基于能量概念的非均匀剪切层模型结构弹塑性地震位移响应分析

基于能量概念的非均匀剪切层模型结构弹塑性地震位移响应分析

一、不均匀剪切型层模型结构基于能量概念的弹塑性地震位移反应分析(论文文献综述)

潘从建[1](2021)在《全装配式预应力混凝土框架结构抗震性能研究》文中研究指明1990年代,美国研发了干式连接的预制预应力混凝土抗震结构体系(PRESSS),发布了相关技术标准,开展了部分工程实践。该体系的框架节点采用无粘结预应力筋和局部无粘结耗能钢筋混合配筋的连接构造,具有施工效率高、地震损伤轻、延性好、自复位的特点。PRESSS框架节点的干式连接构造,导致连接界面抗扭性能薄弱,而现有框架节点的抗震性能研究未考虑梁端扭矩影响;同时,针对结构整体抗震性能的振动台试验研究少,全装配楼板对该体系抗震性能的影响,也需要进一步验证。本文针对上述主要问题,进行了考虑初始扭矩作用的全装配式预应力混凝土框架梁端节点抗震性能的拟静力试验研究、框架结构整体抗震性能的振动台试验研究及相关有限元模拟分析,主要研究内容与成果如下:(1)基于全装配式预应力混凝土结构体系,系统分析了梁-柱、板-梁、柱-柱、柱-基础等相关节点构造;研究了全装配楼盖对协调多层规则框架结构整体抗侧变形的影响,提出了结构顶部楼层(结构高度80%以上)设置刚性楼板的措施。(2)完成了2组共8个不同配筋率、不同初始扭矩的框架梁端节点抗震性能的拟静力试验研究。结果表明,极限位移角下,高配筋率较中配筋率的框架梁端混凝土受拉和受压损伤增加,但损伤仍较轻;随着受弯位移角增加,界面受压区高度减小、耗能钢筋屈服,界面抗扭性能随之变弱;界面抗扭失效可发生于位移角加载和卸载状态,卸载状态下更易抗扭失效;界面抗扭失效后的扭转变形随着加载循环次数和位移角增加而累积且不可复位;小扭弯比时,极限位移角下节点的扭转变形小,对梁端受弯滞回性能不利影响微小,大扭弯比时与之相反;提高配筋率,可使节点的抗扭性能有一定改善。(3)基于初始扭矩下的框架梁端节点抗震性能拟静力试验与有限元分析、界面剪应力分布的理论计算,揭示了受压界面在弯-剪-扭耦合作用下的抗扭失效特征及受力机理,提出了梁端界面的弯-剪-扭耦合的承载力计算方法。(4)进行了1/2缩尺的三层全装配式预应力混凝土框架结构模型的模拟地震振动台试验,研究了模型在各级地震动作用下的动力特性、加速度反应、位移反应和损伤情况等。结果表明,框架柱柱脚损伤轻,框架柱端损伤位置与节点“强柱弱梁”分布规律一致;框架梁端损伤微小且可自复位;大震下,试验模型呈现混合铰屈服机制,有较好的自复位性能和满足规范要求的抗震性能;装配式楼板构造能够适应梁端转动变形的需求,且无明显残余滑移;采用顶部设置刚性楼板的全装配式框架结构具有良好的整体侧向变形协调性能。(5)基于OpenSees进行了振动台试验模型逐级地震动加载下的动力弹塑性分析。结果表明,结构的初始频率与振型、加速度响应、位移响应及结构损伤分布特征与试验结果规律较一致,结构动力弹塑性模拟分析方法较合理;各框架节点均满足“强柱弱梁”要求的有限元模型,呈现框架梁端先产生塑性铰的抗震屈服机制和框架柱地震损伤更轻的抗震性能。(6)基于节点的拟静力试验、结构模型的振动台试验和相关有限元模拟结果,提出了全装配式预应力混凝土框架结构抗震设计建议。

何晴光[2](2021)在《建筑体外辅助复位消能架的抗震性能与可靠度分析》文中进行了进一步梳理在经济快速发展的几十年里我国建设了大量城镇建筑,同期的建筑抗震相关规范也经历了几次大的修订和完善。在不同时期按不同的标准进行的设计和施工的大量建筑物,其抗震性能参差不齐,由于可持续发展的原因也不能一拆了之。还有一些建筑物因为需要改变使用功能而提高了抗震性能要求,这些都需要对既有建筑进行抗震改造。采用消能减震技术加固既有建筑可以提高既有建筑的抗震性能,是一种着眼于结构整体性能的加固方式,这种加固技术对大量采用旧规范建造的建筑也有很好的经济意义。另一方面,对在役期的既有建筑进行加固时可能造成建筑功能的中断,对使用者形成较大干扰。因以上两原因,有必要利用消能减震技术开发和研究新的抗震加固方案。本文构思了复位消能架结构体系,实现现代减震技术结合于既有建筑来提高建筑抗震性能的目标。主要的研究工作与结论如下:(1)采用有限元软件建立了不同配置方案的框架-复位消能架体系模型,以原框架为对比,研究安装黏滞耗能支撑的各模型在不同强度的地震激励下的动力响应。分析了不同模型的层间位移分布,塑性铰演变过程以及附加耗能元件与结构构件在不同阶段的工作特点。研究表明装有较多黏滞耗能支撑的复位消能架减小了约80%的地震位移响应和残余位移,以弹性支撑为主的复位消能架减小了原建筑约50%的地震位移响应和约70%的残余位移;复位消能架对控制结构变形形态有良好效果。(2)针对建筑体外施工条件或空间条件等方面的限制,提出了一种在结构最外榀外侧附加复位消能架方案;研究了一种可变摩擦耗能的自复位支撑的特点并进行了试验。将自复位摩擦耗能支撑安装于复位消能架中,建立相应的有限元模型并对其在地震作用下的响应进行了时程分析和稳态分析,通过位移响应指标发现不利激励的频率变化;以调幅谐波作为输入获取了体系在大震时的残余位移谱。研究表明,安装自复位摩擦耗能支撑的复位消能架对建筑的地震响应不利频段的带宽有减小作用,也可以减小最不利频率激励时的结构动力响应;变摩擦复位支撑在减小结构残余位移方面对比不变摩擦的支撑只有微小优势。(3)为研究复位消能架在不同高度的建筑上应用的效果以及支座形式的影响,对高度不同的复位消能架的变形特征和抗侧等效刚度进行了分析,对比了不同支座形式的复位消能架特征。推导了将体系视为并联系统时的表征刚度关系的并联特征值和体系自振周期计算公式。对不同高度的三个框架-复位消能架体系模型采用反应谱方法研究了结构内力分配和变形特征,考察了复位消能架应用于不同高度建筑时的效果。采用不同刚度特征的复位消能架应用于同一建筑物,对比刚度特征值对体系第一振型的周期、顶点位移等指标的影响,分析了复位消能架分配的剪力比变化规律。研究表明采用固支支座的复位消能架在楼层高度较高时能幅度更大地改善等效抗侧刚度,复位消能架不会明显改变原结构水平力作用下的变形形态,在建筑高度中部靠下的位置,复位消能架会分配较其它楼层更多的水平剪力。(4)将体系简化为集中质量的层剪切模型用数学分析软件MATLAB进行了编程建模,并用虚拟激励法计算了结构的线性随机响应。考虑原结构构件弹塑性的条件下对体系运动方程进行了等效线性化处理,采用状态转移方法对结构响应过程在时间轴进行离散化后,利用虚拟激励法计算了结构遭遇相当于大震强度的随机激励时的响应。分析结果表明,虽然大震作用时复位消能架不能延迟结构的峰值响应,复位消能架可使结构随机激励下的线弹性地震均方值响应降低约80%,可使结构弹塑性层间响应标准差降低约50%。(5)用Open See S和MATLAB混合编程,采用两步预测双边差分方法对广义概率密度演化方程求解,研究了框架-复位消能架体系的非平稳随机地震激励下的结构响应特征,绘制了位移响应的概率密度演化曲面,分析了随机激励条件下的体系减震效果。采用拟合天然近场地震动的方法对体系输入具备速度脉冲特点的人工地震动信号,研究了体系在近场地震动时的结构失效概率。研究结果表明,非平稳的随机地震激励作用下,结构响应呈现出明显的非平稳性,但结构的强响应时间区段的开始时刻比激励的峰值时间会滞后一点;在非平稳近断层地震激励时,结构失效概率会有明显增加,复位消能架中合理增加消能装置配置数量是一种有效提高结构可靠度的途径。

