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簡介:山區(qū)河道城市化前溪流深切,城市化后天然河流與周邊地塊存在較大高差,設計從防洪、水生態(tài)等多目標出發(fā),提出了適應山區(qū)城市的雙層河道建設方案上層明渠、下層暗涵。其中,下層暗涵河道在場平過程中深埋地下,維護、檢修困難且事故后果嚴重,因此對其結(jié)構(gòu)受力特性的掌握尤為重要,在設計階段加以考量能有效降低其事故風險?;靥顖鰠^(qū)的地形、滲透特性使得強降雨條件下涵周土體內(nèi)地下水環(huán)境會發(fā)生劇烈變化,土體若長時間呈沁水飽和狀態(tài),對場區(qū)的構(gòu)筑物極為不利,因此考慮將外水通過涵體透水通道導入下層河道向下游排出,此時結(jié)構(gòu)將會遭遇地下水水位變化這一工況?,F(xiàn)行規(guī)范通過載荷結(jié)構(gòu)方式計算水荷載時通常進行折減或采用可能的最大水位,而涵體受力實質(zhì)是與滲流應力雙場耦合作用下的涵周土體共同變形的過程,因此,研究深埋地下框架結(jié)構(gòu)在地下水位變化所產(chǎn)生的流固耦合效應作用下的受力特性具有重要的工程應用價值。本文依托工程實例建立了地下框架結(jié)構(gòu)三維有限元模型,主要研究內(nèi)容如下1從基本理論有效應力原理和達西定律出發(fā),推導了應力場、滲流場的控制方程應力平衡方程和非穩(wěn)定飽和滲流連續(xù)方程,并給出相應的定解條件。根據(jù)兩場相互作用的的影響方式,得到了多孔介質(zhì)土體滲流場應力場耦合的數(shù)學模型并給出了耦合狀態(tài)下的有限元矩陣格式和求解方式。闡述了三維有限元模型建立過程中的要點,并依托實例工程地勘報告和相應土工實驗成果給出模型參數(shù)。2模擬分層回填施工過程,其涵頂存在應力集中現(xiàn)象,此為深埋框架結(jié)構(gòu)所特有的受荷形式模擬水位下降固結(jié)過程,其有效應力的增長由產(chǎn)生明顯水位降前(主要)、明顯水位降落過程、涵側(cè)水位降落過程三階段階段的孔壓溢出、沉降差ΔH產(chǎn)生的應力集中共同貢獻,此時水位降幅快慢并不適用來衡量內(nèi)力變化的趨勢。固結(jié)排水過程使得沉降加劇、內(nèi)力增大,結(jié)構(gòu)受荷破壞的風險相應增大。3回填材料對涵體受荷以及內(nèi)力響應影響較大的因子為彈性模量E以及滲透系數(shù)K,不考慮涵背回填、涵側(cè)排水工程措施時,僅存在土石混合料的單參數(shù)作用下,場區(qū)回填料彈性模量EM越大、滲透量級較高時滲透系數(shù)KM相對越小結(jié)構(gòu)越有利反之,引入涵背砂礫石回填料,其彈性模量ES、滲透系數(shù)KS,在多參數(shù)作用下,EM越小、ES越大、KM大于并接近KS、KS越小時,對結(jié)構(gòu)越有利,其中,在相同的變化量級范圍內(nèi),EM比ES更敏感,KS比KM更敏感??傮w來說,在涵側(cè)土體范圍內(nèi)采用相應工程措施能有效減小結(jié)構(gòu)受荷及內(nèi)力大小,且更為經(jīng)濟高效。
