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Performance-based methodology for assessing seismic vulnerability and capacity of buildings

Earthquake Engineering and Engineering Vibration 2010年第2期9卷 157-165页

作者： Lin Shibin1, Xie Lili1, 2,Gong Maosheng1,2 and Li Ming1,3 1.Institute of Engineering Mechanics,China Earthquake Administration, harbin 150080, China 2.School of Civil Engineering,harbin Institute of Technology,harbin 150090, China 3.School of Civil Engineering,Shenyang Jianzhu University,Shenyang 11016, China Institute of Engineering Mechanics China Earthquake Administration Harbin 150080 China

This paper presents a performance-based methodology for the assessment of seismic vulnerability and capacity of buildings. The vulnerability assessment methodology is based on the HAZUS methodology and the improved capacity- demand-diagram method. The spectral displacement (Sd) of performance points on a capacity curve is used to estimate the damage level of a building. The relationship between Sd and peak ground acceleration (PGA) is established, and then a new vulnerability function is expressed in terms of PGA. Furthermore, the expected value of the seismic capacity index (SCev) is provided to estimate the seismic capacity of buildings based on the probability distribution of damage levels and the corresponding seismic capacity index. The results indicate that the proposed vulnerability methodology is able to assess seismic damage of a large number of building stock directly and quickly following an earthquake. The SCev provides an effective index to measure the seismic capacity of buildings and illustrate the relationship between the seismic capacity of buildings and seismic action. The estimated result is compared with damage surveys of the cities of Dujiangyan and Jiangyou in the M8.0 Wenchuan earthquake, revealing that the methodology is acceptable for seismic risk assessment and decision making. The primary reasons for discrepancies between the estimated results and the damage surveys are discussed.

关键词： performance-based vulnerability building damage seismic capacity software HAZUS

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Fractal Characteristics of Particle Size Distribution in Dynamic Flocculation Process

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Wuhan University Journal of Natural Sciences 2009年第6期14卷 511-517页

作者： NAN Jun, HE Weipeng, ZHANG Zhijun, LI Guibai State Key Laboratory of Urban Water Resource and Environment/School of Municipal and Environmental Engineering, harbin Institute of Technology, harbin 150090, Heilongjiang, China State Key Laboratory of Urban Water Resource and Environment/School of Municipal and Environmental Engineering Harbin Institute of Technology Harbin China

This study selected polyaluminum chloride（PAC） coagulant to remove suspended particles in Kaolin suspension solution and used a turbidimeter and particle counter to monitor the flocculation process online and collected the experiment data. The experiments were conducted to study the dynamic distribution characteristics of suspended particles under different hydrodynamic conditions. The results show the self-similarity and scale invariance of particle size distribution. The study further proposed the concept of fractal dimension of particle size distribution and found out that fractal dimension changed in a similar way as residual turbidity did and could excellently indicate the variation of coagulation effect. Therefore, fractal dimension could be adopted to optimize the addition of coagulants and the quality of outflow could be further improved to reduce production costs.

关键词： flocculation particle size distribution fractal dimension particle counter

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The Microbial Metabolic Characteristics in the Course of Sulfate-Reduction

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地球科学进展 2004年第S1期19卷 520-526页

作者： WANG Ai-jie, REN Nan-qi, LIU Guang-min, DU Da-zhong, WANG Xu (School of Municipal & Environmental Engineering, harbin Institute of Technology, harbin 150090, China)

Acid-producing phase reactor of two-phase anaerobic treatment process has remarkable advantages treating sulfate-laden wastewater. In order to investigate SRB population's capability of utilizing substrate and the microbial acidification type formed during the course of sulfate reduction, continuous-flow and batch tests were conducted in a continuous stirred tank bio-film reactor supplied with sodium sulfate as electron acceptor. The experimental results demonstrated that the acidification type formed b...

关键词： Sulfate-reducing bacteria (SRB) Acidogenic bacteria (AB) Substrate utilization Acidification type Sulfate-reduction Wastewater treatment.