罗兰芳[3](2020)在《地基土—结构—设备体系振动台试验研究与能量反应分析》文中研究表明建筑结构使用功能需求的增长促使其内部设备等非结构构件大量涌现,建筑结构本身与其内部设备形成了结构-设备耦合体系。对于结构-设备耦合体系的研究多基于刚性地基的假定,而真实地基情况与计算假设之间的差异可能导致结构-设备体系设计出现不合理、乃至不安全的情形。一方面,地基相对柔性可引起上部结构-设备体系动力特性的改变,另一方面,由于地基无限性导致的振动能量远处逸散效应将进一步改变上部结构-设备体系的地震反应机理,因此将地基土、结构、设备三者联合分析更能反映真实情形。然而,由于地基土-结构-设备体系规模庞大性及内部相互作用复杂性,尚缺乏高效的整体体系地震反应计算方法,而试验研究成果更是匮乏。有鉴于此,本文针对地基土-结构-设备体系研究中所涉及的地基土能量逸散效应的模拟、体系振动台试验方法进行了研究,并对体系抗震设计能量法所涉及的基本问题进行探索,研究了考虑土-结构相互作用情况下结构-设备体系能量反应的计算理论,分析了结构-设备体系在真实地基条件下的地震能量输入和能量耗散机理。主要研究内容和成果概述如下:1.提出了模拟远场地基土无限域能量逸散效应的模态综合-阻尼抽取联合法。研究了模态综合法与阻尼抽取法联合应用于远场地基土模拟的相关理论,推导了联合法模拟远场地基土有限元时域模型的计算表达式。以有限元软件ANSYS与编程软件MATLAB联合应用实现模拟远场地基土有限元模型的前处理,并以Simulink状态空间方法实现模拟远场地基土模型的计算。基于算例分析对所提出方法的可靠性进行验证,算例结果表明:所提出的模拟远场地基土能量逸散的模态综合-阻尼抽取联合法计算效率高且不失精度。2.提出了地基土-结构-设备体系基于分枝模态方法的实时耦联振动台试验方法。推导了地基土-结构-设备体系运动方程并变换使得结构-设备体系与地基土之间相互作用以耦合项荷载形式出现,进而可实现结构-设备体系试验子结构与地基土数值子结构之间的数据交互。对单向加载振动台装置上地基土转动效应的模拟进行研究,将地基土转动效应以等效荷载方法模拟进而提出了整体体系的实时耦联振动台试验方法。对数值子结构地基土模型的实施进行研究,并对其应用于实时耦联试验的可行性进行论证,结果表明:本文提出的缩减地基土模型参与地基土-结构-设备体系实时耦联试验满足数据交互时效要求且具有较高的精度。3.提出了考虑地基土影响的复杂相互作用体系中结构-设备体系能量反应计算方法,研究了地基土线性阶段和局部非线性阶段的结构-设备体系能量反应计算理论,并解决了相关能量反应自编程序的计算实现。考虑了结构与设备之间存在连接装置的情形,得到了考虑地基土影响的结构、连接装置与设备各自的能量反应计算方程。提出了实时能量概念并开发了Simulink实时能量反应输出模块。对高层框架结构-设备体系能量反应进行MATLAB自编程序计算实现,为获知结构-设备体系真实的能量需求与耗散机理奠定基础。4.实现了结构-设备体系与地基土-结构-设备体系实时耦联振动台试验,并对基于分枝模态方法的实时耦联振动台试验方法的可靠性进行了验证。基于试验结果分析了连接装置参数以及地基土对结构-设备体系能量反应的影响规律。结果表明:与刚性连接装置相比,采用柔性连接装置对降低结构输入能和滞回耗能占比有利;连接装置参数对设备输入能及其分配影响规律与地震动特性相关。考虑地基土影响后,结构与设备输入能呈相对于刚性地基时降低的状态;且结构与设备输入能分配特性以及连接装置参数对结构和设备能量反应影响的规律改变。刚性地基假定的结构-设备体系能量反应计算结果存在较大误差。5.对局部非线性地基土-结构-设备体系计算方法进行研究,提出了借助不同软件计算优势为特点的地基土-结构-设备体系ANSYS-MATLAB数值交互分析方法,开发了相应的ANSYS-MATLAB交互分析平台,并对交互分析方法的可靠性进行了验证。基于交互分析平台研究了大震阶段地基土对不同参数连接装置的结构-设备体系能量反应的影响规律,结果表明:地基土进入局部非线性阶段后对结构与设备输入能的减小作用有所削弱,同时,局部非线性地基土对结构-设备体系能量反应影响规律与线性地基土假设时的情况有所不同。因此,有必要考虑地基土非线性因素对结构-设备体系能量反应的影响。6.开展了地基土-高层框架结构-设备体系能量反应分析,对结构-设备体系抗震设计能量法中结构与设备输入能、能量耗散机理以及性能协调手段等基本问题进行研究。分析了连接装置参数以及地基土对结构与设备输入能、能量分配和耗能机制的影响规律。结果表明:采用柔性连接装置可减小结构向设备的能量传递,当设备与柔性连接装置构成的设备子体系与结构基频接近1.0时结构输入能明显降低;采用柔性连接装置有利于设备内部能量合理分配,对减小设备反应有利,当柔性连接装置的设备子体系与结构基频接近1.0时,结构与设备可互动减震;刚性地基假定的结果高估了结构与设备输入能,考虑地基土影响后结构与设备输入能最大降幅可至50%;刚性地基假定的结构与设备输入能分配特性存在误差,且结构楼层滞回耗能分布与真实地基条件下不同;考虑地基土影响后连接装置对结构能量反应影响规律与刚性地基时的结果差异明显,且柔性连接装置对设备有利作用削弱。在结构-设备体系抗震设计能量法研究中有必要考虑地基土的影响。

赵晴[4](2020)在《地震动成分组成对结构响应和失效特征的影响规律》文中指出地震动选择是结构抗震的一个核心内容。地震动的不确定性,是结构抗震性能设计不定性的一个重要内容。认识地震波各成份及不同组合对结构响应的影响及其主导因素,对于工程设计选择恰当地震波具有重要意义。所以,整理清楚地震动中对结构失效过程和响应特征起控制作用的主要因素,对结构抗震设计十分重要。基于此,本文将从地震动组成成份及其对结构失效演化特征和结构弹塑性位移响应的影响出发,研究地震动中对结构失效以及弹塑性位移起关键作用的因素。建立了分析地震动作用诱发结构失效的数值分析模型,计算了地震动作用下结构弹塑性位移响应特征和结构失效过程。基于EL Centro NS 1940、Taft和Whitter三种典型地震动作用的计算,分析了不同地震动作用下导致的结构失效过程的不同。基于地震动成份的分解与重新合成及其导致结构失效过程的数值计算,表明了地震动各简谐分量及不同合成方式对于结构失效过程的影响规律。结果表明,地震动对于结构的失效的影响特征主要体现在结构构件塑性铰出现位置,数量和塑性发展程度上。频率在自振频率之前的简谐分量会使结构完全失效,高频率简谐分量作用下,结构构件没有进入塑性发展。合成分量对结构失效演化过程的结果表明,振幅较大的简谐分量成分对结构塑性铰的发展起主导作用,而其它分量主导着结构塑性铰发展顺序。存在简谐分量与EL Centro地震动作用下塑性铰的分布和发展顺序接近,但是对塑性铰的数量和发展程度上没有明显作用。对比分析了地震动简谐分量、不同合成结果对结构弹性和弹塑性位移响应的影响规律。结果表明,对于简谐分量来说,结构弹性位移主要受频率的影响。简谐分量作用下结构弹性薄弱楼层位置与地震动弹性薄弱楼层位置相同。而对于合成分量来说,其振幅是影响结构弹性位移响应的关键因素。振幅较大的简谐分量在合成分量中对结构弹性和弹塑性层位移和层间位移的分布起主导作用。振幅最大的简谐分量影响地震动弹塑性最大层位移和层间位移的大小、薄弱楼层的位置,但地震动作用下弹塑性最大层间位移出现时刻与简谐分量组成特征无明显关系。