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簡介:半剛接鋼框架內(nèi)填暗豎縫RC墻結(jié)構(gòu)(簡稱PSRCW)是一種新型組合結(jié)構(gòu)具有更優(yōu)的抗震性能。PSRCW結(jié)構(gòu)主要由具有良好變形能力的半剛接鋼框架、暗豎縫RC剪力墻、抗剪連接件組合而成。目前國內(nèi)外已對半剛接鋼框架內(nèi)填暗豎縫RC墻結(jié)構(gòu)的抗震機理展開了深入研究并取得豐碩的研究成果但對其實用抗震設計方法的研究尚未開展。本文通過已完成的相關試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析結(jié)合高烈度地區(qū)的近場地震動記錄提出了在近場速度脈沖地震作用下半剛接鋼框架內(nèi)填暗豎縫RC墻結(jié)構(gòu)基于MECE譜的抗震設計方法建立了主要部件的最大有效滯回耗能的簡化計算表達式并通過彈塑性時程分析、易損性分析對PSRCW結(jié)構(gòu)基于MECE譜的能量抗震設計方法的合理性及可靠性進行了評估。本文所提出的設計方法對于完善PSRCW結(jié)構(gòu)體系的相關設計理論有重要意義。本文的主要研究工作如下1考慮多階振型影響、結(jié)合能量平衡準則建立了PSRCW結(jié)構(gòu)各主要部件的最大有效滯回耗能的簡化計算表達式提出了PSRCW結(jié)構(gòu)基于MECE譜的性態(tài)抗震設計方法2考慮目標延性系數(shù)、層數(shù)的影響基于本文所提出基于MECE譜的能量抗震方法設計4個PSRCW結(jié)構(gòu)算例驗證了本文方法的可行性3選取2組共40條近場速度脈沖型地震波并對4個PSRCW結(jié)構(gòu)算例進行了彈塑性時程分析評估了PSRCW算例在罕遇地震水準下的層間位移角、層剪力分布、樓層殘余位移角和殘余位移等驗證了本文方法的合理性4結(jié)合PSRCW結(jié)構(gòu)的性態(tài)指標、修正的PARKANG損傷模型、增量動力時程分析結(jié)果給出了4個PSRCW算例以第1周期的譜加速SA、地面峰值加速度PGA表征的不同性態(tài)水平下基本完好IO、中等破壞LS、嚴重破壞CP、倒塌C的地震易損性曲線評估了PSRCW結(jié)構(gòu)的抗震性能。
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簡介:震后可恢復性EARTHQUAKERESILIENCE已經(jīng)成為了建筑結(jié)構(gòu)體系的重要評價標準之一。作為高層建筑結(jié)構(gòu)中最主要的抗側(cè)力構(gòu)件,鋼筋混凝土剪力墻在近幾次大地震中暴露出了震后可恢復性方面的缺陷。主要表現(xiàn)為連梁損傷嚴重、難以修復剪力墻底部鋼筋屈曲、混凝土壓漬、剪切破壞明顯,同樣難以修復。針對上述兩點問題,本文分別研究了剪切型金屬阻尼器連梁和塑性鉸支墻兩種構(gòu)件,建立兩類構(gòu)件的設計方法和簡化數(shù)值模型。在此基礎上運用連續(xù)化方法對鉸支墻框架結(jié)構(gòu)體系中塑性鉸支墻和消能連梁的強度和剛度需求進行了討論。本文的主要研究內(nèi)容如下1對國內(nèi)多組普通RC連梁和剪力墻構(gòu)件試驗的結(jié)果進行了統(tǒng)計分析,其結(jié)果顯示了兩類RC構(gòu)件的變形能力與設計參數(shù)之間的關聯(lián)存在較明顯的離散性。2提出了帶縫鋼板阻尼器及跨中布置該阻尼器的剪切型消能連梁。本文通過對大剪跨比(R30)的普通RC連梁和剪切型消能連梁的對比試驗研究,結(jié)果顯示,普通RC連梁和消能連梁試件的實測峰值荷載和名義屈服剪力值相差在4%以內(nèi)。消能連梁阻尼器可以更早地進入屈服耗能狀態(tài),避免連梁混凝土部分遭受嚴重損傷。消能連粱變形的80%以上集中在阻尼器內(nèi),充分發(fā)揮了位移相關型阻尼器的耗能能力。阻尼器連接構(gòu)造存在滑移,一定程度上影響了阻尼器性能的發(fā)揮。最后,建立了消能連梁的簡化數(shù)值模型并驗證了其適用性。3針對剪力墻底部墻肢復雜的彎剪耦合作用機制,提出了抗彎抗剪功能分離的塑性鉸支墻并建立了相應的承載力和剛度設計公式。