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轻钢龙骨式复合墙体受剪性能的OpenSees模拟及高宽比影响换算方法研究

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建筑结构学报 2023年第7期44卷 225-235页

作者：伍福炜李元齐同济大学建筑工程系上海200092

轻钢龙骨式复合墙体是冷弯薄壁型钢结构的主要抗侧力构件,为实现复合墙体的高效有限元建模和受力性能分析,采用OpenSees有限元软件,通过基于连接件的建模方法,建立了具有代表性的墙体精细化模型。对比不同覆面板材料(纸面石膏板、OSB板... 详细信息

轻钢龙骨式复合墙体是冷弯薄壁型钢结构的主要抗侧力构件,为实现复合墙体的高效有限元建模和受力性能分析,采用OpenSees有限元软件,通过基于连接件的建模方法,建立了具有代表性的墙体精细化模型。对比不同覆面板材料(纸面石膏板、OSB板、波纹钢板)、不开洞与开洞等多类墙体的足尺试验结果,模拟结果与试验数据吻合度较高,屈服荷载和峰值荷载的比值均在0.9~1.1之间,验证了建模流程和方法的正确性,同时证明了波纹钢板等效建模为正交异性平板的合理性。基于所提建模方法,分析了墙体自攻螺钉群的受力分布差异和覆面板材料的影响规律,结果表明:角部自攻螺钉连接受力较大,最先发生破坏;覆面板弹性模量与墙体变形能力呈负相关关系。考虑宽度变化和高度变化两种情况,进行参数化建模和分析,提出了不同高宽比轻钢龙骨式复合墙体的荷载-位移曲线换算方法,可用于墙体宏观等效单元的建模和力学性能计算。

关键词：轻钢龙骨式复合墙体 OpenSees模拟受剪性能高宽比换算方法

基于结构设计的基础隔震结构高宽比限值的研究

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土木工程学报 2007年第4期40卷 13-20页

作者：祁皑范宏伟福州大学福建福州350002

本文研究了橡胶支座基础隔震结构的高宽比限值。研究基于保证隔震结构在强震中不倾覆的两个充分条件,一个是橡胶隔震支座不能产生拉应力,另一个是隔震支座压应力不超过容许值。本文推导了隔震结构高宽比限值的显式并给出了针对不同建筑... 详细信息

本文研究了橡胶支座基础隔震结构的高宽比限值。研究基于保证隔震结构在强震中不倾覆的两个充分条件,一个是橡胶隔震支座不能产生拉应力,另一个是隔震支座压应力不超过容许值。本文推导了隔震结构高宽比限值的显式并给出了针对不同建筑类别、不同设防烈度、不同场地条件和不同隔震层阻尼比的高宽比限值。在支座的轴力计算中,还考虑了竖向地震作用和荷载的最不利组合。研究发现,当控制条件为支座不产生拉应力时,高宽比限值随隔震结构周期的增加而增加;当控制条件为支座压应力不超过容许值时,高宽比限值随隔震结构周期的增加而减小。因此,存在一个临界周期使高宽比限值取得极大值。研究还发现,存在一个最大的隔震结构周期使高宽比限值等于零或隔震层位移超过容许值。将隔震结构的周期与临界周期和最大隔震周期比较,就可以得到相应高宽比限值的表达式。最后,按照简单、安全的原则,将各种工况下的高宽比限值进行了归并,给出了高宽比限值的设计建议值。同时,还按设计规范提供的结构周期计算公式计算了隔震结构的高度限值。

关键词：隔震结构高宽比竖向地震作用最不利组合周期

地震动速度脉冲对不同高宽比基础隔震结构抗震性能的影响

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建筑结构学报 2018年第1期39卷 35-42页

作者：李小军贺秋梅张慧颖雷墉中国地震局地球物理研究所北京100081 北京工业大学建筑工程学院北京100022

为研究近断层地震动的速度脉冲对基础隔震结构地震反应的影响,建立了不同高宽比的传统抗震及基础隔震框架结构有限元模型,选取了6条具有向前方向性效应和滑冲效应速度脉冲的实际近断层强震记录作为结构基础输入地震动,对8个模型进行了... 详细信息