陈亮[5](2019)在《基于预期损伤的高层结构大震设计方法研究》文中研究表明现阶段我国抗震设计规范中“大震不倒”的抗震设防目标是基于抗震概念设计,并通过结构薄弱楼层的弹塑性变形验算来实现的。这种抗震设计方法仅仅通过薄弱层变形验算来被动把控结构的大震性态,无法体现结构地震失效模式的合理与否,难以确保大震作用下结构合理失效模式的形成。所以亟需发展一种基于失效模式的大震设计方法,依据结构预期失效过程中的损伤性能进行大震性态设计,实现结构合理地震失效模式的主动调控。为此,本文在确定结构合理地震失效模式的基础上,通过结构预期损伤的反演得到构件预期损伤,并将构件预期损伤引入到结构的非线性抗震设计中来落实构件层次的大震设计,从而为实现结构合理地震失效模式的主动调控提供新方法。具体研究内容如下:以高层结构的地震失效模式为出发点,针对不同的地震失效模式,通过分析对比各类构件损伤的演化过程,揭示了结构的损伤分布、损伤顺序和损伤程度的变化规律。在此基础上通过构件损伤加权计算得到构件整体损伤,同时结合结构的抗震概念,对比分析了各类构件的损伤相对关系,并基于构件损伤相对关系进行了结构合理地震失效模式的研究,明确了各类构件损伤相对关系对结构地震失效模式的影响,确定了结构的合理地震失效模式。基于结构的合理地震失效模式,进行了结构预期损伤反演设计的研究。分析了竖向构件轴压比、框架梁柱线刚度比、核心筒整体系数及柱墙轴压比比值对各类构件的损伤相对关系和楼层损伤分布模式的影响,并通过量化分析选取了合理的控制指标。在此基础上通过结构层次与构件层次的损伤加权关系,提出了通过结构预期损伤反演构件预期损伤的设计原理,并结合构件损伤相对关系和楼层损伤分布模式对损伤加权关系的影响,提出了结构预期损伤反演的设计公式,给出了具体的反演设计流程,落实了结构预期损伤到构件预期损伤的反演设计。基于构件的预期损伤,进行了构件层次的大震设计研究。基于结构损伤对地震内力需求折减的影响,给出了构件预期损伤与地震内力需求折减的量化关系,落实了基于构件预期损伤的非线性内力需求设计。通过对比分析构件破坏模式对其非线性受力性能退化的影响,阐明了构件非线性受力性能退化的主要影响因素和相应的控制参数,并基于控制参数的量化分析,明确了构件损伤程度和非线性受力性能退化的量化关系,最终通过构件的非线性受力性能的设计落实了构件层次的大震设计,建立了基于预期损伤的大震设计方法,实现了结构合理地震失效模式的主动调控。为验证本文大震设计方法的有效性,进行了模拟地震振动台试验研究。分别按规范和本文大震设计方法设计了两栋框架核心筒结构模型,采用三条地震波21种试验工况来进行模拟地震振动台试验。通过对比分析结构模型的损伤分布特点和各类构件的损伤相对关系,系统论证了本文提出的大震设计方法可以实现结构地震失效模式的主动调控,有效地落实了构件层次的大震设计,确保了大震作用下结构合理地震失效模式的形成;并进一步地对比分析了结构加速度响应、层间位移角、结构周期、阻尼比、结构层间剪力等,验证了本文提出的大震设计方法可以改善和强化结构的整体抗震性能,体现了本文大震设计方法的有效性和优越性。

刘鹏远[6](2019)在《高层主次结构体系力学性能及地震失效模式研究》文中提出主次结构体系是由提供主要承重能力及抗侧能力的主结构与仅承担自身荷载的次结构组成,并能高效协同工作的一种新型结构体系。新型主次结构中构件类别多、功能属性复杂,其力学特性、屈服失效机理及失效模式优化等方面与常规结构体系存在显着差异,常规结构的抗震设计概念对其并不完全适用,限制了该新型结构体系的推广应用。因此,有必要在分析该结构体系受力特点的基础上,确定合理地震失效模式,并给出实现合理地震失效模式的主动调控方法及手段,为主次结构体系抗震性能设计提供理论方法和依据。本文从主次结构的受力特点、刚度形成机制、地震失效模式、抗震概念、支撑优化设计及结构失效模式调控方法等方面展开研究。论文主要研究工作如下:在受力特点方面,考虑主次结构中构件类别与功能属性的差异,从结构构成及传力角度出发,探讨并给出了主次结构力学概念。通过数值模拟研究了主次结构的受力特点及变形规律,明确了支撑布置形式、连接形式以及次柱连接形式等因素对主次结构受力及变形的影响,揭示了主次结构显着的二级受力特点及次结构内力的周期性与可复制性。在刚度形成机制方面,通过变参数分析,探讨了影响主次结构抗侧刚度的主要力学参数,揭示了主次结构刚度形成机制,并推导给出了主次结构模块抗弯、抗剪刚度计算方法及结构侧向位移简化计算方法。基于主次结构力学概念及刚度形成机制,规划了主次结构的合理地震失效模式。通过对典型主次结构模型进行弹塑性分析,重点关注构件截面参数变化对构件屈服顺序的影响规律,验证并明确了主次结构的合理构件屈服顺序。研究了外筒构件塑性分布特征及内外筒间内力分配过程,阐明了内外筒内力重分配特性及结构多道抗震防线,进而提出支撑的退出工作是实现结构多道抗震防线的关键。研究了各类构件参数变化对抗侧刚度及耗能的影响,确立了结构抗侧刚度关键构件和塑性耗能主要构件,给出了主次结构体系的抗震概念。基于主次结构合理地震失效模式,确立了实现合理失效模式的拉压可退化支撑优化原则,并基于局部部件屈曲原理,提出了退化可控支撑设计概念。通过分析退化可控支撑的受力机理,给出了退化可控支撑的简化本构模型。基于本设计概念明确了一种退化可控支撑构造形式,并通过拟静力试验研究,论证了退化可控支撑核心板厚度、初始挠度及材料等参数对支撑承载力退化特性及耗能能力的影响,验证了退化可控支撑构造的合理性,揭示了退化可控支撑的破坏机理及其力学特性可调控机制。基于退化可控支撑力学特性的可调控特点,通过动力弹塑性分析,阐明了退化可控支撑对结构塑性发展过程、结构地震动输入及关键构件破坏模式的影响,揭示了基于退化可控支撑的主次结构地震失效模式调控机理。通过主动调整退化可控支撑屈曲临界荷载及屈曲后承载力,分析并明确了其参数调整对主次结构失效模式的调节规律与效果。最终,以实现主次结构合理地震失效模式为目标,提出了基于退化可控支撑的主次结构地震失效模式调控方法,并通过典型工程应用验证了本文失效模式调控方法的有效性,为主次结构大震设计及合理地震失效模式的调控实现提供了方法和依据。

庾东[7](2019)在《超高层钢框架及其附加体系抗震性能对比分析》文中研究表明纯钢框架抗侧刚度较小,在强震作用下易形成层破坏机制导致结构倒塌,通常是通过增加附加结构增强结构整体的抗侧刚度。本文主要以三个主体用钢量不同,不同首层剪重比(CB)的纯钢框架为初始模型,通过三者主体用钢量之差建立附加固定形式的桁架,附加固定形式桁架柱脚分别刚接和铰接,一共建立9个模型,通过静力推覆分析和动力时程分析探讨不同参量变化对超高层钢框架结构的影响。静力弹塑性分析时分析模型塑性铰的出铰顺序、层剪力和层间位移,结果表明:对于CB值不同(1)(2)(3)模型,CB值不同对塑性铰分布没有显着影响,CB值越大,模型所受层剪力也越大,但层间位移相对小。同等的重量模型对比发现,纯钢框架加附加固定形式桁架后能改善变形集中,但结构的强度降低。塑性铰的分布有所改善,各层分散,主体结构的耗能能力提高,底部层间位移减小。柱脚形式对结构层剪力、层间位移、塑性铰分布影响不明显。动力时程分析对模型输入2组地震波,考察结构在设防烈度地震和罕遇地震时的动力响应。分析模型的层剪力,层间位移,残余变形,结构层弹塑性变形能量,构件的塑性变形能量。结果表明:1.CB值不同的纯钢框架(1)(2)(3)模型,CB值越小,模型各层所受层剪力也越小,但层间位移相对大、残余变形受地震波影响大,CB值的不同对结构残余变形、结构层弹塑性变形能量、构件的塑性变形能量影响不明显。2.相同重量下纯钢框架所受层剪力大于纯钢框架加附加固定形式的桁架,通过对层间位移,残余变形、结构层弹塑性能量、构件塑性总能量的大小对比分析发现,纯钢框架加附加固定形式的桁架抗震性能的优劣,跟主体结构和附加体系结构的重量的布置有关。3.对于柱脚形式不同3组模型,柱脚形式的不同对层剪力和层间位移无明显影响,但对模型的残余变形影响大,对结构层弹塑性变形能量和构件的塑性变形能量主要影响在首层,其余层影响不明显。