通過塑性鉸支墻與普通RC剪力墻的對比試驗證明,本文提出的設計方法可以更準確的獲得塑性鉸支墻不同性能目標下力學性能塑性鉸支墻具有更強的變形和耗能能力塑性鉸支墻的總變形中,彎曲變形占有絕對比重,避免了鉸支墻發(fā)生剪切型破壞,保證了“強剪弱彎”的性能,從而避免了底部墻肢的不可修復損傷。4對塑性鉸支墻的主要設計參數(shù)進行了研究,給出了相關建議。建立塑性鉸支墻的簡化數(shù)值模型。其中,采用在纖維模型的截面附加剪切恢復力本構(gòu)來模擬RC剪力墻的方法,以及采用零長單元模擬阻尼器連接段非線性行為的方法均根據(jù)試驗結(jié)果進行了準確性驗證。在此基礎上研究了塑性鉸支墻幾何參數(shù)(墻肢寬高比R、鉸支座高度比Μ)、軸壓比V、阻尼器核心段初始剛度KED對墻肢力學性能的影響,參數(shù)分析的結(jié)果顯示,阻尼器性能的發(fā)揮主要受幾何參數(shù)的影響,建議將塑性鉸支墻布置在結(jié)構(gòu)底部加強層范圍內(nèi),高寬比R≤10,同時,鉸支座的布置高度不宜超過鉸支墻高度的60%。在滿足阻尼器極限變形要求的前提下,通過選擇更大的高度比Μ和初始軸向剛度KED更大的阻尼器,可以使塑性鉸支墻獲得更高的承載力和剛度。5采用連續(xù)化設計,對鉸支墻結(jié)構(gòu)和鉸支墻框架結(jié)構(gòu)在三種常見類型的水平荷載作用下的效應進行分析。結(jié)果表明,連續(xù)化設計方法可以得到鉸支墻結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)響應,內(nèi)力和變形計算公式中均顯出鉸支墻所在層的性能對結(jié)構(gòu)響應的影響比較明顯。
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簡介:伴隨著經(jīng)濟的發(fā)展和城鎮(zhèn)化建設的全面開展,社會對學校、醫(yī)院、住宅、商場、寫字樓等公共設施建設日漸增多,當今新建建筑不能滿足人們的需求之外,需要對大量既有建筑進行改造和加固,以便可以滿足現(xiàn)在人們的需求和發(fā)揮其在社會中的實際價值。建筑加固這一行業(yè)在近年來發(fā)展迅速,并且可以通過較少的投入獲得較高的回報,由于地震作為對建筑危害最大的影響因素,對已有建筑加固后結(jié)構(gòu)的抗震性能分析需要引起重視。本文使用的工程實例為四層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),通過檢測和鑒定,原結(jié)構(gòu)的層間位移角有超限情況,柱子的軸壓比不滿足要求,部分的梁有銹蝕現(xiàn)象,采用不同的加固方法改善原結(jié)構(gòu)存在的問題,主要完成了以下工作1查閱了相關的中外資料和文獻,了解到目前國內(nèi)外有關結(jié)構(gòu)加固的發(fā)展現(xiàn)狀。通過對比國內(nèi)外結(jié)構(gòu)加固發(fā)展的情況,既有建筑結(jié)構(gòu)加固在當今時代的重要性和必要性。2介紹了目前國內(nèi)常用到的一些加固方法,分析了不同加固方法的特點,對結(jié)構(gòu)的抗震理論進行了說明,論述了部分加固方法的計算理論。3對工程結(jié)構(gòu)的基本概況進行了介紹,用PKPM軟件建模計算出了原結(jié)構(gòu)超限的層間位移、位移角和柱子軸壓比不滿足要求,得出了原結(jié)構(gòu)的自振周期和層間位移和層間位移角等。4對鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)分析之后,選擇合理的加固方案對其進行加固。