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弯剪型结构与地基土相互作用体系的动力特性计算和试验研究

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弯剪型结构与地基土相互作用体系的动力特性计算和试验研究

第二届全国结构工程学术会议

作者：赵均魏钢王松涛叶于政北京工业大学土木工程学系北京工业大学土木工程学系北京工业大学土木工程学系北京工业大学土木工程学系

本文采用串联多质点体系及地基土等效集总参数法的模型,简化计算多高层弯剪型结构考虑土结相互作用的动力特性,并同时进行了五层足尺钢结构的现场动力试验,其结果吻合较好。文中还分析了不同地基土质对土结相互作用体系动力特性的影响。

关键词：土结相互作用动力特性弯剪型结构结构抗震试验

来源： cnki会议评论

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双重弯剪型抗侧力结构的屈曲及其二阶效应

工程力学 2008年第10期25卷 92-98页

作者：童根树金阳米旭峰浙江大学土木工程学系浙江杭州310058

该文采用连续模型对刚度和轴力均匀的双重弯剪型抗侧力结构的屈曲进行分析,得到了计算临界荷载的精确公式。公式表明:双重抗侧力结构总的临界荷载是两个结构作为独立结构时各自临界荷载的简单相加,与竖向荷载在两个结构上的分布无关。... 详细信息

该文采用连续模型对刚度和轴力均匀的双重弯剪型抗侧力结构的屈曲进行分析,得到了计算临界荷载的精确公式。公式表明:双重抗侧力结构总的临界荷载是两个结构作为独立结构时各自临界荷载的简单相加,与竖向荷载在两个结构上的分布无关。对在均布水平荷载和顶端竖向集中荷载共同作用下的双重弯剪型结构进行了二阶分析,得到了弯曲侧移、剪切侧移、总侧移及其两个结构中的弯矩的二阶效应放大系数,并提出了简化计算公式。该公式用于顶部侧移计算非常精确,用于下部侧移计算精度良好且偏于安全;该公式也可以用于子结构整体弯矩的计算,子结构是框架的情况下也可以用于框架柱柱端弯矩的放大计算,在下部2/3高度范围内偏于安全。整个解析解的推导过程表明,这些放大系数也与竖向荷载在两个结构上的分布没有关系。

关键词：双重抗侧力体系框架剪力墙弯剪型结构二阶效应放大系数

基于均匀变形和混合智能算法的框架结构抗震优化设计

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振动与冲击 2020年第4期39卷 113-121页

作者：何浩祥王文涛吴山北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室

结构在地震作用下发生均匀损伤或均匀变形可以避免出现薄弱层和集中损伤,且结构整体抗震性能可得到全面提升。以此为目标对结构进行抗震优化设计具有重要的理论和工程意义,但相关的理论和规律性研究尚不够系统深入。针对目前结构优化算... 详细信息

结构在地震作用下发生均匀损伤或均匀变形可以避免出现薄弱层和集中损伤,且结构整体抗震性能可得到全面提升。以此为目标对结构进行抗震优化设计具有重要的理论和工程意义,但相关的理论和规律性研究尚不够系统深入。针对目前结构优化算法计算效率较低的不足,提出基于差分进化算法和粒子群算法的混合智能算法,并给出结构优化计算流程。针对弯剪型框架结构,以弹性动力时程分析中结构各层的层间相对位移相等为优化目标,基于混合智能算法对结构楼层刚度进行优化设计,获得了楼层刚度的最优分布规律。在此基础上研究了地震动随机性和梁柱刚度比等因素对优化结果和刚度分布规律的影响。基于曲线拟合和等效理论分析,建立楼层最优刚度比和等效最优截面尺寸比的多项式函数。通过与现有研究成果的对比,验证所建立的经验函数具有较高的精度,可为面向均匀变形的结构优化设计提供准确有效的参考依据并可提高计算效率。

关键词：结构优化最优刚度分布均匀损伤弯剪型结构智能算法

考虑弯剪变形的黏滞阻尼器布置机构位移放大系数计算

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应用力学学报 2020年第4期37卷 1689-1695,I0021,I0022页