朱立华[8](2019)在《新型格栅式摩擦阻尼器减震结构的试验与理论研究》文中研究表明强震下因薄弱层失效机制导致的结构破坏或倒塌对生命财产安全构成极大的威胁,以往研究中给出了一些将不利失效机制转化成整体失效机制的对策。消能减震装置具有对结构体系改变小、适用范围广等特点,为不利失效机制的转化提供了一种方法,其中,摩擦型阻尼器通过摩擦耗能来减小结构薄弱部位的地震响应,但存在屈服后刚度不足的问题,小震下可为结构提供足够的刚度,当阻尼器发生相对滑动后,屈服后刚度骤减,这对强震下薄弱层失效机制控制十分不利。如何改善摩擦阻尼器的屈服后刚度以及刚度改善后对薄弱层失效机制的影响是需要解决的两个主要问题。基于用硬化行为补偿屈服后刚度的思想,本文研发了一种带有屈服后硬化刚度的新型格栅式摩擦型阻尼器(Lattice-Shaped Friction Devices,简称LSFD),从构造原理上解释了屈服后硬化刚度的产生机理;为研究屈服后硬化刚度对结构薄弱层的影响,开展了相关的性能试验和理论研究。此外,针对以往减震结构能量设计方法假定主体结构弹性与实际不符且经济性较差的问题,提出了考虑结构损伤的消能减震结构能量设计方法。具体如下:(1)对带有屈服后硬化刚度的LSFD开展了性能试验研究。综合考虑阻尼器竖杆的几何非线性、摩擦耗能机制和加工精度等影响,推导了阻尼器出力计算公式。开展了黄铜和无石棉有机物两种摩擦材料的拟静力试验,分析了两种材料的滞回特性以及摩擦系数与扭矩系数比的变化规律并给出了系数比的建议值。通过格栅式摩擦型阻尼器耗能单元(Lattice-Shaped FrictionUnit,简称LSFU)的拟静力试验分析了阻尼器的滞回性能,结果表明,研发的阻尼器具有屈服后刚度硬化行为和多阶段耗能特性,试验结果与计算公式结果趋势基本一致。(2)设计了带有薄弱层的两层钢框架结构,开展了装有LSFD减震结构、普通摩擦耗能支撑(Friction Brace Damper,简称FBD)减震结构和无控结构的振动台试验,分析了 FBD屈服后刚度不足对带有薄弱层结构抗震性能的影响,重点研究了 LSFD的屈服后硬化刚度对薄弱层失效机制的控制效果。研究表明:中小震下两种减震结构控制效果差别不大,大震下装有LSFD减震结构的层间位移角分布更为均匀,能够有效控制结构薄弱层失效,而装有FBD减震结构的变形集中现象严重,对薄弱层抑制效果较差。(3)对LSFU和减震结构开展了数值模拟研究。建立了拟静力试验中LSFU的实体单元模型和简化模型,两种数值模拟方法的计算精度和计算效率对比结果表明,实体单元模型与试验结果拟合效果好,计算精度高,但计算效率低;而简化模型可模拟LSFD的屈服后硬化刚度,在计算成本和计算效率方面具有明显的优势。对振动台试验的LSFD减震结构模型和无控结构模型分别数值模拟,结果表明简化模型与试验结果拟合效果较好,可用于减震结构性能分析。以10层钢框架结构为例,用LSFD进行了加固设计,并与装有FBD减震结构和无控结构对比分析,证明了简化模型的实用性以及LSFD对薄弱层结构具有抑制作用,与试验结论一致。(4)针对带有屈服后硬化刚度滞回型阻尼器的减震结构,提出了基于位移的抗震设计改进方法。在总结该类阻尼器特点的基础上,建议了通用的滞回模型并定义了两个主要控制参数。提出了将减震结构的附加阻尼比转化为等效屈服强度的位移改进方法并给出了等效屈服强度的分配原则。对8层钢筋混凝土框架结构进行加固设计并对比了在三种地震水平下有控和无控结构的地震反应,证明了该方法的有效性。(5)基于主-从分布的滞回能量分配原则,开展了一种考虑主结构损伤的消能减震结构能量设计方法研究,该方法结合预期的主结构损伤程度,通过延性系数构建了损伤指数与等效阻尼比的关系并给出了设计流程,分别对采用该方法建立的模型和采用主结构弹性方法建立的模型进行了时程对比分析,结果表明该方法减少了迭代次数,求解过程简单,较好地实现了性能化抗震设计目标。

凌霄霄[9](2018)在《基于结构能量破坏准则的阻尼器和屈曲约束支撑的混合优化布置研究》文中指出目前,消能减震结构的优化设计研究集中于对单一减震元件的优化布置上,阻尼器和屈曲约束支撑都是常用的耗能元件,阻尼器对结构变形的控制要明显弱于屈曲约束支撑,但其减震作用强于屈曲约束支撑,同时速度型阻尼器在结构变形最大时阻尼力为零,不对结构产生附加作用力,若能将二者混合布置在结构中,由于二者性能互补,可显着提高结构抗震性能,并且节省造价。混合布置在实际工程项目中已广泛应用,但相关优化算法研究较少,本文针对阻尼器和屈曲约束支撑在结构中的混合布置展开研究,主要研究内容和成果如下:首先,为简化目标函数,基于拉氏变换对结构运动方程的解析解进行了改进,改进解扩大了解析解的适用范围,减少了求解计算量,实现了解析解通解和特解部分的拆分。随后,对通解、简谐荷载和三次样条曲线拟合的地震荷载作用下的特解进行了推导,对全解中未知系数的确定和广义特征值问题的简化求解方法做出了说明。选用了两个结构动力响应求解问题验证了其正确性。利用文中地震荷载作用下的改进解析解,无需求解结构响应的解析表达式,可通过迭代运算实现结构的解析时程计算,节省了计算成本。其次,依据基于能量的结构破坏准则,提出了结构中阻尼器和屈曲约束支撑混合布置优化的思路,推导了目标函数,利用改进解析解对目标函数进行了简化,得到最终的优化目标。选用了恰当的分析模型,形成了阻尼器和屈曲约束支撑混合布置优化的设计流程。最后,为检验本文方法的优化效果,对工程中阻尼器的布置和某超限图书馆中阻尼器和屈曲约束支撑的混合布置进行了优化计算,可由一次优化计算实现阻尼器、屈曲约束支撑的全部布置,省时省力。相对于原设计中以减小层间位移角为目标的优化方法,利用该方法进行优化后,地震波对结构的能量输入更小,柱的非线性耗能变小,而梁的非线性耗能增加,使结构更符合强柱弱梁的原则;在耗能的分配上,梁和阻尼器、屈曲约束支撑等耗能元件的耗能占比显着增加,有效减轻了结构主体的破坏程度,凸显了多道设防的理念,层间位移角、基底剪力也相应减小。这为阻尼器和屈曲约束支撑混合布置优化设计提供了理论支撑和实践指导。

王天成[10](2018)在《高层普通钢框架与屈曲约束支撑钢框架抗震性能对比研究》文中研究指明钢结构具有强度高、塑性韧性好、自重轻、抗震性能良好等特点,是一种较为理想的结构体系。然而,普通抗弯钢框架结构体系抗侧刚度较小,在强震作用下易形成层破坏机制,其破坏后果严重。为将水平荷载作用下结构层间位移控制在规范规定限值内,普通抗弯框架结构体系采用增大柱梁构件截面尺寸以提高结构侧向刚度,但该方法经济性较差,且不符合钢结构“延性设计”的理念。因而,基于普通抗弯框架结构体系进一步发展形成了支撑-框架结构等抗震结构体系。屈曲约束支撑钢框架通过在主体框架的层间增设竖向支撑构件而成,支撑构件在框架中承担部分水平剪力,并在地震作用下吸收大量地震能量,从而有效保护主体框架,并控制结构的水平侧移幅值,可有效解决普通钢框架抗侧刚度较小的缺陷。本文根据框架强度判别指标首层剪重比(CB)设计了3组20层普通抗弯钢框架和3组20层增设屈曲约束支撑的钢框架,为考察高层钢框架P-Δ效应显着造成的影响,本文以是否考虑P-Δ效应作为研究参量之一。利用非线性分析软件CLAP对各模型进行静力推覆分析,考察不同CB值、是否考虑P-Δ效应等对两类框架体系抗震性能的影响。通过CLAP软件对各模型分别进行常遇地震、设防地震及罕遇地震作用下的动力时程分析,对比两类抗侧力结构体系在同条件下的层剪力、层间位移、弹塑性能量等分布规律,并对支撑构件滞回曲线进行分析,评价本文支撑布置方案对提高抗震性能的效果。基于能量平衡原理探讨高层钢框架楼层及各构件的损伤分布机理。另外,基于以往质点体系研究成果,对比分析了先前质点体系结论与本文高层钢框架结构受P-Δ效应影响程度评价公式的可靠度。对比两类抗侧力结构体系,结果表明:两类结构体系的CB值越大,柱的抗侧刚度越大,其底部变形集中越缓和,薄弱层位置越不明显,抗震性能越好。增设支撑可明显改善层损伤集中趋势,减小最大层间位移角,支撑对改善顶部层层间位移效果尤为明显。另外,普通抗弯钢框架在罕遇地震作用下受P-Δ效应影响较为明显,忽略P-Δ效应可能会过大地评估框架的抗侧刚度,造成设计不安全;相反地,屈曲约束支撑钢框架P-Δ效应造成的刚度退化不明显,其抗震性能得到大幅提高且具有良好的经济效益。

二、不均匀剪切型层模型结构基于能量概念的弹塑性地震位移反应分析(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、不均匀剪切型层模型结构基于能量概念的弹塑性地震位移反应分析(论文提纲范文)