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Degradation of anthracene, pyrene and benzo[a]-anthracene in aqueous solution by chlorine dioxide

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Science China Chemistry 2006年第6期49卷 565-572页

作者： LIU Jinquan1, HUANG Junli1, SU Liqiang2, CAO Xiangyu1 & JI Ying1 1. School of Municipal and Environmental Engineering, harbin Institute of Technology, harbin 150090, China 2. School of Chemistry and Chemical Engineering, Qiqihar University, Qiqihar 161006, China School of Municipal and Environmental Engineering Harbin Institute of Technology Harbin China School of Chemistry and Chemical Engineering Qiqihar University Qiqihar China

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) constitute an important group of micropollutants, which are known to be mutagenic, carcinogenic and/or co-carcinogenic and relatively persistent in the environment. The effects of chlorine dioxide (ClO2) on the degradation of anthracene (ANTH), pyrene (PYR) and benzo[a]anthracene (BaA) in aqueous solution were investigated using high performance liquid chromatography (HPLC). In preliminary experiments, it was observed that ClO2 could remove these three PAHs effectively within a short time. Several factors including reaction time, the concentration of ClO2 and pH of the reaction mixture influencing the degradation ratio of PAHs have been studied by batch experiments. The results showed that the degradation ratio of PAHs was affected by reaction time and the concentration of ClO2 instead of pH. The degradation ratio of ANTH, PYR and BaA could reach their maximum as approximately 99.0%, 67.5% and 89.5%, respectively, under the condition as follows: reaction time 30, 60 and 120 min, the concentration of ClO2 0.1, 0.4 and 0.5 mmol·L-1, and pH 7.2. ANTH was selected as the representative to study the reaction mechanism with ClO2. The oxidation products formed in the reaction of ANTH with ClO2 were tentatively identified by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS), and the results showed that the main product was 9, 10-anthraquinone, which could be biodegraded more easily and quickly than ANTH. Through analyzing the reaction properties of ANTH and ClO2, the possible pathway for the ANTH-ClO2 reaction was proposed based on the theory of single electron transfer (SET).

关键词： chlorine dioxide, anthracene, pyrene, benzo[a]anthracene, degradation, reaction mechanism.

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薄膜结构流固耦合效应的简化数值模拟方法

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土木工程学报 2010年第10期43卷 30-35页

作者：孙晓颖武岳沈世钊哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150090

针对薄膜结构流固耦合问题,提出一种简化数值模拟方法。该方法的基本思想是,将结构风振响应分为平均响应、背景响应和共振响应三部分,在平均响应部分,主要考虑由于结构形状变化所导致的平均风压系数变化,是一个静态过程;在背景响应部分... 详细信息

针对薄膜结构流固耦合问题,提出一种简化数值模拟方法。该方法的基本思想是,将结构风振响应分为平均响应、背景响应和共振响应三部分,在平均响应部分,主要考虑由于结构形状变化所导致的平均风压系数变化,是一个静态过程;在背景响应部分,主要考虑脉动风压的空间相关性对结构振动的影响,是一个拟静态的过程;在共振响应部分,主要考虑脉动风中的高频部分与结构之间的动力耦合作用。相应地,流固耦合过程分为静态耦合、拟静态耦合和瞬态耦合三部分,针对这三个耦合过程的不同性质,采用不同的求解方法。对于静态耦合和拟静态耦合,可以考虑采用CFD方法模拟由变形引起的结构表面风压变化;对于瞬态耦合部分,可以考虑利用随机振动时程分析的方法来研究。应用上述简化数值模拟方法对单向柔性屋盖和鞍形膜结构屋盖进行分析,并将计算结果与直接的数值模拟方法对比,验证简化数值模拟方法的精确性和高效性。