作者：朱丽华于安琪李红庆西安建筑科技大学省部共建西部绿色建筑国家重点实验室西安710055 西安建筑科技大学土木工程学院西安710055

现有的黏滞阻尼器布置机构的位移放大系数计算公式是基于结构剪切型侧移模式推导的,而多高层建筑结构的侧移模式一般为弯剪型,这有可能导致采用现有方法计算多高层建筑结构中的黏滞阻尼器的位移放大系数和附加阻尼比不准确。采用解析几... 详细信息

现有的黏滞阻尼器布置机构的位移放大系数计算公式是基于结构剪切型侧移模式推导的,而多高层建筑结构的侧移模式一般为弯剪型,这有可能导致采用现有方法计算多高层建筑结构中的黏滞阻尼器的位移放大系数和附加阻尼比不准确。采用解析几何方法,推导了单层弯剪型结构和一般多高层结构中阻尼器布置机构位移放大系数的计算公式,包括对角布置机构、剪刀撑布置机构、下套索布置机构、上套索布置机构。按照阻尼器布置机构位移放大系数现有计算方法和本文提出的方法,采用应变能法计算了多层钢框架结构中布置黏滞阻尼器的附加阻尼比,并与自由振动衰减法的计算结果进行了对比,本文方法的计算误差不到1%。这验证了本文提出的考虑弯剪变形的黏滞阻尼器布置机构位移放大系数的计算方法对一般多高层结构具有更好的计算精度。

关键词：黏滞阻尼器阻尼器布置机构位移放大系数附加阻尼比弯剪型结构

一个限制高层建筑层间变形的新参数—广义剪切变形

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工程力学 2000年第A2期2卷 829-836页

作者：蒋利学上海市建筑科学研究院

国内外规范无以限制层间位移角的方式来控制高层建筑铁结构与非结构件出现影响正常使用的裂缝与损坏，而最常见的弯剪开明结构中层位移与结构及非结构构件受力状态的相关性较差。本文提出一个限制高层建筑层间的新参数－广义剪切变形，... 详细信息

国内外规范无以限制层间位移角的方式来控制高层建筑铁结构与非结构件出现影响正常使用的裂缝与损坏，而最常见的弯剪开明结构中层位移与结构及非结构构件受力状态的相关性较差。本文提出一个限制高层建筑层间的新参数－广义剪切变形，证明了其与剪力墙、柱、梁及填充墙等结构构件受力状态有限好的相关性，导出了认识论剪切变形的计算方法及其与层间位移角和关系，并对竖向构件、框架区格与连梁的广义剪切变形限值分别进行与讨论。

关键词：高层建筑广义剪切变形弯剪型结构层间变形

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弯剪型层模型弹塑性时程分析的若干问题

铁道科学与工程学报 2014年第5期11卷 35-40页

作者：陆铁坚杨诗龙中南大学土木工程学院湖南长沙410075

就弯剪型层模型弹塑性时程分析问题进行探讨。首先,引入2种荷载工况,根据每种荷载工况下原结构和等效模型的相同楼层位置处的位移对应相等,得到各楼层的等效抗弯刚度和抗剪刚度。其次,在采用并联电路模型和引入弯曲变形层单元形函数的... 详细信息

就弯剪型层模型弹塑性时程分析问题进行探讨。首先,引入2种荷载工况,根据每种荷载工况下原结构和等效模型的相同楼层位置处的位移对应相等,得到各楼层的等效抗弯刚度和抗剪刚度。其次,在采用并联电路模型和引入弯曲变形层单元形函数的基础上,基于势能驻值原理推导了层单元刚度矩阵。最后,建立基于层间动力状态参数的动力方程,并在此基础上,不引入任何假设,进一步推导拐点精确计算公式且给出了加载点和卸载点的拐点处理一致公式。结果表明:本文推导的层单元刚度矩阵是正确可行的,且薄弱层的最大层间位移计算值随拐点处理方法的不同而有较大差异。

