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钢支撑滞回模型及防倒塌加固效果分析

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工程抗震与加固改造 2011年第4期33卷 94-100页

作者：唐代远陆新征马玉虎叶列平李易清华大学土木工程系清华大学土木工程安全与耐久性教育部重点实验室北京100084 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

提出了一个基于18参数的钢支撑滞回模型,可准确模拟普通钢支撑的滞回行为。以一典型RC框架教学楼的钢支撑加固为例,通过推覆分析和基于动力增量分析(IDA)的倒塌易损性分析,研究了普通钢支撑加固的效果。

关键词：钢支撑滞回模型倒塌率加固

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方钢管混凝土柱-H型钢梁全螺栓隔板贯通式节点弯矩-曲率滞回模型研究

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建筑结构 2015年第11期45卷 51-54 59,59页

作者：李自林丁宏毅张聪天津大学建筑工程学院天津300072 天津城建大学土木工程学院天津300384 天津市软土特性与工程环境重点实验室天津300384

为了进一步研究方钢管混凝土柱-H型钢梁全螺栓隔板贯通式节点的力学性能及其在地震作用下的滞回特性,对4个足尺的节点试件进行了低周往复荷载试验。通过对试验数据的分析与拟合,提出了方钢管混凝土柱-H型钢梁全螺栓隔板贯通式节点三折... 详细信息

为了进一步研究方钢管混凝土柱-H型钢梁全螺栓隔板贯通式节点的力学性能及其在地震作用下的滞回特性,对4个足尺的节点试件进行了低周往复荷载试验。通过对试验数据的分析与拟合,提出了方钢管混凝土柱-H型钢梁全螺栓隔板贯通式节点三折线骨架模型及试件的刚度退化规律,确定了该节点的弯矩-曲率滞回模型,最后利用试验数据对该模型进行验证。结果表明,该滞回模型具有计算公式简单、易于掌握、计算精度较高等优点,能够充分反映该节点的承载力变化、刚度退化和滑移变形,此外该模型对研究变量进行了无量纲化处理,避免了数量级带来的麻烦,便于实际应用。

关键词：方钢管混凝土柱-H型钢梁节点滞回模型骨架曲线刚度退化

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圆中空夹层钢管混凝土压弯构件滞回模型研究

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铁道建筑 2011年第4期51卷 141-144页

作者：陈学嘉陈梦成黄诚南昌工程学院土木与建筑工程学院南昌330029 华东交通大学土木建筑学院南昌330013

利用有限元方法,对往复荷载下圆中空夹层钢管混凝土压弯构件的荷载—位移全过程进行了计算,有限元模型中考虑了往复荷载下混凝土的刚度和强度退化,同时考虑了钢材的包兴格效应,计算结果与试验结果符合较好。在此基础上,分析了构件名义... 详细信息

利用有限元方法,对往复荷载下圆中空夹层钢管混凝土压弯构件的荷载—位移全过程进行了计算,有限元模型中考虑了往复荷载下混凝土的刚度和强度退化,同时考虑了钢材的包兴格效应,计算结果与试验结果符合较好。在此基础上,分析了构件名义含钢率、轴压比、长细比、空心率等对该类构件荷载—位移滞回骨架曲线的影响。最后,提出了一种简化的圆中空夹层钢管混凝土压弯构件荷载—位移滞回关系模型。

关键词：圆中空夹层钢管混凝土往复荷载有限元滞回模型

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几种有代表性的约束混凝土滞回模型

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四川建筑科学研究 2007年第5期33卷 53-55页

作者：周文峰鲁瑛阳霞攀枝花学院土木工程学院四川攀枝花617000 中国建筑西南设计研究院四川成都610081

约束混凝土模型是结构非线性计算机模拟分析的基础之一,它包括应力—应变模型与滞回模型两个部分。通过文献层面的分析比较,从约束混凝土滞回模型中优选其中5种加以介绍,并对部分模型存在的不足进行了分析与修正。