對超限的層間位移角選用槽型鋼X支撐,可以有效的改善位移角超限情況,部分梁選用碳纖維包裹,柱子選用了兩種加固方案增大截面法和外包鋼加固法,對加固后的結(jié)構(gòu)進行了模態(tài)分析。5選取了三條不同的地震波,分析結(jié)構(gòu)加固后多遇地震作用下動力響應分析,然后對比分析柱兩種加固結(jié)果,同樣用三條地震波在罕遇地震下對結(jié)構(gòu)進行彈塑性分析。6介紹了本文選用四層框架結(jié)構(gòu)加固效果和加固后結(jié)構(gòu)的抗震性能,指出存在的一些不足之處和需要改進的地方。
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簡介:隨著科學技術的發(fā)展,鋼結(jié)構(gòu)越來越多被運用到多高層建筑中,鋼框架結(jié)構(gòu)因其具有自重輕、節(jié)約建筑占有面積、綠色環(huán)保、節(jié)能效果好、安裝容易、施工期短等優(yōu)點,已越來越受到人們的青睞,在建筑工程中發(fā)揮著重要的作用。發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)建筑,特別是鋼結(jié)構(gòu)高層建筑已成為工程建設的一項基本政策。鋼框架結(jié)構(gòu)作為一種新型的綠色環(huán)保辦公、住宅體系,在現(xiàn)代的多高層建筑中得到廣泛應用。而風荷載正是作用在多高層建筑上的重要動力荷載,甚至起到?jīng)Q定性的作用,這意味著需要對新型的鋼框架結(jié)構(gòu)體系進行更加深入的風振分析研究。本文利用SAP2000有限元分析軟件首先對三種不同高度的鋼框架結(jié)構(gòu)進行模態(tài)分析,得到鋼框架結(jié)構(gòu)的基本性能參數(shù),為風振分析提供基礎。進而采用SAP2000線性靜力分析法(規(guī)范法)和非線性模態(tài)時程分析法FNA分別對三種不同高度的鋼框架結(jié)構(gòu)模型進行風振分析。并對比分析兩種方法下,結(jié)構(gòu)的層間位移、層間剪力、節(jié)點位移的計算結(jié)果,同時利用時程法分析結(jié)構(gòu)在時程風荷載下的層間位移、層間剪力、節(jié)點位移、速度和加速度的時程響應。研究結(jié)果表明多層純鋼框架結(jié)構(gòu)在風荷載的作用下,結(jié)構(gòu)呈剪切變形,時程法的計算結(jié)果大于規(guī)范法,這是因為規(guī)范法忽略了風振對結(jié)構(gòu)的影響,然而鋼框架結(jié)構(gòu)的剛度較柔,受風振作用的影響較大,因此在工程設計中,即使多層鋼框架結(jié)構(gòu)建筑也應該考慮風振作用的影響,來保證結(jié)構(gòu)的安全。高層鋼框架中心支撐結(jié)構(gòu)在風荷載作用情況下結(jié)構(gòu)變形為彎剪變形,在規(guī)范法中的計算結(jié)果普遍大于時程分析法的計算結(jié)果,由于規(guī)范法和時程法均考慮了風振作用效應的影響,因此兩種方法的計算結(jié)果吻合度較高。但是規(guī)范法是將風振的影響作為一個放大系數(shù)ΒZ來考慮的,而時程法通過脈動的風荷載考慮風振的影響。在規(guī)范法與時程法的對比分析中,可知鋼框架結(jié)構(gòu)在實際風荷載的作用下,結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生一定的變形,并伴隨著振動,即結(jié)構(gòu)存在速度和加速度,因此在結(jié)構(gòu)設計時應當考慮結(jié)構(gòu)振動效應。