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不锈钢复合钢材焊接方管T形管节点试验研究

工程力学 2024年第S1期41卷 50-56页

作者：杨晓峰班慧勇石永久清华大学土木工程系北京100084

不锈钢复合钢材是一种成本低、强度高、耐腐蚀性能优异的高性能钢材,其在对耐腐蚀要求高的工程结构应用中尤其具有竞争力。该文旨在通过试验,研究不锈钢复合钢材焊接方管T形节点在静力和低周往复荷载作用下的力学性能,设计、制作了4个... 详细信息

不锈钢复合钢材是一种成本低、强度高、耐腐蚀性能优异的高性能钢材,其在对耐腐蚀要求高的工程结构应用中尤其具有竞争力。该文旨在通过试验,研究不锈钢复合钢材焊接方管T形节点在静力和低周往复荷载作用下的力学性能,设计、制作了4个管节点试件并完成了加载,基于试验结果重点研究了各管节点试件的试验过程、破坏模式、荷载-位移响应和应变发展等;按中国规范GB 50017和欧洲规范EN 1993-1-8进行了节点承载力计算,并与试验值进行了对比。研究结果表明,对于支管承受轴向压力的管节点试件,以主管上表面塑性破坏为主;对于支管承受水平低周往复荷载的管节点试件,以主管上表面塑性变形和主管与支管之间连接焊缝断裂破坏为主;当管节点破坏模式符合现行规范GB 50017和EN 1993-1-8中规定时,相关承载力计算公式仍适用于此类不锈钢复合钢材焊接方管T形管节点的设计计算。

关键词：不锈钢复合钢材焊接T形管节点力学性能试验研究设计方法

双向受力的开槽混凝土叠合板力学性能试验研究

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第2期54卷 251-259页

作者：聂鑫庄亮东李易凡杨悦清华大学土木工程系北京100084 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084 北京航空航天大学土木工程系北京100191

为了解决双向受力的叠合板拼缝处外伸的胡子筋容易与其他部件产生冲突从而影响施工的问题,采用了一种双向受力的开槽混凝土叠合板,在板件拼缝位置预留槽口,并在槽口处放置附加钢筋进行预制板之间的连接,共设置了3个试件对其力学性能进... 详细信息

为了解决双向受力的叠合板拼缝处外伸的胡子筋容易与其他部件产生冲突从而影响施工的问题,采用了一种双向受力的开槽混凝土叠合板,在板件拼缝位置预留槽口,并在槽口处放置附加钢筋进行预制板之间的连接,共设置了3个试件对其力学性能进行试验研究.试验结果表明,双向受力的开槽混凝土叠合板与现浇混凝土板的承载力、刚度比分别达到0.99和1.08,延性系数达到9.59,且二者破坏形态一致,增加槽口数量对试件弹性刚度、开裂荷载、极限承载力的影响有限,但是可以提升叠合板的延性.双向受力的开槽混凝土叠合板可以实现拼缝处的有效传力,具有与现浇混凝土板一致的力学性能,在应用于实际工程时,可以提高施工效率、降低钢筋用量、提升经济效益,具有广阔的应用前景.

关键词：装配整体式结构开槽混凝土叠合板双向板力学性能设计方法

用交叉梁系比拟求解正交各向异性薄板弯曲问题

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应用数学和力学 2024年第5期45卷 518-528页

作者：袁全袁驷清华大学土木工程系北京100084

采用交叉梁系结构比拟求解正交各向异性薄板结构,给出了两种结构在静力分析和自由振动分析中的相容性条件;对于满足相容性条件且仅含有简支和固支组合边界的相容问题,论证了其解答随着交叉梁系网格加密可收敛到正交各向异性板的理论解.... 详细信息

采用交叉梁系结构比拟求解正交各向异性薄板结构,给出了两种结构在静力分析和自由振动分析中的相容性条件;对于满足相容性条件且仅含有简支和固支组合边界的相容问题,论证了其解答随着交叉梁系网格加密可收敛到正交各向异性板的理论解.进一步建立了所有类型内力的计算公式,并给出了采用3D结构力学求解器求解的算法实施和数值算例(包括矩形板和圆形板问题),用以验证理论分析的正确性.