关键词：约束混凝土滞回模型刚度

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杆件滞回模型的研究与空间桁架结构地震倒塌分析

杆件滞回模型的研究与空间桁架结构地震倒塌分析

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作者：郑华冬华中科技大学

学位级别：硕士

空间桁架体系目前被大量的运用在桥梁、海洋平台、输电塔及大跨屋架等结构中,该种结构体系在几何非线性和材料非线性方面非常敏感,一根杆件的屈曲或者失效,就会引起结构的动力响应甚至造成连续倒塌。在地震作用下,桁架结构的破坏和倒塌... 详细信息

空间桁架体系目前被大量的运用在桥梁、海洋平台、输电塔及大跨屋架等结构中,该种结构体系在几何非线性和材料非线性方面非常敏感,一根杆件的屈曲或者失效,就会引起结构的动力响应甚至造成连续倒塌。在地震作用下,桁架结构的破坏和倒塌更是不计其数,例如在2008年汶川地震中,20多座输电塔发生倒塌,造成供电系统瘫痪和巨额经济损失。因此,对杆件滞回模型的研究和空间桁架结构的地震倒塌模拟具有重要的工程价值。本文主要内容有以下方面:1.基于有限元软件ABAQUS,建立了单根杆件的精确有限元模型,该模型既可以精确反映杆件的滞回行为,又可以捕捉杆件的局部屈曲和损伤断裂,并通过与试验对比,证明了本文有限元模型的有效性。2.利用MATLAB软件,通过试验数据和数值数据,对描述杆件行为的公式进行了回归分析,提出了描述圆管杆件滞回行为的现象模型。该模型可以考虑杆件受拉屈服和材料强化、受压非线性屈曲、由包辛格效应引起的屈曲临界荷载的降低、由低周疲劳效应引起的屈服荷载的降低及断裂等复杂行为,且与精细的有限元模型的模拟结果吻合较好。3.基于集中塑性铰理论,提出了描述杆件滞回的物理模型。该模型可以考虑杆件的受拉屈服、受压非线性屈曲、包辛格效应及伸长效应等复杂现象。该模型不受杆件截面形式的限制,可以适用于不同截面形式的杆件,且与试验结果吻合较好。4.利用MATLAB开发了动力显式计算程序,当杆件采用理想弹塑性单元时,其计算出的结构动力响应与ANSYS基本一致,证明了程序开发的正确性;嵌入了本文所提的现象滞回模型程序和物理滞回模型程序,实现了结构的非线性屈曲分析;并对每种单元模型定义了相应的破坏准则,模拟了空间桁架结构的地震倒塌过程。5.对一真实的122m高耸输电塔结构进行了IDA分析,评估了该输电塔的抗震能力,发现该输电塔结构有较高的安全系数。

关键词：空间桁架结构滞回模型显式动力算法地震倒塌模拟 IDA分析

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低屈服点钢剪切板阻尼器滞回模型分析及应用研究

低屈服点钢剪切板阻尼器滞回模型分析及应用研究

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作者：马进哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

剪切板阻尼器是被动耗能减振装置的一种,其应用大大改善了由传统抗震设计方法造成的震后结构损坏。由于低屈服点钢(Low-Yield-Point Steel,缩写为LYP)具有屈服点低、延性好、滞回性能稳定、疲劳性能好等优点,故用其取代剪切板阻尼器核... 详细信息

