大变形两部分,而两者非线性问题的数值求解往往需要花费高昂的计算代价。隔离非线性有限元法是将材料应变分解为弹性与塑性两部分,在控制方程中实现刚度矩阵的弹塑性分离,使用Woodbury公式进行非线性求解。目前,该方法仅用于求解局部材料非线性问题。文章基于隔离非线性有限元法,推导同时考虑材料和几何非线性(简称混合非线性)的纤维梁单元控制方程;依据Woodbury公式和组合近似法的基本理论,提出混合近似法的高效非线性求解方法,并利用时间复杂度理论,对该方法与传统有限元法进行计算效率对比分析;将提出的方法应用于某钢框架结构的地震非线性反应分析,计算结果表明:文中方法可以在求解材料非线性时考虑几何大变形问题,在保证计算精度的同时使计算效率得到明显提升。

关键词：几何非线性隔离非线性有限元法 Woodbury公式组合近似法混合近似法时间复杂度

地震-洪水作用下山区临河建筑抗灾性能评估方法研究

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建筑结构学报 2024年第6期45卷 164-177页

作者：李钢宋波董志骞李宏男大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 沈阳建筑大学土木工程学院辽宁沈阳110168

我国西南地区是地震高发区,且河网密布,山高谷深,降雨充沛,汛期发生地震可能伴随暴雨洪水发生,山区临河建筑存在遭受地震和洪水相继作用的风险。针对西南山区临河建筑群,基于贝叶斯网络模型,提出了地震-滑坡-堰塞湖溃决洪水灾害链的发... 详细信息

我国西南地区是地震高发区,且河网密布,山高谷深,降雨充沛,汛期发生地震可能伴随暴雨洪水发生,山区临河建筑存在遭受地震和洪水相继作用的风险。针对西南山区临河建筑群,基于贝叶斯网络模型,提出了地震-滑坡-堰塞湖溃决洪水灾害链的发生概率推算方法;综合考虑洪水危险性、环境敏感性、洪水和建筑间相互作用,引入建筑洪灾暴露度指标,建立了临河建筑群洪灾危险性分析模型,实现了震损结构在洪水冲击作用下的损伤分析,最终建立了地震-洪水相继作用下临河建筑群抗多灾性能评估方法。算例分析结果表明:震损建筑遭受洪水冲击时的破坏情况与建筑的空间位置和环境条件显著相关;地震后洪水对震损结构造成的累积损伤不可忽视;所建立的评估方法可以有效预测我国西南地区临河建筑群在地震和洪水相继作用下的损伤情况。

关键词：地震-洪水相继作用临河建筑群多灾害损伤评估

考虑非线性行为相似的高层结构动力试验模型简化设计方法研究

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振动与冲击 2024年第3期43卷 14-26页

作者：王睿董志骞李钢余丁浩张晗大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

随着物理试验技术的快速发展,结构模型试验可较准确获得结构在环境荷载作用下的动力响应,但在土-结相互作用、区域群体结构、大型复杂结构的风洞、拟静力及动力等模型试验问题研究中,简单、实用、准确的结构试验简化模型仍是研究的重点... 详细信息

随着物理试验技术的快速发展,结构模型试验可较准确获得结构在环境荷载作用下的动力响应,但在土-结相互作用、区域群体结构、大型复杂结构的风洞、拟静力及动力等模型试验问题研究中,简单、实用、准确的结构试验简化模型仍是研究的重点。针对现有模型简化方法中非线性力学参数标定复杂、试验可行性不足等问题,提出了一种考虑非线性行为相似的高层结构动力试验模型简化设计方法,将模拟高层结构的弯、剪恢复力模型分解为线性和非线性行为的组合,其中结构非线性行为采用库仑摩擦模型模拟,因其参数简单,具有一定物理意义,可直接适用于缩尺模型动力试验研究中。基于上述理论方法,将弯剪耦合模型和平扭摩擦装置有效结合,提出了用于缩尺动力试验的物理模型设计方法及等效刚度、屈服后刚度和承载力等参数的计算方法,并建立了对应的“层间双剪切、双弯曲弹簧”力学计算模型,可通过模型试验结果较好地预测原型结构弹性及非线性阶段的动力响应。以某高层结构为例,通过数值模拟和振动台试验验证了该方法的准确性和可行性。

关键词：高层结构简化模型非线性模型试验小缩尺比数值模拟

基于延性需求的钢框架—中心支撑体系参数研究

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基于延性需求的钢框架—中心支撑体系参数研究

作者：董志骞大连理工大学

学位级别：硕士

钢框架-中心支撑(CBF)体系是一种常用的双重抗侧力体系,具有良好的初始抗侧向刚度,支撑作为CBF体系的第一道抗震防线失效后,结构的框架部分作为储备体系能够继续承担地震作用。由于支撑容易发生屈曲破坏,在历次地震中CBF结构均发生了不... 详细信息