(1)全装配式预应力混凝土框架结构抗震性能研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究综述
        1.2.1 装配式预应力混凝土框架结构抗震性能研究
        1.2.2 钢筋混凝土连接界面抗剪要素与受剪承载力计算
    1.3 本文的研究意义
    1.4 本文的研究目标
    1.5 本文的研究内容与方法
第2章 全装配式预应力混凝土框架结构体系与分析
    2.1 框架结构体系和节点构造
        2.1.1 结构体系
        2.1.2 节点构造
    2.2 顶部楼层刚性隔板对多层框架结构抗侧变形协调影响的分析
        2.2.1 基本原理
        2.2.2 模型对比分析
    2.3 本章小结
第3章 初始扭矩下框架梁端节点抗震性能拟静力试验研究
    3.1 框架梁端的扭矩及抗扭要素
        3.1.1 框架梁端扭矩水平
        3.1.2 梁端界面抗扭要素
    3.2 试验设计
        3.2.1 试件研究参数与分组
        3.2.2 试件加工
        3.2.3 试验装置
        3.2.4 试验加载机制
        3.2.5 试验测试方案
    3.3 试验结果与分析
        3.3.1 试验现象及分析
        3.3.2 梁端界面裂缝宽度-位移角曲线
        3.3.3 梁端耗能钢筋应变-位移角曲线
        3.3.4 梁端梁顶和梁底混凝土应变-位移角曲线
        3.3.5 梁端扭转变形-位移角曲线
        3.3.6 预应力钢绞线轴力-位移角曲线
        3.3.7 竖向力-位移角曲线
        3.3.8 刚度退化曲线
        3.3.9 等效粘滞阻尼系数-位移角曲线
    3.4 本章小结
第4章 初始扭矩下框架梁端节点的力学性能计算分析
    4.1 摩擦抗剪和摩擦抗扭的有限元模拟分析
    4.2 耗能钢筋销栓抗剪的有限元模拟分析
    4.3 基于Abaqus的节点试件力学性能有限元模拟分析
        4.3.1 有限元模型信息
        4.3.2 模拟分析结果
    4.4 基于OpenSees的节点试件抗震性能有限元模拟分析
        4.4.1 有限元模型信息
        4.4.2 模拟分析结果
    4.5 界面在剪力和扭矩下的剪应力计算
        4.5.1 扭矩下界面无剪切滑移的剪应力计算
        4.5.2 扭矩下界面有剪切滑移的剪应力计算
        4.5.3 剪力和扭矩下界面无剪切滑移的剪应力计算
        4.5.4 剪力和扭矩下界面有剪切滑移的剪应力计算
    4.6 梁端界面弯-剪-扭相互影响的机理
        4.6.1 初始扭矩下梁端抗震性能拟静力试验的界面受力过程机理
        4.6.2 相关因素对梁端界面弯-剪-扭耦合下受力性能的影响
    4.7 框架梁端界面弯-剪-扭耦合承载力计算
        4.7.1 框架梁端界面受弯承载力计算
        4.7.2 框架梁端界面剪-扭耦合的承载力计算
    4.8 本章小结
第5章 框架结构抗震性能振动台试验研究
    5.1 试验研究内容
    5.2 试验设计
        5.2.1 原型概况
        5.2.2 模型设计
        5.2.3 试验地震波
        5.2.4 试验工况
        5.2.5 试验测试方案
    5.3 试验结果与分析
        5.3.1 试验现象及损伤分析
        5.3.2 试验结果及分析
    5.4 本章小结
第6章 基于Open Sees的振动台试验模型抗震性能模拟分析
    6.1 振动台试验模型的动力弹塑性分析
        6.1.1 试验模型的有限元模型
        6.1.2 动力弹塑性分析结果
    6.2 本章小结
第7章 全装配式预应力混凝土框架结构抗震设计若干建议
    7.1 楼盖体系与构造设计
    7.2 初始扭矩下框架梁端界面弯-剪-扭耦合承载力设计方法
        7.2.1 框架梁端界面受弯承载力计算
        7.2.2 极限位移状态梁端界面剪-扭耦合承载力计算
        7.2.3 框架梁端界面抗扭设计建议
    7.3 框架结构整体抗震设计若干建议
    7.4 本章小结
第8章 结论与展望
    8.1 结论
    8.2 展望
参考文献
附录
    附录1 初始扭矩下全装配式预应力混凝土框架梁端节点抗震性能拟静力试验试件加工详图
    附录2 三层全装配式预应力混凝土框架振动台试验模型加工详图
    附录3 三层全装配式预应力混凝土框架振动台试验模型测点布置
攻读学位期间取得的学术成果
致谢

(2)建筑体外辅助复位消能架的抗震性能与可靠度分析(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 建筑抗震减震加固技术发展
        1.2.1 传统抗震加固方法
        1.2.2 消能减震技术
        1.2.3 消能减震技术加固建筑的工程应用
    1.3 复位结构与装置研究状况
        1.3.1 复位结构体系的研究
        1.3.2 复位装置的研究
    1.4 结构随机地震响应与结构抗震可靠度
        1.4.1 地震动的随机性
        1.4.2 结构随机地震响应
        1.4.3 结构抗震可靠度数值分析方法
    1.5 本文主要研究内容
第二章 黏滞耗能的复位消能架体系动力弹塑性分析
    2.1 体系构造
    2.2 结构分析模型
        2.2.1 结构模型基本信息
        2.2.2 主体结构单元信息
        2.2.3 复位消能架支撑单元参数
    2.3 原结构模型的性能评价与加固目标
    2.4 结构地震动力反应计算
        2.4.1 地震动输入
        2.4.2 体系非线性动力反应求解
    2.5 体系抗震性能分析
        2.5.1 结构位移地震响应分析
        2.5.2 塑性铰的产生与发展过程
        2.5.3 体系附加黏滞阻尼耗能与残余变形分析
    2.6 本章小结
第三章 安装SCF支撑的复位消能架体系抗震性能
    3.1 自复位摩擦耗能支撑
    3.2 自复位变摩擦耗能支撑
        3.2.1 自复位变摩擦耗能支撑的构造
        3.2.2 自复位变摩擦耗能支撑的工作原理
        3.2.3 自复位变摩擦耗能支撑变摩擦力学模型
        3.2.4 自复位变摩擦耗能支撑试件的测试结果
        3.2.5 支撑特点的对比
    3.3 安装SCF支撑的建筑体外辅助复位消能架体系动力分析
        3.3.1 结构分析模型
        3.3.2 动力时程分析
        3.3.3 有限元模型稳态响应数值分析
        3.3.4 基于调幅谐波分析的残余位移谱
    3.4 本章小结
第四章 体外辅助复位消能架的并联特征分析
    4.1 复位消能架部分的静力抗侧特征
        4.1.1 对比模型
        4.1.2 复位消能架的抗侧变形特征
        4.1.3 支座形式对抗侧刚度的影响
    4.2 辅助复位消能架并联关系分析
        4.2.1 辅助复位消能架并联体系简图
        4.2.2 辅助复位消能架并联指标计算
    4.3 不同高度的复位消能架体系并联特征
        4.3.1 算例信息
        4.3.2 建筑与复位消能架并联体系剪力分配
        4.3.3 建筑配置复位消能架后的变形特征
        4.3.4 连杆剪力分布规律
    4.4 并联特征值对体系内力和变形的影响
    4.5 本章小结
第五章 复位消能架体系地震动随机响应
    5.1 虚拟激励法与实振型分解法的理论对比
    5.2 随机地震激励下复位消能架体系的线性响应求解
        5.2.1 运动方程
        5.2.2 随机地震动模型
        5.2.3 求解响应功率谱
        5.2.4 算例分析
    5.3 强震下体系非线性地震随机响应
        5.3.1 振动方程的线性化
        5.3.2 振动过程离散化
        5.3.3 激励信号的非平稳处理
        5.3.4 数值分析
    5.4 本章小结
第六章 基于概率密度演化的复位消能架体系可靠度
    6.1 广义概率密度演化理论及数值解法
        6.1.1 广义概率密度演化理论
        6.1.2 广义概率密度演化理论数值解法
        6.1.3 结构体系非平稳随机响应
        6.1.4 可靠度评价
    6.2 近断层地震动作用下的体系可靠度分析
        6.2.1 近断层地震动随机输入模型
        6.2.2 模拟近断层随机地震动的反应谱
        6.2.3 结构可靠度分析
        6.2.4 数值模拟分析
    6.3 本章小结
结论和展望
    结论
    展望
参考文献
致谢
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文及成果
附录 B 已授权发明专利