剪切板阻尼器是被动耗能减振装置的一种,其应用大大改善了由传统抗震设计方法造成的震后结构损坏。由于低屈服点钢(Low-Yield-Point Steel,缩写为LYP)具有屈服点低、延性好、滞回性能稳定、疲劳性能好等优点,故用其取代剪切板阻尼器核心板的传统用钢(软钢),目前已取得较好的研究进展,初步证明了低屈服点钢剪切板阻尼器具有优越的耗能能力。为了更好地将该阻尼器应用于结构中,本文基于前人的研究成果,重点进行了低屈服点钢剪切板阻尼器的理论分析和数值模拟,并取得了较好的研究成果。本文具体的研究内容如下:(1)进行阻尼器滞回模型的理论推导。基于伪骨架曲线概念和Masing准则建立等向强化和运动强化耦合理论,考虑分别以双线性模型和Ramberg-Osgood模型为伪骨架和真骨架曲线,推导出四种耦合滞回本构解析模型。将试验得到的剪切板阻尼器材料参数代入滞回解析模型,与试验滞回曲线比较。分析结果显示:理论推导得到的耦合滞回模型可以较好地描述剪切板阻尼器的滞回性能。(2)利用大型通用有限元分析软件ABAQUS,分别建立三维精确模型及二维等代模型,循环本构模型的强化准则采用混合强化准则,输入材料性能参数进行有限元数值分析。从滞回曲线、骨架曲线、最大水平承载力、刚度退化等方面比较两种建模方法的差异,并与试验曲线进行比较。数值计算结果显示:二维等代模型可以用来模拟低屈服点钢剪切板阻尼器的滞回性能。(3)针对一个典型的9层钢框架,分别对设置有本文研究的低屈服点钢剪切板阻尼器和未设置阻尼器的框架进行弹塑性地震反应分析。用连接单元模拟阻尼器的滞回性能,考虑阻尼器安装的不同位置,采用三条典型地震动记录,考虑多遇地震和罕遇地震两种情况,分析最大层间位移和基底剪力的变化规律。分析结果显示:低屈服点钢剪切板阻尼器的减振效果卓越,并初步确定阻尼器在结构中的最佳布置方式,以期将其应用到实际的工程结构中。本文从构件和结构两个层面,初步验证了低屈服点钢剪切板阻尼器具有优越的滞回性能和减振效果,在被动耗能减振领域大有前途,值得进一步研究和应用。

关键词：低屈服点钢剪切板阻尼器滞回模型等代模型弹塑性时程分析

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方钢管混凝土构件滞回模型的数值模拟与研究

方钢管混凝土构件滞回模型的数值模拟与研究

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作者：路志浩同济大学

学位级别：硕士

该文首先在第二章研究了方钢管混凝土构件截面的极限强度问题,基于截面构限状态理论,推导了一般情况下矩形截面钢管混凝土压弯构件的构限承载力表达公式,并相应提出了简化计算方法,可供实际设计计算时参考.理论表达式及简化公式与试验... 详细信息

该文首先在第二章研究了方钢管混凝土构件截面的极限强度问题,基于截面构限状态理论,推导了一般情况下矩形截面钢管混凝土压弯构件的构限承载力表达公式,并相应提出了简化计算方法,可供实际设计计算时参考.理论表达式及简化公式与试验数据的比较表明,二者的符合程度良好,证明了导出公式的正确与合理性.要研究方钢管混凝土结构的抗震性能,有必要研究构件的荷载-侧移关系.基于第三章的截面弯矩-曲率滞回模型,该文第四章采用数值方法,将悬臂柱进行有限的分割,采用数值迭代方法,考虑了构件二阶效应的影响,提出了具体的计算方法,分析了方钢管混凝土压弯构件荷载-侧移关系,并与试验结果进行了对比,二者的吻合程度较好,进一步证明,该文第三章提出的方钢管混凝土截面变矩-曲率(M-ψ)简化滞回模型可以较好地模拟方钢管混凝土构件在侧向力作用下的力学行为,基本反映了方钢管混凝土构件的承载性能.基于简化滞回模型,该文第四章还计算了在常用情况下的方钢管混凝土柱的荷载-侧移关系,分析了方钢管混凝土构件参数如轴压比、宽厚比等对构件位移延性性能的影响.