在鋼框架結(jié)構(gòu)風振的計算中,規(guī)范法的計算方法簡單明了,得到的結(jié)構(gòu)響應比較合理,對于預判結(jié)構(gòu)可能發(fā)生破壞的部位有一定的指導性,但在較低鋼框架結(jié)構(gòu)的計算中,規(guī)范法忽略了風振的影響,在較高結(jié)構(gòu)的計算中不能體現(xiàn)出風振作用產(chǎn)生的實際效應。風荷載的時程分析法的計算過程相對較復雜,但時程分析法是通過脈動的風荷載來考慮風振的影響,可以更真實的模擬鋼框架結(jié)構(gòu)在時域上的振動效應,可以更加全面的了解結(jié)構(gòu)的振動特性。因此在實際超高層結(jié)構(gòu)抗風設計中,為了更全面、更真實的了解結(jié)構(gòu)在風荷載下的動力響應,應對結(jié)構(gòu)進行動力時程分析。
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簡介:PUSHOVER分析方法已經(jīng)成為評價結(jié)構(gòu)彈塑性變形的重要方法之一然而掉層結(jié)構(gòu)掉層部分樓層受高階振型嚴重的特點與PUSHOVER分析方法的基本假定并不相符。目前PUSHOVER方法受這種高階振型影響程度仍不明確也沒有確定在順坡方向的推覆分析中以正向推覆結(jié)果還是反向推覆結(jié)果作為評估依據(jù)側(cè)向力加載模式對掉層結(jié)構(gòu)的影響還不清楚。本文以時程分析結(jié)果為依據(jù)研究掉層結(jié)構(gòu)順坡方向PUSHOVER分析方法的適用性。本文介紹了基于PERFM3D軟件的算例設計到分析的過程確定了逐步增量時程分析結(jié)果為依據(jù)對比方法明確了誤差的容許范圍提出了基于掉層結(jié)構(gòu)的分層加載模式建立了不同高度、不同層數(shù)以及不同跨數(shù)的9個算例重點分析了推覆方法、側(cè)向力推覆模式以及推覆方向?qū)ν聘卜治龅挠绊?。通過以上9個算例的分析工作有以下幾個主要的研究成果①在掉層結(jié)構(gòu)中簡單地運用常規(guī)PUSHOVER分析方法是不合理的結(jié)構(gòu)的掉層部位樓層產(chǎn)生無法避免的誤差。②運用分層加載模式后的改進PUSHOVER分析方法可以有效估計掉層結(jié)構(gòu)各樓層的變形。③改進的PUSHOVER分析方法具有一定的局限性1結(jié)構(gòu)總高度不超過30米掉層層數(shù)不超過3層2地震強度水準不超過中國規(guī)范所規(guī)定的罕遇地震強度3修正的目標位移法所得的變形誤差比能力譜法所得的變形誤差更小建議在掉層結(jié)構(gòu)分析中采用修正的目標位移法4順坡方向的推覆分析應從下接地層開始逆向施加側(cè)向力加載模式。5側(cè)向力加載模式應該采用倒三角加載模式、指數(shù)加載模式以及分層加載模式綜合評價掉層結(jié)構(gòu)的性能而應避免采用均布加載模式。
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簡介:隨著鋼框架應用在多高層以及超高層建筑中,鋼框架結(jié)構(gòu)在地震作用下的破壞形式以及整體抗震能力成為各國設計人員所關心的研究課題。在強震作用下,梁柱連接節(jié)點形成塑性鉸,從而吸收和耗散地震能力。由于傳統(tǒng)型節(jié)點沒有足夠的延性,并且容易發(fā)生脆性破壞,新型延性節(jié)點成為人們所研究的熱點課題。削弱型節(jié)點以其自身的優(yōu)點成為延性節(jié)點中研究最多的節(jié)點形式,削弱型節(jié)點使得塑性鉸出現(xiàn)在削弱區(qū)域,從而提高框架結(jié)構(gòu)的延性。本文對削弱型框架結(jié)構(gòu)的破壞模式和抗震性能進行了深入的研究,通過理論方法、試驗方法以及有限元方法對框架結(jié)構(gòu)進行了分析。