为研究近断层地震动的速度脉冲对基础隔震结构地震反应的影响,建立了不同高宽比的传统抗震及基础隔震框架结构有限元模型,选取了6条具有向前方向性效应和滑冲效应速度脉冲的实际近断层强震记录作为结构基础输入地震动,对8个模型进行了非线性动力时程分析,对比分析了传统抗震及基础隔震框架结构模型的层间位移角、支座位移和基底剪力等反应。结果表明：在近断层速度脉冲型地震动作用下,随着结构高宽比的增加,基础隔震结构的层间位移角和基底最大剪力逐渐增加,而隔震支座位移有先增大后减小的趋势,且随着地震动峰值速度与峰值加速度比值的增大,隔震支座位移也逐步增大;基础隔震对高宽比小于3的结构具有较好的减震效果,且高宽比越小其减震效果越好,但是当结构高宽比为4时,基础隔震效果较差;近断层地震动的速度脉冲对基础隔震结构底部楼层的不利影响会导致结构出现倒塌破坏。

关键词： RC框架结构基础隔震高宽比速度脉冲有限元分析地震反应

考虑高宽比和梁变形影响的防屈曲开缝钢板墙刚度研究

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建筑结构学报 2011年第12期32卷 154-161页

作者：孙飞飞王鹏志金华建同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 同济大学土木工程学院上海200092

防屈曲开缝钢板墙具有良好的延性和耗能能力,外覆混凝土板可约束钢板的平面外变形,但不承担侧向荷载。以缝间弯曲杆数目为参数,通过有限元分析研究钢板墙高宽比的变化和边缘梁的弯曲变形对防屈曲开缝钢板墙抗侧刚度的影响。分析表明:在... 详细信息

防屈曲开缝钢板墙具有良好的延性和耗能能力,外覆混凝土板可约束钢板的平面外变形,但不承担侧向荷载。以缝间弯曲杆数目为参数,通过有限元分析研究钢板墙高宽比的变化和边缘梁的弯曲变形对防屈曲开缝钢板墙抗侧刚度的影响。分析表明:在弯曲杆尺寸相同的条件下,钢板墙高宽比的增加对其承载能力的影响较小,但会导致单个弯曲杆的刚度明显降低,其主要原因是上下板带的弯曲变形明显增大;梁的弯曲变形会削弱对钢板墙的约束,导致钢板墙抗侧刚度下降可达40%。对大高宽比钢板墙提出了考虑上下板带弯曲变形的刚度修正计算式,可以较为准确地计算钢板墙的刚度。提出了考虑梁变形影响的钢板墙简化分析模型,并给出考虑梁变形影响的钢板墙刚度计算式。

关键词：防屈曲开缝钢板墙高宽比边缘梁抗侧刚度

低层双坡房屋屋面风荷载的数值研究——坡角和高宽比影响的分析

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浙江大学学报（工学版） 2006年第10期40卷 1738-1742页

作者：陈水福吕少琳浙江大学土木工程学系浙江杭州310027

为探讨屋面坡角和房屋高宽比对低层双坡屋面房屋的屋面风荷载的影响，采用数值模拟方法并结合足尺模型测试的验证，对一系列具有不同坡角和高宽比情况的双坡屋面房屋的屋面风压分布进行了参数分析．利用基于Reynolds时均方程和可实现的... 详细信息

为探讨屋面坡角和房屋高宽比对低层双坡屋面房屋的屋面风荷载的影响，采用数值模拟方法并结合足尺模型测试的验证，对一系列具有不同坡角和高宽比情况的双坡屋面房屋的屋面风压分布进行了参数分析．利用基于Reynolds时均方程和可实现的κ-ε湍流模型的模拟方法，得到了不同几何外形的屋面平均风压的分布曲线，总结了屋面平均风压系数随高宽比、坡角变化的基本规律．结果表明，随着屋面坡角的增大，迎风屋面的风压绝对值趋于减小，背风屋面则趋于增大，推荐坡角为15°～25°；屋面风压随房屋高宽比的增大而增大．

关键词：数值模拟双坡屋面高宽比风荷载风压

不同高宽比基础隔震高层结构振动台试验研究及对比分析

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振动与冲击 2015年第16期34卷 109-118页

作者：王栋吕西林刘中坡同济大学土木工程学院上海200092

为研究基础隔震高层结构的动力特性及地震响应规律,进行不同高宽比基础隔震高层结构在不同地震水准、不同地震激励下的模拟振动台试验,并与非隔震结构对比。模型采用缩尺7层钢框架结构,隔震支座用6件铅芯叠层橡胶支座,通过移动支座位置... 详细信息

为研究基础隔震高层结构的动力特性及地震响应规律,进行不同高宽比基础隔震高层结构在不同地震水准、不同地震激励下的模拟振动台试验,并与非隔震结构对比。模型采用缩尺7层钢框架结构,隔震支座用6件铅芯叠层橡胶支座,通过移动支座位置实现不同隔震高宽比。结果表明,高宽比为3、5、7基础隔震结构较非隔震结构自振周期从0.267 s分别延长至0.549 s、0.719 s、0.800 s,设防地震作用下结构顶层最大加速度响应从0.61 g减小至0.15 g、0.16 g、0.18 g。隔震后上部结构整体侧移角随高宽比增大而增大,结构整体抗倾覆性能随高宽比增大而减小。用三维实体有限元模型对试验进行数值模拟分析,试验结果与数值结果吻合较好,说明试验具有良好的准确性且可反映基础隔震结构的真实动力特性。