(3)地基土—结构—设备体系振动台试验研究与能量反应分析(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 结构-设备耦合作用研究现状
        1.2.1 结构-设备体系理论研究
        1.2.2 结构-设备体系试验研究
        1.2.3 结构-设备体系连接效应研究
    1.3 土-结构相互作用研究现状
        1.3.1 土-结构相互作用理论研究
        1.3.2 考虑非结构因素的土-结构相互作用试验研究
    1.4 抗震设计能量法研究现状
        1.4.1 能量反应方程
        1.4.2 能量反应研究现状
    1.5 现阶段研究亟需解决的问题
    1.6 本文的主要研究内容和创新点
第2章 远场地基土能量逸散的模拟方法研究
    2.1 引言
    2.2 模拟远场地基土能量逸散的CMS-DSE联合法
    2.3 CMS-DSE联合法模拟远场地基土有限元模型的建立与计算
        2.3.1 CMS-DSE联合法有限元模型的建立
        2.3.2 CMS-DSE联合法有限元模型计算的状态空间法
    2.4 算例分析
    2.5 本章小结
第3章 地基土-结构-设备体系实时耦联振动台试验设计
    3.1 引言
    3.2 试验方案及子结构划分
    3.3 试验子结构模型设计
        3.3.1 试验模型相似比
        3.3.2 结构模型
        3.3.3 设备模型
        3.3.4 连接装置模型
    3.4 数值子结构模型基本参数
    3.5 试验量测
    3.6 试验加载
        3.6.1 试验加载装置及其参数
        3.6.2 加载装置的补偿与控制
        3.6.3 试验时所采用激励
        3.6.4 试验加载工况
    3.7 本章小结
第4章 地基土-结构-设备体系实时耦联振动台试验方法研究
    4.1 引言
    4.2 实时耦联试验数据交互的一般形式
    4.3 地基土-结构-设备体系实时耦联振动台试验公式推导
        4.3.1 整体体系运动方程
        4.3.2 适用于实时耦联试验的运动方程
    4.4 地基土-结构-设备体系实时耦联振动台试验实施
        4.4.1 地基土数值子结构模型的实施
        4.4.2 地基土转动效应模拟的等效荷载法
        4.4.3 地基土数值子结构的计算
        4.4.4 试验地基土模型可行性验证
        4.4.5 实时耦联振动台试验实施步骤
    4.5 本章小结
第5章 地基土-结构-设备体系能量计算与试验结果分析
    5.1 引言
    5.2 结构-设备体系能量反应方程的一般形式
    5.3 地基土-结构-设备体系能量反应计算及实现
        5.3.1 地基土-结构-设备体系能量反应计算方程
        5.3.2 基于Simulink的试验子结构实时能量反应输出
    5.4 模型材料性能试验结果与试件动力特性
        5.4.1 材料性能测试及结果
        5.4.2 结构与设备的动力特性
    5.5 结构-设备体系实时耦联振动台试验结果与能量反应分析
        5.5.1 结构-设备体系实时耦联振动台试验方法验证
        5.5.2 结构与设备输入能
        5.5.3 结构与设备能量分配特性
    5.6 地基土-结构-设备体系实时耦联振动台试验结果与能量反应分析
        5.6.1 地基土-结构-设备体系实时耦联振动台试验方法验证
        5.6.2 结构与设备输入能
        5.6.3 结构与设备能量分配特性
    5.7 本章小结
第6章 局部非线性地基土-结构-设备体系计算方法与能量分析
    6.1 引言
    6.2 局部非线性地基土-结构-设备体系划分形式
    6.3 局部非线性地基土-结构-设备体系计算方法
        6.3.1 地基土-结构-设备体系运动方程
        6.3.2 地基土-结构-设备体系能量反应方程
    6.4 地基土-结构-设备体系求解的数值交互分析方法
        6.4.1 ANSYS-MATLAB交互分析方法及其实现
        6.4.2 数值交互分析方法的验证
    6.5 地基土-结构-设备体系能量反应分析
        6.5.1 结构与设备输入能
        6.5.2 结构与设备能量分配特性
        6.5.3 地基土变形状态对结构-设备体系反应影响分析
    6.6 本章小结
第7章 地基土-高层框架结构-设备体系能量分析
    7.1 引言
    7.2 地基土-高层框架结构-设备体系计算模型
        7.2.1 结构-设备体系模型
        7.2.2 连接装置模型
        7.2.3 基础和土体材料参数
        7.2.4 地震动输入
    7.3 结构-设备体系能量计算的实现
        7.3.1 总能量反应计算
        7.3.2 滞回耗能分布计算
    7.4 刚性地基条件的结构-设备体系抗震响应及分布分析
        7.4.1 结构与设备输入能
        7.4.2 连接装置耗能
        7.4.3 结构与设备能量分配特性
        7.4.4 层间位移及楼层滞回耗能分布
    7.5 地基土对结构-设备体系抗震响应及分布影响分析
        7.5.1 结构与设备输入能
        7.5.2 连接装置耗能
        7.5.3 结构与设备能量分配特性
        7.5.4 层间位移及楼层滞回耗能分布
    7.6 本章小结
第8章 结论与展望
    8.1 结论
    8.2 展望
参考文献
发表论文与参加科研情况说明
致谢

(4)地震动成分组成对结构响应和失效特征的影响规律(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 反应谱建立过程中地震动选取研究
        1.2.2 时程分析中地震动记录选取研究
        1.2.3 地震动特性与结构地震响应相关性研究
        1.2.4 结构弹性与弹塑性地震位移响应研究
    1.3 本文主要研究内容
第2章 地震动作用下结构失效过程数值计算模型与结果
    2.1 引言
    2.2 地震动作用结构失效过程数值计算模型的建立
        2.2.1 数值计算钢筋混凝土框架结构模型设计
        2.2.2 定义连接单元及质量源
        2.2.3 塑性铰的定义
        2.2.4 工况设置及荷载组合
    2.3 结构构件及整体失效的判定
    2.4 本章小结
第3章 结构响应与失效过程对地震动特性的敏感性
    3.1 引言
    3.2 选取典型的地震动
    3.3 结构在不同地震动作用下弹性响应特征
        3.3.1 工况设置
        3.3.2 不同地震动作用下结构最大层位移与出现时刻分布
        3.3.3 地震动作用下结构最大层间位移分布及出现时刻分析
    3.4 不同地震动作用下结构弹塑性位移响应特征
        3.4.1 结构最大弹塑性层间位移
        3.4.2 结构塑性铰分布情况
    3.5 本章小结
第4章 地震动振幅和频谱组成对结构失效过程的影响规律
    4.1 引言
    4.2 地震动主要成分分析
        4.2.1 地震动频谱分析
        4.2.2 谐振分量的挑选
    4.3 地震动振幅和频率组成对结构塑性铰分布和发展顺序的影响
        4.3.1 地震动频率和振幅组成对结构塑性铰分布的影响
        4.3.2 地震动频率和振幅组成对结构塑性铰发展顺序的影响
    4.4 合成分量振幅和频率组成对结构失效特征影响
    4.5 本章小结
第5章 结构弹塑性位移响应对地震动振幅和频谱组成的依赖性特征
    5.1 引言
    5.2 地震动振幅和频率组成对结构弹性位移的影响
    5.3 地震动振幅和频率组成对结构弹塑性位移的影响
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢

(5)基于预期损伤的高层结构大震设计方法研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究目的和意义
        1.1.1 课题背景及来源
        1.1.2 研究目的和意义
    1.2 结构地震失效模式研究现状
    1.3 抗震设计理论和方法研究现状
        1.3.1 基于承载力抗震设计理论
        1.3.2 基于位移的抗震设计理论
        1.3.3 基于能量的抗震设计理论
        1.3.4 基于损伤性能的抗震设计理论
    1.4 本文主要研究内容
第2章 基于构件损伤相对关系的结构地震失效模式研究
    2.1 引言
    2.2 框架结构地震失效模式
        2.2.1 结构有限元模型
        2.2.2 框架梁柱损伤指标的确定
        2.2.3 结构损伤分布特点
        2.2.4 结构的合理地震失效模式分析
    2.3 框架核心筒结构地震失效模式
        2.3.1 结构有限元模型
        2.3.2 墙肢和连梁损伤指标的确定
        2.3.3 结构损伤分布特点
        2.3.4 结构的合理地震失效模式分析
    2.4 本章小结
第3章 结构预期损伤反演设计
    3.1 引言
    3.2 结构预期损伤反演设计原理
        3.2.1 损伤反演设计思路
        3.2.2 结构预期损伤的反演设计
    3.3 框架梁柱损伤相对关系获取
        3.3.1 框架梁柱损伤相对关系影响因素分析
        3.3.2 框架梁柱损伤相对关系的获取
    3.4 核心筒墙肢连梁预期损伤相对关系获取
        3.4.1 墙肢连梁损伤相对关系影响因素分析
        3.4.2 核心筒墙肢连梁损伤相对关系的获取
    3.5 柱墙损伤相对关系获取
        3.5.1 柱墙损伤相对关系影响因素分析
        3.5.2 柱墙损伤相对关系获取
    3.6 构件楼层损伤分布获取
    3.7 结构预期损伤反演设计流程
    3.8 本章小结
第4章 构件层次基于预期损伤的大震设计
    4.1 引言
    4.2 基于预期损伤的非线性内力需求设计
        4.2.1 设计方法原理
        4.2.2 构件内力需求的获取
    4.3 基于预期损伤的构件非线性受力性能设计
        4.3.1 设计方法原理
        4.3.2 水平构件基于预期损伤的受力性能设计
        4.3.3 竖向构件基于预期损伤的受力性能设计
        4.3.4 构件非线性受力性能设计步骤及设计示例
    4.4 基于预期损伤的大震设计方法流程
    4.5 本章小结
第5章 基于预期损伤大震设计试验验证
    5.1 引言
    5.2 试验方案设计
        5.2.1 原型结构设计
        5.2.2 结构模型设计
        5.2.3 结构模型制作
        5.2.4 传感器布置
        5.2.5 地震激励选择及试验工况
    5.3 试验过程破坏现象及结构动力特性分析
        5.3.1 试验过程破坏现象
        5.3.2 模型动力特性
    5.4 结构模型加速度反应分析
    5.5 结构模型位移反应分析
    5.6 结构模型构件损伤性能对比分析
        5.6.1 竖向构件损伤分析
        5.6.2 水平构件损伤分析
        5.6.3 墙肢连梁损伤相对关系对比分析
        5.6.4 框架梁柱损伤相对关系对比分析
        5.6.5 柱墙损伤相对关系对比分析
        5.6.6 构件损伤顺序对比分析
    5.7 结构损伤的对比分析
    5.8 结构模型内力响应对比分析
    5.9 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历