关键词：交叉梁系正交各向异性薄板相容性条件 3D结构力学求解器数值计算

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地震响应下时程单元的逐段自适应算法

工程力学 2024年第S1期41卷 1-6页

作者：袁全袁驷清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

有限元求解运动方程时,按最大模控制误差的自适应步长算法,大都要求荷载是连续可微的函数,但是对于离散形式的地震荷载,会出现单元跨时段而导致算法不适用的问题。针对这个问题,该文提出了一种基于二分法调整步长的逐段自适应步长算法,... 详细信息

有限元求解运动方程时,按最大模控制误差的自适应步长算法,大都要求荷载是连续可微的函数,但是对于离散形式的地震荷载,会出现单元跨时段而导致算法不适用的问题。针对这个问题,该文提出了一种基于二分法调整步长的逐段自适应步长算法,可有效避免单元跨段的问题。该文中给出相关算例,验证了本法的有效性和可靠性。

关键词：运动方程地震响应离散荷载有限元法自适应步长

降阶单元的新进展:内置了最大模误差估计器的自适应有限元法初探

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工程力学 2024年第3期41卷 1-8页

作者：袁驷杨帅袁全王亦平清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

该文基于初值问题中降阶单元的成功实践,进一步对一般边值问题提出无需超收敛计算、无需结构化网格、无需结点位移修正的降阶单元;进而提出以降阶单元作为最终解,且内置了最大模误差估计器的自适应有限元算法。该文对这一研究进展做简... 详细信息

该文基于初值问题中降阶单元的成功实践,进一步对一般边值问题提出无需超收敛计算、无需结构化网格、无需结点位移修正的降阶单元;进而提出以降阶单元作为最终解,且内置了最大模误差估计器的自适应有限元算法。该文对这一研究进展做简要介绍,并给出一维和二维边值问题的初步算例,以展示本法的可行性、有效性和可靠性。

关键词：有限元法边值问题降阶单元最大模自适应有限元法

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建筑结构隔震技术研究进展

工程力学 2024年第5期41卷 39-54页

作者：潘鹏曾一曹迎日艾华浩王海深清华大学土木工程系北京100084 土木工程安全与耐久教育部重点实验室清华大学北京100084

建筑结构隔震技术通过在建筑结构底部或中间楼层设置隔震装置,延长结构的自振周期,并提供适当的阻尼使得结构的响应大幅度减小,能够更有效地保护房屋结构以及室内设备的安全,可显著提升建筑震后功能可恢复能力。目前建筑结构隔震技术已... 详细信息

建筑结构隔震技术通过在建筑结构底部或中间楼层设置隔震装置,延长结构的自振周期,并提供适当的阻尼使得结构的响应大幅度减小,能够更有效地保护房屋结构以及室内设备的安全,可显著提升建筑震后功能可恢复能力。目前建筑结构隔震技术已经有较为成熟的技术产品和工程应用,已广泛应用于住宅、医院、学校、博物馆和图书馆等建筑中。随着《建设工程抗震管理条例》的颁布,预期隔震技术将有更广阔的应用场景。隔震建筑也将逐步从低层、简单建筑结构向高层、复杂建筑结构的方向发展。目前常用的隔震装置存在着抗拉能力不足、对竖向地震或竖向环境振动减振效果不足、控制频宽窄、适应性不足以及使用状态及损伤状态难以监测等问题。为此,众多学者针对以上问题进行了深入研究,开发了抗拉隔震支座、三维隔震(振)支座、半主动隔震支座和隔震支座的健康监测系统,为扩展隔震技术的应用范围提供了解决方法。目前,相关研究偏重于新型隔震装置的性能研究,未来应全面考虑新型隔震装置对于建筑的影响,提出配套的设计方法,并进行示范性工程应用,加快隔震技术的推广。

关键词：隔震技术抗拉支座三维隔震(振)支座半主动隔震系统健康监测综述

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理论驱动的弹性结构体系图神经网络计算模型

工程力学 2024年第2期41卷 25-34页

作者：宋凌寒王琛樊健生清华大学土木工程系北京100084 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

该文提出了一个理论驱动的弹性结构体系图神经网络计算模型StructGNN-E,能够高保真数字化结构体系的拓扑连接关系与构件组成信息,无需外部标签数据即可实现对任意杆系结构体系的弹性内力分析,且计算结果具有理论正确性。总结了结构体系... 详细信息