钢框架-中心支撑(CBF)体系是一种常用的双重抗侧力体系,具有良好的初始抗侧向刚度,支撑作为CBF体系的第一道抗震防线失效后,结构的框架部分作为储备体系能够继续承担地震作用。由于支撑容易发生屈曲破坏,在历次地震中CBF结构均发生了不同程度的破坏。如何合理设计支撑与框架之间的强度与刚度间的比例关系,使支撑能够起到第一道抗震防线的作用,又能保证大震来临时,支撑失效后CBF结构的剩余部分作为储备体系可以继续承担地震荷载,充分发挥第二道抗震防线的作用,保证结构不发生倒塌,成为CBF结构抗震性能的研究重点。本文在以下方面对CBF结构的抗震性能展开研究： (1)基于单自由度CBF结构的力与变形关系,对强度和刚度进行解耦假定,定义了反映CBF结构框架强度与刚度比例关系的设计参数α和β。参数的取值能够显示CBF结构第二道抗震防线的储备能力,通过参数分析可以评价结构的抗震性能。 (2)对具有不同参数组合的单自由度CBF体系进行弹塑性时程分析,得到CBF体系的延性需求谱,将结构延性需求与规范规定的CBF体系延性能力进行比较,确定体系的临界周期,为工程设计提供重要参考。 (3)探究了重力二阶效应和场地效应对CBF结构延性反应的影响。数值结果表明：在CBF体系弹性阶段内,重力二阶效应对结构的影响不大,当结构进入塑性后,重力二阶效应影响较大。在短周期范围内,场地效应对结构反应影响较大,CBF结构所处的建筑场地越柔软,结构的延性反应越大。场地效应对中长周期体系的延性反应影响不大。 (4)将多自由度体系简化成对应的单自由度体系,提出了用单自由度体系参数分析的理论与结果指导多自由度体系设计的简化方法。由于多自由度CBF体系与单自由度体系具有明显不同的破坏过程,本文对多自由度体系的破坏形式与储备体系特点进行分析,开展了多自由度CBF体系的参数研究,得到各参数条件下多自由度体系的临界周期,从而对多自由度CBF体系的抗震性能进行评价,方法简便有效,建议在实际工程设计中推广应用。

关键词：钢框架-中心支撑体系延性需求场地效应工程抗震时程分析

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综合体结构地震失效与影响因素分析

建筑结构学报 2023年第4期44卷 188-203页

作者：李钢张晗王睿董志骞余丁浩大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

综合体结构集地上多塔、裙房、大空间地下结构于一体,结构规模大、连接部位多,地震作用下结构耦联效应和土-结构相互作用突出。为明确此类结构地震损伤及失效机理,以典型双塔综合体为例,分别选取近场脉冲型和远场型地震动为输入,进行增... 详细信息

综合体结构集地上多塔、裙房、大空间地下结构于一体,结构规模大、连接部位多,地震作用下结构耦联效应和土-结构相互作用突出。为明确此类结构地震损伤及失效机理,以典型双塔综合体为例,分别选取近场脉冲型和远场型地震动为输入,进行增量动力分析与易损性分析,研究了结构薄弱部位、失效机制和损伤演化规律,并对比分析结构影响因素和地震动特性对结构失效影响。结果表明:裙房及大空间地下结构产生的嵌固作用对结构损伤、失效影响显著;受侧向刚度突变影响,地上与地下交界处、裙房与塔楼交界处是结构薄弱部位;塔楼耦联特性对减少整体结构地震响应有利,考虑土体影响后,塔楼耦联效应增强,结构位移和加速度响应的最大减小幅度超过30%;地上地下耦联特性对地上结构地震响应的影响随地震强度增加呈现先减小后增大的变化,综合体地上结构受地下结构影响,加速度响应增幅最高达90%以上;结构动力响应受地震动特性影响,同强度近场脉冲地震作用下的结构变形和损伤情况大于远场地震作用的,近场脉冲地震动易使结构发生裙房底部失效破坏,远场地震动易使结构发生塔楼底部失效破坏。

关键词：综合体结构近场脉冲型地震动远场地震动损伤演化失效机理影响因素

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格栅式摩擦阻尼器的试验研究与数值模拟

振动与冲击 2020年第4期39卷 96-105页

作者：朱立华李钢董志骞李宏男大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 沈阳建筑大学土木工程学院沈阳110168

位移型阻尼器具有较小的屈服后刚度,在大震下会出现刚度的突然减小,出现明显的损伤集中现象,造成修复成本较高。提出了一种由多种耗能单元组成的新型格栅式摩擦阻尼器,该装置具有屈服后硬化刚度、双重耗能机制、多节点耗能等特点。对耗... 详细信息

位移型阻尼器具有较小的屈服后刚度,在大震下会出现刚度的突然减小,出现明显的损伤集中现象,造成修复成本较高。提出了一种由多种耗能单元组成的新型格栅式摩擦阻尼器,该装置具有屈服后硬化刚度、双重耗能机制、多节点耗能等特点。对耗能单元设计了含6组试件的系数比测定试验和2组试件的耗能单元拟静力试验,并建立了数值模型。系数比测定试验表明:与黄铜摩擦材料相比,无石棉树脂摩擦材料性能更稳定、摩擦出力大;无石棉树脂材料系数比逐渐减小至恒定值,而黄铜材料系数比先增后降至恒定值。通过耗能单元的拟静力试验发现,平动摩擦和转动摩擦行为协同工作良好,耗能单元具有预期的屈服后刚度硬化行为,表现了多阶段耗能特性;其出力中各组分比例可通过控制试件设计参数(如截面尺寸、杆件数量和施加扭矩)进行调整。最后建立了实体单元数值模型,表明数值模拟结果与试验值吻合较好。

关键词：消能减震结构格栅式摩擦阻尼器屈服后硬化刚度多阶段抗震性能拟静力试验