(6)高层主次结构体系力学性能及地震失效模式研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究目的和意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究目的和意义
    1.2 高层建筑主次结构力学性能研究现状
        1.2.1 主次结构体系受力特性及变形规律研究现状
        1.2.2 主次结构体系抗侧刚度形成机制研究现状
    1.3 高层建筑主次结构屈服失效机理研究现状
        1.3.1 主次结构体系抗震性能及塑性分布研究现状
        1.3.2 主次结构体系屈服顺序及多道抗震防线概念研究现状
    1.4 高层建筑主次结构失效模式优化研究现状
    1.5 存在的问题
    1.6 本文的主要研究内容
第2章 主次结构体系受力特点及刚度形成机制
    2.1 引言
    2.2 主次结构构成及力学概念
    2.3 主次结构受力特点
        2.3.1 研究模型
        2.3.2 竖向荷载作用下的受力特点
        2.3.3 侧向荷载作用下的受力特点
    2.4 次结构传力特点
    2.5 主次结构刚度形成机制
        2.5.1 抗侧刚度关键影响因素
        2.5.2 主次结构体系抗侧刚度计算方法
        2.5.3 主次结构-核心筒协同工作侧向位移计算方法
    2.6 本章小结
第3章 主次结构体系地震失效模式及抗震概念
    3.1 引言
    3.2 主次结构合理地震失效模式分析与规划
    3.3 分析模型及方法
    3.4 体系塑性发展过程
        3.4.1 构件屈服顺序
        3.4.2 主次结构外筒构件塑性分布特征
        3.4.3 动力特性对主次结构塑性发展过程的影响
    3.5 内力重分配特征
    3.6 体系刚度发展过程
    3.7 主次结构体系抗震概念
        3.7.1 结构整体抗震性能评价
        3.7.2 抗侧刚度关键构件
        3.7.3 塑性耗能主要构件
    3.8 本章小结
第4章 基于主次结构合理地震失效模式的退化可控支撑研发
    4.1 引言
    4.2 基于主次结构合理失效模式的支撑优化原理
        4.2.1 支撑优化概念探讨
        4.2.2 优化支撑实现原理比较
    4.3 退化可控支撑构造与受力机理
        4.3.1 退化可控支撑设计概念及受力机理
        4.3.2 退化可控支撑构造设计与特点
    4.4 退化可控支撑设计及制作
        4.4.1 约束装置设计
        4.4.2 退化可控支撑试件设计
    4.5 退化可控支撑拟静力试验
        4.5.1 试验目的和意义
        4.5.2 材料性能试验
        4.5.3 试验方案
        4.5.4 试验现象与结果
    4.6 本章小结
第5章 主次结构地震失效模式调控机理及方法
    5.1 引言
    5.2 主次结构地震失效模式主动调控概念
    5.3 分析模型及方法
    5.4 主次结构地震失效模式调控机理
        5.4.1 对结构塑性发展过程的调控作用
        5.4.2 对主柱破坏模式的调控作用
        5.4.3 对地震动输入的调控作用
    5.5 基于退化可控支撑的主次结构地震失效模式调控方法
        5.5.1 退化可控支撑屈曲临界荷载对主次结构失效模式调控作用
        5.5.2 退化可控支撑屈曲后承载力对主次结构失效模式调控作用
        5.5.3 基于主次结构合理失效模式的退化可控支撑调控策略
    5.6 主次结构地震失效模式调控方法的工程应用
        5.6.1 工程概况
        5.6.2 分析模型
        5.6.3 地震失效模式调控效果
    5.7 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及其他成果
致谢
个人简介

(7)超高层钢框架及其附加体系抗震性能对比分析(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究的背景和意义
    1.2 超高层钢框架体系结构及应用
    1.3 国内外研究现状
    1.4 本文软件介绍
    1.5 本文主要研究内容
第2章 研究概况
    2.1 引言
    2.2 研究参数
        2.2.1 首层剪重比
        2.2.2 最大层间位移角
    2.3 模型设计
        2.3.1 模型采用的结构形式
        2.3.2 模型建立及命名
        2.3.3 构件设计及材料属性
    2.4 研究方法
        2.4.1 分析模型
        2.4.2 加载方式
第3章 静力弹塑性分析
    3.1 引言
    3.2 静力弹塑性分析方法简述
        3.2.1 静力弹塑性方法基本假定
        3.2.2 静力弹塑性方法原理
    3.3 静力弹塑性分析结果
        3.3.1 层剪力与层间位移的关系及塑性铰的形成情况
    3.4 各模型对比分析
        3.4.1 不同CB值纯钢框架模型对比分析
        3.4.2 柱脚形式不同模型对比分析
        3.4.3 相同重量下模型对比分析
    3.5 本章结论
第4章 动力时程分析
    4.1 引言
    4.2 动力时程分析方法
        4.2.1 时程分析微分方程
        4.2.2 地震波的选择
    4.3 动力时程分析结果
        4.3.1 层剪力
        4.3.2 层间位移
        4.3.3 残余变形
        4.3.4 结构层弹塑性变形能量
        4.3.5 构件塑性变形能量、塑性变形总能量。
    4.4 动力部分结论
    4.5 静力弹塑性分析和动力时程分析结果对比
第5章 结论与展望
    5.1 本文主要结论
        5.1.1 静力弹塑性分析结论
        5.1.2 动力时程分析结论
    5.2 展望
参考文献
个人简历、申请学位期间发表的学术论文
致谢

(8)新型格栅式摩擦阻尼器减震结构的试验与理论研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
        1.1.1 强震下结构失效机制
        1.1.2 不利失效机制的控制方法
        1.1.3 研究意义
    1.2 消能减震装置及性能研究
        1.2.1 结构振动控制技术
        1.2.2 消能减震技术原理及类型
        1.2.3 硬化刚度滞回型阻尼器概述
    1.3 消能减震结构设计方法
        1.3.1 基于位移设计方法
        1.3.2 基于能量设计方法
    1.4 本文主要研究内容
2 格栅式摩擦阻尼器的提出与性能试验研究
    2.1 引言
    2.2 格栅式摩擦阻尼器的提出
    2.3 基本构造和工作原理
        2.3.1 基本构造
        2.3.2 基本原理
        2.3.3 工作状态
    2.4 摩擦系数与扭矩系数比值测定试验
        2.4.1 试验方案
        2.4.2 结果分析
    2.5 耗能单元拟静力试验
        2.5.1 试验方案
        2.5.2 结果分析
    2.6 本章小结
3 格栅式摩擦阻尼器减震结构的振动台试验研究
    3.1 引言
    3.2 结构模型
        3.2.1 试验模型设计
        3.2.2 阻尼器模型设计
    3.3 测试及加载方案
        3.3.1 数据测点布置
        3.3.2 地震动及加载方案
    3.4 试验结果与数据分析
        3.4.1 结构动力特性
        3.4.2 结构动力反应对比分析
    3.5 本章小结
4 格栅式摩擦阻尼器减震结构数值模拟
    4.1 引言
    4.2 精细化实体单元数值模拟
        4.2.1 精细化实体单元建模
        4.2.2 实体模型与试验结果对比
    4.3 简化连接单元数值模拟
        4.3.1 构件简化模型方法
        4.3.2 简化模型与试验结果对比
    4.4 两种数值模拟方法对比分析
        4.4.1 计算精度评价
        4.4.2 计算效率评价
    4.5 振动台试验与数值模拟结果对比分析
        4.5.1 数值模型
        4.5.2 结果对比
    4.6 算例
        4.6.1 模型结构
        4.6.2 阻尼器设计
        4.6.3 动力反应分析
    4.7 本章小结
5 考虑屈服后硬化刚度的消能减震结构位移方法
    5.1 引言
    5.2 力学模型
    5.3 等效屈服强度
    5.4 基于位移的抗震设计方法设计流程
        5.4.1 结构参数确定
        5.4.2 结构性能评估和最大层间位移角
        5.4.3 顶层目标位移和等效阻尼比
        5.4.4 等效屈服强度及其层间分布
        5.4.5 带有屈服后硬化刚度阻尼器参数设计
    5.5 数值算例
        5.5.1 模型结构
        5.5.2 设计参数
        5.5.3 动力反应分析
    5.6 本章小结
6 考虑结构损伤的消能减震结构设计方法
    6.1 引言
    6.2 地震损伤指标
        6.2.1 地震损伤模型
        6.2.2 等效阻尼比
        6.2.3 损伤指数与等效阻尼比关系
    6.3 考虑损伤的消能减震结构设计
        6.3.1 结构性能设计
        6.3.2 阻尼器设计
    6.4 消能减震结构能量设计流程
        6.4.1 结构承载力设计
        6.4.2 初始阻尼比对应的吸收能
        6.4.3 等效阻尼比对应的吸收能
        6.4.4 阻尼器耗能
        6.4.5 耗能分布及各层总耗能
        6.4.6 阻尼器变形
        6.4.7 阻尼器设计
    6.5 数值算例
        6.5.1 模型结构
        6.5.2 设计过程
        6.5.3 对比验证
    6.6 本章小结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 创新点摘要
    7.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介