该文提出了一个理论驱动的弹性结构体系图神经网络计算模型StructGNN-E,能够高保真数字化结构体系的拓扑连接关系与构件组成信息,无需外部标签数据即可实现对任意杆系结构体系的弹性内力分析,且计算结果具有理论正确性。总结了结构体系层次的特点,理论分析了常规神经网络的不可行性,进而采用了基于非欧图数据的图神经网络架构,能够有效刻画结构体系的非序列性与非平移不变性。考虑到体系层次数据严重匮乏以及常规智能计算方法忽视力学意义的问题,通过将三大力学方程与深度学习推理过程相结合,提出了适用于体系内力分析的理论驱动模式,实现了不依赖于外部标签数据的智能求解方案。数值试验表明:StructGNN-E模型能够高精度完成杆系结构体系的弹性内力分析,且在大规模框架结构计算中计算效率提升可达36%。通过具体的对比试验,证明了常规深度学习模型与数据驱动模式在体系层次的不适用性,进一步阐释了StructGNN-E模型的有效性与合理性。

关键词：结构体系图神经网络理论驱动深度学习结构分析

开槽型混凝土叠合板受力性能有限元分析与承载力计算

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建筑结构学报 2024年第4期45卷 216-225页

作者：聂鑫周心怡庄亮东清华大学土木工程系北京100084 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

开槽型混凝土叠合板采用板端开槽放置附加钢筋的形式取代胡子筋,可以提高施工效率,在工程中已得到广泛应用。为进一步研究开槽型叠合板的受力性能和关键设计参数,采用有限元软件ABAQUS进行建模分析。针对槽口附加钢筋滑移模拟和新旧混... 详细信息

开槽型混凝土叠合板采用板端开槽放置附加钢筋的形式取代胡子筋,可以提高施工效率,在工程中已得到广泛应用。为进一步研究开槽型叠合板的受力性能和关键设计参数,采用有限元软件ABAQUS进行建模分析。针对槽口附加钢筋滑移模拟和新旧混凝土界面模拟方法开展研究,并与试验结果对比,验证了有限元建模的合理性。进一步通过该有限元模型开展参数分析。结果表明,附加钢筋直径过大或过小于预制板纵筋直径都会损伤受力性能,槽口保护层厚度由40 mm减小至20 mm时,叠合板承载力提高18.3%,槽口长度由100 mm增加至300 mm时,叠合板的承载力提高176%。同时,对开槽型叠合板承载力的设计公式进行了理论推导,并与有限元分析结果对比,误差基本小于10%,两者吻合较好。

关键词：叠合板槽口有限元分析设计方法受弯承载力

设定地震的近断层地铁车站结构宽频地震响应分析

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工程科学与技术 2024年

作者：吴孟桃王斌巴振宁戴靠山梁建文四川大学土木工程系天津大学土木工程系

利用确定性物理模拟方法构建震源-路径-场地耦合的强地震动场，进而将模拟地震动作为输入评估近断层场地中重要工程结构的抗震性能是当前地震工程领域的前沿课题。本文针对断层-车站全过程响应模拟，在前期提出的频率波数域-谱元-有限元... 详细信息

利用确定性物理模拟方法构建震源-路径-场地耦合的强地震动场，进而将模拟地震动作为输入评估近断层场地中重要工程结构的抗震性能是当前地震工程领域的前沿课题。本文针对断层-车站全过程响应模拟，在前期提出的频率波数域-谱元-有限元（FK-SE-FE）强耦合3步方法的基础上，进一步引入结合确定性低频成分和随机高频扰动的运动学混合震源模型，实现基于设定地震的近断层地铁车站结构宽频地震响应分析。以天津市地铁地下车站为例，根据现有轨道交通线网选取6个重要站点作为研究对象，建立了考虑土-结构动力相互作用的地铁车站结构精细化有限元模型；以天津南隐伏断裂为背景，基于目标地区的活动断层探测、地震危险性评价和岩土勘探钻孔数据等资料，构造了目标断层的运动学混合震源模型和区域地下速度结构，给出了设定6.1级地震下车站所在场地的0～10 Hz地震动幅值及波形特征；将合成的宽频地震波作为土层-车站系统的多维多点地震动输入，从变形云图、最大层间位移角和侧墙相对位移等多个角度比较了不同车站的动力响应。结果表明：本文研究方法能够反映不同车站场地地震动的空间差异，可评估潜在地震发生时近断层地铁车站结构的破坏风险，为相关场地区域内的地下交通抗震设防提供参考。

关键词：设定地震地震波传播混合震源模型地铁车站全过程响应