关键词：方钢管混凝土滞回模型数值模拟极限强度宽厚比轴压比二阶效应延性

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四角钢梁柱连接的滞回模型

四角钢梁柱连接的滞回模型

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作者：沈捷攀西安建筑科技大学

学位级别：硕士

半刚性节点钢框架内填钢筋混凝土剪力墙(SRCW)混合结构融合了钢框架和剪力墙两种结构的优点,以其良好的结构性能,被认为是一种极具应用前景的新型抗震结构体系。本文对四角钢半刚性节点进行了三维非线性有限元模拟,为对SRCW混合结构进... 详细信息

半刚性节点钢框架内填钢筋混凝土剪力墙(SRCW)混合结构融合了钢框架和剪力墙两种结构的优点,以其良好的结构性能,被认为是一种极具应用前景的新型抗震结构体系。本文对四角钢半刚性节点进行了三维非线性有限元模拟,为对SRCW混合结构进行整体分析中利用旋转弹簧来模拟半刚性节点的工作性能提供理论依据。在考虑材料、几何和状态三重非线性的基础上,本文利用ANSYS程序对四角钢梁柱连接进行了循环加载分析,系统的分析了摩擦系数、螺栓预拉力、螺栓线到角钢肢背的距离、螺栓直径及级别、角钢厚度、梁高、柱翼缘厚度、钢材强度等参数对梁柱连接受力性能的影响,并得出了三折线滞回模型。本文提出的滞回模型,已经用于SRCW混合结构的有限元分析中并取得较好的计算结果,也为进一步的研究提供了基础。

关键词：高强螺栓四角钢梁柱连接滞回模型

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X形圆钢管相贯节点平面内受弯滞回模型研究

X形圆钢管相贯节点平面内受弯滞回模型研究

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作者：李克浙江工业大学

学位级别：硕士

圆钢管相贯节点是钢管结构中最常见的节点形式之一,并具有制作方便,传力方式明确等优点,故被广泛地应用于实际工程中。至今为止,国内外学者对相贯节点做出了大量的研究,其中节点的静力承载性能研究多于滞回性能研究。近二十年来,国内学... 详细信息

圆钢管相贯节点是钢管结构中最常见的节点形式之一,并具有制作方便,传力方式明确等优点,故被广泛地应用于实际工程中。至今为止,国内外学者对相贯节点做出了大量的研究,其中节点的静力承载性能研究多于滞回性能研究。近二十年来,国内学者对节点的轴向受压和平面外受弯滞回性能进行了一系列研究,但是对X形圆钢管相贯节点平面内受弯滞回模型的研究仍然较少,尤其是考虑到多个内力共同作用的平面内受弯滞回模型更加缺乏;而考虑到节点域开裂破坏的情况更是少之又少。本文采用数值分析软件Abaqus进行建模分析,研究了X形节点平面内受弯的半刚性性能和滞回性能。并利用非线性多元回归技术,建立了相应的半刚性连接模型和滞回模型。在此基础上,考虑了支、主管轴力的影响,从而构建了支、主管轴力共同作用的X形节点平面内受弯滞回模型。首先,用控制变量的方法分别研究7个几何参数（fy、D、τ、β、γ、θ、φ）对节点平面内弯矩-转角（Mi-Ψi）曲线的影响。结果表明:在主管和支管尺寸不变的情况下,支主管的非正交性（θ减小）能很大的提高节点静力承载能力。并提出可以用四参数指数函数来模拟Mi-Ψi曲线。然后,对190个X形节点进行了有限元参数化分析,提取了半刚性连接模型（即四参数指数函数模型）中的3个性能参数:kii、kip和Mip,并通过单参数分析和多元回归技术得出了这三个参数的数学表达式及kii与kip之间的联系,从而建立了四参数指数函数形式的X形节点平面内受弯的半刚性连接模型（即Mi-Ψi曲线）。将该模型与有限元分析结果进行了比较,验证了该模型具有准确性和广泛的适用性。将半刚性连接模型作为骨架曲线,并以Ramberg-Osgood曲线作为滞回模型的卸载路径,从而构建了X形节点平面内受弯的滞回模型。该模型与有限元曲线吻合较好,其骨架曲线具有表达式较简明、参数物理意义明确等优点,同时避免三折线模型在转折点处有刚度突变的情况。进一步,研究了支、主管轴力对X形节点平面内受弯性能的影响。对支、主管轴力水平不同的60组节点进行建模分析,并对性能参数Mip进行改进,最终建立支、主管轴力共同作用下的平面内受弯滞回模型。最后,基于Abaqus自带的XFEM技术,研究了裂纹扩展对节点抗弯性能的影响,并与不设裂纹的有限元分析结果和半刚性连接模型进行了对比。结果表明主管管壁越厚,裂纹扩展对节点抗弯性能的影响越明显。