关键词：薄膜结构流固耦合 CFD数值模拟简化数值模拟方法

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高温下无黏结预应力混凝土受弯构件的非线性有限元分析

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土木工程学报 2011年第12期44卷 42-49页

作者：王中强余志武长沙理工大学湖南长沙410004 中南大学湖南长沙410075

采用混凝土和钢筋的增量型温度-应力耦合本构模型,在充分考虑高温下无黏结预应力筋总变形协调条件和其对梁单元有限元列式影响的基础上,将无黏结预应力筋内力与未知结点位移共同作为待求列矢,推导高温下无黏结预应力混凝土受弯构件非线... 详细信息

采用混凝土和钢筋的增量型温度-应力耦合本构模型,在充分考虑高温下无黏结预应力筋总变形协调条件和其对梁单元有限元列式影响的基础上,将无黏结预应力筋内力与未知结点位移共同作为待求列矢,推导高温下无黏结预应力混凝土受弯构件非线性有限元全过程分析的增量有限元格式,建立其高温下非线性有限元计算模型,并提出其非线性有限元平衡方程组的求解方法,编制NAUPCLF非线性有限元程序,并对进行的高温试验及有关试验资料完成实例计算。结果表明,计算数值基本能反映其高温下变形及预应力筋应力的变化规律,计算理论较充分地表现了无黏结预应力混凝土受弯构件的无黏结特性及高温受力特点,可为建立高温下无黏结预应力混凝土受弯构件的耐火极限计算方法、进一步深入研究预应力混凝土结构的抗火性能和完善其基于抗火特性的设计方法提供手段和参考。

关键词：高温无黏结预应力混凝土受弯构件非线性有限元程序

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Progressive Collapse Analysis of Concrete-Filled Steel Tubular Frames with Semi-rigid Connections

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Transactions of Tianjin University 2011年第6期17卷 461-468页

作者：徐嫚张素梅郭兰慧王玉银 School of Civil Engineering Harbin Institute of Technology

A 9-story concrete-filled steel tubular frame model is used to analyze the response of joints due to sudden column loss. Three different models are developed and compared to study the efficiency and feasibility of simulation, which include substructure model, beam element model and solid element model. The comparison results show that the substructure model has a satisfying capability, calculation efficiency and accuracy to predict the concerned joints as well as the overall framework. Based on the substructure model and a kind of semi-rigid connection for concretefilled square hollow section steel column proposed in this paper, the nonlinear dynamic analyses are conducted by the alternate path method. It is found that the removal of the ground inner column brings high-level joint moments and comparatively low-level axial tension forces. The initial stiffness and transmitted ultimate moment of the semi-rigid connection are the main factors that influence the frame behavior, and their lower limit should be guaranteed to resist collapse. Reduced ultimate moment results in drastic displacement and axial force development, which may bring progressive collapse. The higher initial stiffness ensures that the structure has a stronger capacity to resist progressive collapse.

关键词： substructure model concrete-filled steel tubular frame semi-rigid connection alternate path method dynamic analysis

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钢管约束型钢高强混凝土压弯构件的抗震性能研究

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土木工程学报 2010年第9期43卷 1-11页

作者：周绪红刘界鹏张素梅兰州大学甘肃兰州730000 哈尔滨工业大学建筑设计研究院黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150090

进行两个圆钢管约束型钢混凝土和两个方钢管约束型钢混凝土压弯构件的滞回性能试验研究,并进行两个普通型钢混凝土对比试件的试验研究。试件的混凝土为C70高强混凝土,试验中的主要参数为轴压比(n0=0.3和0.5)。试验结果表明,型钢混凝土... 详细信息