关键词：基础隔震高层结构高宽比加速度响应整体稳定性数值模拟

高宽比效应对厚壁复合材料固化过程的影响:Ⅰ.数值模拟(英文)

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材料工程 2009年第S2期37卷 368-377,382页

作者：吴旺青 Florian Klunker David Christian Berg 朱丹 Gerhard Ziegmann 蒋炳炎聚合物材料与塑料工程研究所教育部现代复杂装备与极端制造重点实验室

纤维增强聚合物基复合材料(FRP)面临制造厚度为10mm以上的零件的技术挑战。这是因为零件体积与表面积比的增大以及纤维与树脂的较低的热导率,使得树脂固化过程中产生的大量的热量无法及时散去。随着零件的厚度增加,树脂温度会因为反应... 详细信息

纤维增强聚合物基复合材料(FRP)面临制造厚度为10mm以上的零件的技术挑战。这是因为零件体积与表面积比的增大以及纤维与树脂的较低的热导率,使得树脂固化过程中产生的大量的热量无法及时散去。随着零件的厚度增加,树脂温度会因为反应热的增加而超过其降解温度。因而,本文着眼于厚壁复合材料零件的高宽比效应对单组分树脂系统RTM6在制造商推荐的固化周期(MRCC)下的最大成型厚度及其固化模式的影响。RTM6是特别为航空业树脂传递塑模(RTM)工艺开发的树脂系统。首先通过差示扫描量热仪(DSC)和参数拟合确定RTM6的固化动力学参数,然后采用有限元法进行模拟分析零件最大成型厚度和固化前沿的扩展过程并与文献结果相比较。结果表明,高宽比对厚壁复合材料零件的最大成型厚度和固化前沿扩展模式均有显著影响。零件最大成型厚度与文献结果的吻合度误差范围为1～7%。相同零件厚度下,随着高宽比的增加,会产生胶凝顺序"由外至内"和"由内至外"两种截然相反的固化前沿扩展模式。通过用户自定义固化周期(UDCC),可以实现将固化前沿扩展模式"由外至内"优化为"由内至外"。综上所述,纤维增强厚壁复合材料零件设计制造过程中,零件的高宽比是一个必须考虑的重要因素。

关键词：厚壁复合材料固化动力学高宽比纤维加强聚合物基复合材料树脂传递模塑

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关于框架结构的适用层数与高宽比的讨论

工业建筑 1999年第12期29卷 44-46页

作者：张荣兰孟晓盐城工学院建筑工程系江苏盐城224003

通过框架结构受竖向荷载和水平荷载作用所产生变形与内力的分析，得出影响框架结构的适用层数和高宽比的因素，提出解决高层建筑抗侧移的有效措施。

关键词：框架结构适用层数侧向位移高宽比高层建筑

不同高宽比带钢板暗支撑高阻尼混凝土核心筒抗震性能研究

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地震工程与工程振动 2018年第3期38卷 37-47页

作者：汪梦甫胡张齐罗丹湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

提出了一种新型带钢板暗支撑高阻尼混凝土核心筒,为了研究这种新型核心筒的抗震性能,对2个高宽比分别为1.33(HCW1)和1.77(HCW2)的核心筒试件进行了低周反复荷载试验,得到了核心筒的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线等。试验... 详细信息

提出了一种新型带钢板暗支撑高阻尼混凝土核心筒,为了研究这种新型核心筒的抗震性能,对2个高宽比分别为1.33(HCW1)和1.77(HCW2)的核心筒试件进行了低周反复荷载试验,得到了核心筒的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线等。试验结果表明,HCW1墙肢以斜裂缝为主,而HCW2水平裂缝居多。HCW2承载力及刚度较小,但是极限位移较HCW1有较大的提高且耗能能力增强。分析了翼缘墙肢的剪力滞后现象并与普通混凝土核心筒进行了对比,结果表明本文新型混凝土核心筒剪力滞后相对较小,整体空间作用更好,HCW2的剪力滞后较HCW1更小。利用有限元软件Open Sees模拟了2个试件的滞回曲线,并绘制骨架曲线,与试验结果吻合较好,在此基础上进行参数分析,研究不同高宽比核心筒屈服位移、延性系数等的变化趋势。

关键词：核心筒高宽比抗震性能剪力滞后有限元分析