关键词：弯剪型结构层模型弹塑性时程分析拐点

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简单模型弯剪型抗侧力体系的相互作用

简单模型弯剪型抗侧力体系的相互作用

作者：岑伟浙江大学

学位级别：硕士

框架-混凝土剪力墙体系,框架-支撑体系,框架-混凝土筒体等双重抗侧力体系在工程中应用非常广泛。在水平力作用下,框架是剪切型变形,而剪力墙(筒体)的变形为弯曲型,两者结合在一起后,楼板的刚性隔板作用使两者产生相同的侧移,因此两者有... 详细信息

框架-混凝土剪力墙体系,框架-支撑体系,框架-混凝土筒体等双重抗侧力体系在工程中应用非常广泛。在水平力作用下,框架是剪切型变形,而剪力墙(筒体)的变形为弯曲型,两者结合在一起后,楼板的刚性隔板作用使两者产生相同的侧移,因此两者有很强的相互作用。本文第二章对传统方法进行了阐述,传统方法都采用剪力墙由一个受弯悬臂构件代替,仅产生弯曲变形;框架由一个连续的受剪悬臂构件代替,仅产生剪切变形的假定。从而忽略了剪力墙的剪切变形和框架的弯曲变形。而实际工程中,双重抗侧力体系中也包含两者属弯剪型变形体系(介于两种极端情况之间)的情况并行的两组大小。例如,筒中筒体系以及有差异的筒体,这时其中之一不能简化为纯剪切型。本文第三章对两个弯剪型抗侧力结构在水平荷载作用下的共同工作进行了分析。推导的基本微分方程组及其解析解,与传统框架-剪力墙结构可以一次求解不同,两个弯剪型结构共同作用的分析必须两步求解。本文第四章对双重结构体系中两弯剪型结构的相互作用提出了一种更加简单,直观的模型,并进行了简单的公式推导。并通过一系列刚度变化后的比较算例,分析了两片弯剪型结构共同抵抗侧向力时抗弯刚度和抗剪刚度变化对结构水平侧移的影响,并与传统方法和Ansys有限元计算结果进行了分析比较。本文第五章考虑简单模型双重体系的二阶效应,推导了双重弯剪型结构体系在水平荷载和顶端竖向集中荷载共同作用下的弯曲侧移,剪切侧移的解析解和弯剪构件(框架柱)的位移放大系数求解公式,以及通过数值解法,计算了自重产生的二阶效应,并通过分析,得出双重体系总临界荷载和结构各自临界荷载的关系。在算例分析中,通过计算弯曲、剪切侧移放大系数,和一阶结果进行了分析比较。本文第六章对变截面结构简单模型双重体系的二阶效应,推导了位移基本公式并通过算例分析,和ANSYS计算进行了比较。

关键词：双重抗侧力体系框架剪力墙弯剪型结构二阶效应

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钢框架—防屈曲折板剪力墙抗侧性能研究

钢框架—防屈曲折板剪力墙抗侧性能研究

作者：白睿西安建筑科技大学

学位级别：硕士

折板剪力墙初始刚度大，能够较早达到极限承载力，其耗能能力较平板剪力墙强，但在面外屈曲发生后承载力出现一定程度的下降，因此需采用防屈曲措施限制其面外变形，基于以上几点，本文针对防屈曲折板剪力墙在性能和设计方面进行了系统... 详细信息