进行两个圆钢管约束型钢混凝土和两个方钢管约束型钢混凝土压弯构件的滞回性能试验研究,并进行两个普通型钢混凝土对比试件的试验研究。试件的混凝土为C70高强混凝土,试验中的主要参数为轴压比(n0=0.3和0.5)。试验结果表明,型钢混凝土和钢管约束型钢混凝土压弯构件易发生黏结破坏,因此工程实践中应在型钢翼缘设置抗剪连接件以防止黏结破坏的发生。相同用钢量条件下,圆钢管约束型钢高强混凝土柱的抗弯承载力、延性、极限层间变形能力和耗能性能明显高于型钢混凝土柱。随轴压比的提高,圆钢管约束型钢高强混凝土压弯构件的抗弯承载力提高,但轴压比对构件的层间变形能力无明显影响。相同用钢量条件下,方钢管约束型钢高强混凝土柱的抗弯承载力与型钢混凝土柱基本相同,但方钢管约束型钢高强混凝土柱的延性、极限层间变形能力和耗能性能明显高于型钢混凝土柱。随轴压比的提高,方钢管约束型钢高强混凝土压弯构件的抗弯承载力提高,但轴压比对构件的层间变形能力无明显影响。根据试验结果和理论分析结果建议了钢管约束型钢混凝土柱的截面抗弯承载力计算方法,提出设计建议,可为工程实践提供参考。

关键词：钢管约束型钢混凝土高强混凝土压弯构件轴压比黏结破坏抗弯承载力

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圆钢管空间滞回试验及材料本构模型

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土木工程学报 2011年第12期44卷 18-24页

作者：范峰聂桂波支旭东沈世钊哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150090

在多种方案对比的基础上,设计圆钢管空间滞回试验,该试验中的加载装置适用于空间三向加载;试验考虑了构件不同长细比、不同空间加载方案的情况,据此设计加载、监测及数据采集系统;通过试验得到不同长细比、不同加载方案下的圆钢管荷载... 详细信息

在多种方案对比的基础上,设计圆钢管空间滞回试验,该试验中的加载装置适用于空间三向加载;试验考虑了构件不同长细比、不同空间加载方案的情况,据此设计加载、监测及数据采集系统;通过试验得到不同长细比、不同加载方案下的圆钢管荷载位移滞回曲线,考察这些试验数据随参数变化的规律;编制基于通用有限元软件ABAQUS的用户材料子程序,对试验进行数值模拟,确定各圆钢管试件材料本构方程中的参数,并通过最小二乘拟合方法,获得圆钢管考虑损伤累积的本构方程。通过所编制的接口程序进行理论与试验对比分析表明,数值计算曲线与试验曲线吻合良好,证明该本构方程是准确的,所编制的程序也可用于深入的理论研究工作。

关键词：圆钢管损伤累积滞回性能空间滞回试验本构模型

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高轴压比CFRP约束钢筋混凝土圆柱抗震性能试验与有限元分析

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土木工程学报 2011年第10期44卷 1-8页

作者：王震宇王代玉吕大刚哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150090

为研究高轴压比下FRP约束钢筋混凝土圆柱的抗震性能,对6根碳纤维约束钢筋混凝土圆柱及2根对比柱进行伪静力试验。结果表明:塑性铰区包裹碳纤维可显著改善高轴压比柱的抗震性能,轴压比较高时不应忽略箍筋对核心混凝土的约束贡献。基于Ope... 详细信息

为研究高轴压比下FRP约束钢筋混凝土圆柱的抗震性能,对6根碳纤维约束钢筋混凝土圆柱及2根对比柱进行伪静力试验。结果表明:塑性铰区包裹碳纤维可显著改善高轴压比柱的抗震性能,轴压比较高时不应忽略箍筋对核心混凝土的约束贡献。基于OpenSees中的纤维模型,对柱水平力-位移滞回曲线进行有限元模拟。轴压比小于0.45时,数值模拟与试验结果吻合较好;轴压比大于0.45时,考虑核心混凝土受箍筋及FRP双重约束的计算结果与试验结果更为接近。分析轴压比、FRP包裹长度等参数对约束柱抗震性能的影响,轴压比大于0.6时,FRP约束混凝土圆柱的水平承载力开始降低;FRP在塑性铰区的包裹长度为1.2倍柱直径时,可达到与全柱包裹相当的效果。

关键词：碳纤维约束混凝土圆柱抗震性能 OpenSees 有限元分析

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