关键词： X形圆钢管相贯节点平面内受弯半刚性连接模型滞回模型节点破坏裂纹扩展

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震损钢筋混凝土框架滞回模型研究

震损钢筋混凝土框架滞回模型研究

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作者：刘杰东重庆大学

学位级别：硕士

在我国,破坏性地震时有发生,导致大量房屋建筑结构的损伤破坏,但这并不意味着所有建筑结构都严重破坏或倒塌,仍有大批震损结构存在一定的残余承载力,尚具备适修性,因此对震损钢筋混凝土结构进行抗震性能评估有着重要的现实意义。震损结... 详细信息

在我国,破坏性地震时有发生,导致大量房屋建筑结构的损伤破坏,但这并不意味着所有建筑结构都严重破坏或倒塌,仍有大批震损结构存在一定的残余承载力,尚具备适修性,因此对震损钢筋混凝土结构进行抗震性能评估有着重要的现实意义。震损结构不同于新建结构,其在后续服役期内面临地震作用时,结构的强度、刚度等力学性能都已发生了退化。关于震损钢筋混凝土框架结构抗震性能评估的研究,内容较广泛,本文以钢筋混凝土框架结构为研究对象,从震损钢筋混凝土框架滞回模型的确定展开了深入分析。本文开展的主要研究工作及成果如下:①在已有研究成果的基础上,提出了震损钢筋混凝土框架滞回模型的确定思路与方法,并从美国太平洋地震工程研究中心收集了97个钢筋混凝土构件低周往复加载的试验数据。②根据97个钢筋混凝土试件低周往复加载条件下滞回曲线的数据结果,通过Park-Ang损伤指数计算公式求得97个试件处于不同损伤状态时所对应的损伤指数值,采用回归分析方法,分别给出了钢筋混凝土构件的损伤指数与强度退化系数、刚度退化系数和滞回耗能参数退化系数的拟合计算公式,在此基础上建立了基于损伤程度的钢筋混凝土框架滞回模型,并对强度退化系数预测计算公式进行了适当改进。同时,通过增加18个钢筋混凝土试件低周反复加载的试验数据结果参与回归分析,比较证明了97个试件所建立的退化系数计算公式的可靠预测性。③以Open Sees程序为平台,验证了修正的Ibarra-Medina-Krawinkler滞回退化模型的合理性。该退化模型能够很好地体现钢筋混凝土构件在反复荷载作用下强度与刚度的退化,采用该模型定义构件塑性铰进行结构动力弹塑性时程分析是合理可行的,不仅适用于完好结构,也可以依据损伤程度对构件强度、刚度和滞回耗能等参数进行折减,使之适用于震损钢筋混凝土框架结构。④采用修正的Ibarra-Medina-Krawinkler退化模型定义完好与震损钢筋混凝土构件塑性铰,针对本文提出的基于损伤程度的钢筋混凝土框架滞回模型,分别从构件的低周反复加载模拟和框架结构动力弹塑性时程分析两个方面出发,验证了模型的合理性。通过设计考虑震损和不考虑震损的对比计算模型,说明对震损钢筋混凝土框架结构进行弹塑性地震反应分析时,不能忽视地震损伤的影响。

关键词：震损结构滞回模型强度退化刚度退化抗震性能评估

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