折板剪力墙初始刚度大，能够较早达到极限承载力，其耗能能力较平板剪力墙强，但在面外屈曲发生后承载力出现一定程度的下降，因此需采用防屈曲措施限制其面外变形，基于以上几点，本文针对防屈曲折板剪力墙在性能和设计方面进行了系统的分析。本文首先以真实试验为原型，建立了相应的有限元模型，通过比较验证了后者的正确性。在此基础上进行了刚性框架-无加劲折板墙的单调静力加载有限元分析，并与相同厚度的无加劲平板剪力墙做了对比，发现折板墙较平板的初始刚度大，平板发生的是弹性屈曲，而折板发生的是弹塑性屈曲。面外屈曲对折板墙的抗侧性能影响很大，因此提出防屈曲折板剪力墙的抗侧力结构形式，并对其进行了单调静力加载和滞回性能的分析，结果显示防屈曲折板墙抗侧刚度大、耗能能力强，自身性能优越，且内填折板能够分担结构一部分竖向荷载，可有效降低P–Delta效应对边框架的不利影响，对周边框架有一定的支援作用，可提高整个抗侧力体系的延性。在已知防屈曲折板剪力墙受力机理的基础上，提出了刚性框架-防屈曲折板剪力墙的协同工作模型，将剪力墙与外框架分为两个子结构，同时考虑二者的弯曲与剪切变形，推导了弹性状态下结构受顶部集中侧向荷载时的抗侧刚度、剪力分配及侧向变形的微分方程。在此基础上，对防屈曲折板剪力墙进行了弹塑性分析，并提出了一种简化的恢复力模型计算方法，与文中有限元结果对比具有良好的精度，并大大减少了计算时间。本文进而对混凝土盖板厚度、配筋与螺栓排布的设计方法进行了简单探讨，研究了三者之间的相互影响。文中按无梁楼盖的设计方法进行了几种不同螺栓排布方式的防屈曲构造设计，结合有限元模型进行了验证，证明按该设计方法设计出的钢筋混凝土盖板防屈曲效果较为理想。将刚性框架替换为半刚性框架，进行了半刚性钢框架-防屈曲剪力墙的单调静力加载和滞回性能研究。研究表明，半刚性对该体系的性能影响不大，主要体现为内填板屈服后的刚度减小。用刚性框架推导出的弹性设计方法与简化恢复力模型的计算方法对半刚性-防屈曲剪力墙同样适用，只需将其中的刚性框架计算方法替换为半刚性即可。本文初步研究了防屈曲折板剪力墙与刚性、半刚性框架相结合的抗侧性能及设计方法，为防屈曲墙的深入研究打下基础，同时为设计应用提供一定的参考。

关键词：防屈曲半刚性框架折板剪力墙非线性有限元分析双重抗侧力体系弯剪型结构协同工作恢复力模型

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双重弯剪型抗侧力体系的相互作用

双重弯剪型抗侧力体系的相互作用

作者：高宇浙江大学

学位级别：硕士

框架-混凝土剪力墙体系,框架-支撑体系,框架-混凝土筒体等双重抗侧力体系在工程中应用非常广泛。在水平力作用下,框架是剪切型变形,而剪力墙(筒体)的变形为弯曲型,两者结合在一起后,楼板的刚性隔板作用使两者产生相同的侧移,因此两者有很强的相互作用。已有文献对于双重体系的研究,都采用剪力墙由一个受弯悬臂构件代替,仅产生弯曲变形;框架由一个连续的受剪悬臂构件代替,仅产生剪切变形的假定。从而忽略了剪力墙的剪切变形和框架的弯曲变形。而实际工程中,双重抗侧力体系中也包含两者属弯剪型变形体系(介于两种极端情况之间)的情况并行的两组大小。例如,筒中筒体系以及有差异的筒体,这时其中之一不能简化为纯剪切型。本文对两个弯剪型抗侧力结构在水平荷载作用下的共同工作进行了分析。推导的基本微分方程组及其解析解,与传统框架-剪力墙结构可以一次求解不同,两个弯剪型结构共同作用的分析必须两步求解。算例表明,一个结构的抗弯刚度参与另一个结构共同工作的能力受到自身抗剪刚度的影响,反之,一个结构的抗剪刚度参与另一个结构共同作用的能力也受到自身抗弯刚度的影响。并建立双重结构体系的Ansys有限元模型进行算例计算,与传统方法和本文改进后模型解析解所得计算结果进行分析比较。考虑双重体系的二阶效应,推导了双重弯剪型结构体系在水平荷载和顶端竖向集中荷载共同作用下的弯曲侧移,剪切侧移的解析解和弯剪构件(框架柱)的弯矩放大系数求解公式。并通过分析,得出双重体系总临界荷载和结构各自临界荷载的关系。在算例分析中,通过计算弯曲、剪切侧移放大系数,剪力墙弯矩和弯剪构件(框架柱)的弯矩放大系数,和一阶结果进行了分析比较。

关键词：双重抗侧力体系框架剪力墙弯剪型结构二阶效应