(9)基于结构能量破坏准则的阻尼器和屈曲约束支撑的混合优化布置研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 本课题研究背景
    1.2 阻尼器及BRB优化布置研究现状
        1.2.1 阻尼器的优化布置研究
        1.2.2 BRB及 BRBF设计方法研究
        1.2.3 阻尼器与BRB的混合布置优化研究
    1.3 抗震设计能量理论的研究现状
    1.4 本文主要研究内容
    1.5 本文主要技术路线
第二章 基于拉氏变换的结构运动方程改进解析解
    2.1 结构运动方程的现有解析解法
        2.1.1 主阵型叠加法
        2.1.2 复模态叠加法
        2.1.3 拉氏变换法
    2.2 存在的缺点
    2.3 基于拉氏变换的结构运动方程解析解的改进
        2.3.1 基于拉氏变换的改进解的通解部分推导
        2.3.2 简谐荷载作用下改进解的特解部分推导
        2.3.3 地震荷载作用下改进解的特解部分推导
        2.3.4 基于拉氏变换的结构运动方程改进解的全解
        2.3.5 广义特征值和广义特征向量的简化计算
    2.4 工程实例验证
        2.4.1 工程实例1
        2.4.2 程实例2
    2.5 本章小结
第三章 结构动力分析模型的确定
    3.1 主体结构分析模型
        3.1.1 层模型
        3.1.2 杆系模型
        3.1.3 杆系—层模型
        3.1.4 应力单元模型
        3.1.5 本文采用的主体结构分析模型
    3.2 粘滞阻尼器恢复力模型
        3.2.1 线性模型
        3.2.2 开尔文模型(Kelvin)
        3.2.3 Maxwell模型
        3.2.4 Wiechert模型
        3.2.5 本文所采用的阻尼器分析模型
    3.3 屈曲约束支撑恢复力模型
        3.3.1 折线型力学模型
        3.3.2 曲线型力学模型
        3.3.3 本文所采用的BRB力学模型
    3.4 刚度与阻尼矩阵的组装模型
    3.5 本章小结
第四章 基于能量的混合布置优化设计流程
    4.1 简谐波替代地震动的合理性分析
    4.2 优化频率的确定
        4.2.1 时频分析方法的选择
        4.2.2 优化频率的取值分析
    4.3 优化准则
    4.4 优化目标
        4.4.1 基于能量的优化目标的推导及简化
        4.4.2 简化后的优化目标的物理含义
    4.5 基于遗传算法的混合布置优化计算
        4.5.1 目标位移计算
        4.5.2 遗传算法
        4.5.3 最终布置方案的确定
    4.6 本章小结
第五章 优化方法减震效果的工程实例验证
    5.1 程实例1
    5.2 程实例2
        5.2.1 结构小震下的动力时程分析
        5.2.2 结构大震下的弹塑性时程分析
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
主要参考文献
攻读学位期间所取得的相关科研成果
致谢

(10)高层普通钢框架与屈曲约束支撑钢框架抗震性能对比研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 抗震结构体系简述
        1.2.1 普通钢框架结构体系
        1.2.2 支撑钢框架结构体系
        1.2.3 普通支撑钢框架与屈曲约束支撑钢框架的优缺点
    1.3 屈曲约束支撑简述
        1.3.1 屈曲约束支撑的构成及原理
        1.3.2 屈曲约束支撑优缺点
    1.4 影响高层钢结构高阶分析的因素
        1.4.1 高层钢结构高阶分析方法简述
    1.5 国外研究现状
        1.5.1 高层普通抗弯钢框架及二阶效应因素研究现状
        1.5.2 屈曲约束支撑构件及支撑钢框架研究现状
    1.6 国内研究现状
        1.6.1 高层普通抗弯钢框架及二阶效应研究现状
        1.6.2 屈曲约束支撑构件及支撑钢框架研究现状
    1.7 高层屈曲约束支撑钢框架的实际运用
    1.8 研究意义
    1.9 本文软件介绍
第2章 研究概况
    2.1 研究参数
        2.1.1 屈曲约束支撑布置方式
        2.1.2 框架强度定义
    2.2 模型建立
    2.3 弹塑性静动力分析方法简述
        2.3.1 非线性方程组求解技术
        2.3.2 静力推覆分析的步骤及原理
        2.3.3 静力推覆分析的优点
    2.4 动力弹塑性时程分析
        2.4.1 动力时程分析方法简介
        2.4.2 基于能量平衡原理的抗震设计方法
        2.4.3 动力时程分析的原理及步骤
        2.4.4 动力时程分析的优点
第3章 弹塑性静力推覆分析
    3.1 引言
        3.1.1 静力推覆分析加载步骤
    3.2 塑性铰成铰位置及规律分析
        3.2.1 时序分析
        3.2.2 位置分析(薄弱层)
    3.3 框架层剪力与层间位移关系
    3.4 P-Δ效应影响评价指标
    3.5 本章小结
        3.5.1 塑性铰分布机制
        3.5.2 层剪力与层间位移关系
        3.5.3 P-Δ效应评价指标
第4章 弹塑性时程分析
    4.1 模型基本假定
    4.2 模型设计
    4.3 动力分析
        4.3.1 最大层剪力关系
        4.3.2 层间位移关系
        4.3.3 弹塑性能量分布
        4.3.4 时程能量
    4.4 各层支撑构件滞回性能
    4.5 抗震性能评估方法
        4.5.1 高层框架结构的抗震性能评价公式(忽略P-Δ效应)
        4.5.2 高层框架结构的抗震性能评价公式(考虑P-Δ效应)
        4.5.3 抗震性能评估参数
    4.6 本章小结
        4.6.1 最大层剪力关系
        4.6.2 层间位移关系
        4.6.3 弹塑性能量
        4.6.4 时程能量
        4.6.5 BRB滞回曲线
        4.6.6 框架P-Δ效应评估
第5章 结论
    5.1 本文主要结论
        5.1.1 高层钢框架塑性铰形成机制
        5.1.2 层剪力与层间位移关系
        5.1.3 最大层剪力关系
        5.1.4 层间位移关系
        5.1.5 弹塑性能量
        5.1.6 BRB滞回耗能性能
        5.1.7 高层框架结构抗震性能评估参数
    5.2 本文不足与展望
参考文献
个人简历
申请学位期间的研究成果及发表的学术论文
致谢

四、不均匀剪切型层模型结构基于能量概念的弹塑性地震位移反应分析(论文参考文献)

  • [1]全装配式预应力混凝土框架结构抗震性能研究[D]. 潘从建. 中国建筑科学研究院有限公司, 2021(01)
  • [2]建筑体外辅助复位消能架的抗震性能与可靠度分析[D]. 何晴光. 兰州理工大学, 2021(01)
  • [3]地基土—结构—设备体系振动台试验研究与能量反应分析[D]. 罗兰芳. 天津大学, 2020(01)
  • [4]地震动成分组成对结构响应和失效特征的影响规律[D]. 赵晴. 燕山大学, 2020(01)
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  • [8]新型格栅式摩擦阻尼器减震结构的试验与理论研究[D]. 朱立华. 大连理工大学, 2019(01)
  • [9]基于结构能量破坏准则的阻尼器和屈曲约束支撑的混合优化布置研究[D]. 凌霄霄. 河北工业大学, 2018(06)
  • [10]高层普通钢框架与屈曲约束支撑钢框架抗震性能对比研究[D]. 王天成. 桂林理工大学, 2018(05)

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基于能量概念的非均匀剪切层模型结构弹塑性地震位移响应分析
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