首先通過理論方法,對削弱型節(jié)點框架結(jié)構(gòu)的破壞模式以及極限承載能力進行了理論研究,得出削弱參數(shù)與極限承載力的關系接著通過試驗方法對理論研究進行了驗證,并研究了削弱型節(jié)點框架結(jié)構(gòu)的破壞模式、延性性能和抗震性能,以及與傳統(tǒng)型節(jié)點框架結(jié)構(gòu)的區(qū)別隨后,通過有限元方法對削弱節(jié)點框架結(jié)構(gòu)進行研究,通過與試驗結(jié)果進行對比分析,驗證有限元模擬的正確性。最后,通過有限元方法模擬研究了削弱參數(shù)對兩層框架結(jié)構(gòu)延性以及塑性鉸個數(shù)的影響。本文的研究結(jié)果為削弱型節(jié)點在多高層鋼框架結(jié)構(gòu)中的應用奠定了基礎,并為后續(xù)研究提供了一定的借鑒。
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簡介:地震后由專業(yè)人員迅速對震區(qū)的建筑結(jié)構(gòu)進行較為準確的安全評定至關重要。評定結(jié)論可以幫助人們篩除不安全建筑,確保不發(fā)生二次人員傷亡,也可以告訴人們哪些建筑是安全的、可以棲身的,有助于穩(wěn)定公眾情緒,幫助較快恢復震區(qū)社會生活秩序。目前,我國地震現(xiàn)場建筑物損傷鑒定工作仍主要由專家依據(jù)視覺和經(jīng)驗給出判定結(jié)果。這樣的方法難以避免由于鑒定者對結(jié)構(gòu)震害現(xiàn)象的主觀理解不同而導致的鑒定結(jié)果的差異,沒有客觀統(tǒng)一的鑒定標準導致鑒定結(jié)論客觀性不足。本文作者所在的課題組針對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),研究并提出了一套更為客觀和操作性更強的震后安全性鑒定方法。該方法首先通過大量的試驗,建立鋼筋混凝土典型構(gòu)件宏觀損傷現(xiàn)象與損傷指數(shù)的對應關系,并在此基礎上為鑒定者提供典型鋼筋混凝土構(gòu)件的“損傷圖例集”,使得鑒定者可以依據(jù)圖集按圖索驥,采用“損傷指數(shù)”來為鋼筋混凝土構(gòu)件的損傷打分隨后,采用簡單實用的加權(quán)平均計算方法,根據(jù)各個構(gòu)件的損傷指數(shù),計算出整體結(jié)構(gòu)的損傷指數(shù),從而判斷出結(jié)構(gòu)的損傷等級。本論文研究作為上述工作的一部分,完成的主要工作如下1根據(jù)實際工程設計了4根梁和4榀填充墻框架試件,進行了低周反復加載試驗。通過試驗得出梁和框架試件的荷載位移滯回曲線、荷載位移骨架曲線,對試件的延性,耗能能力,剛度退化等抗震性能進行比較分析。2采用相機拍攝記錄每一級控制位移水平下試件水泥砂漿面層和無裝飾清水混凝土面層的損傷現(xiàn)象照片,取修正的PARKANG損傷指數(shù)作為評定構(gòu)件損傷等級的參數(shù),研究各試件宏觀損傷現(xiàn)象和損傷指數(shù)的對應情況基于試驗與拍攝的構(gòu)件損傷照片,建立了梁和框架的震損等級、典型破壞照片及對應損傷指數(shù)的關系,可供震損評定參考。3以2014年魯?shù)榈卣鹬邪l(fā)生破壞的一幢四層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)為實際案例,首先采用SKETCHUP軟件對上述結(jié)構(gòu)的地震損傷進行數(shù)值還原和再現(xiàn)隨后采用本文提出的安全性鑒定方法對該結(jié)構(gòu)地震損傷進行鑒定最后將按照本文評定方法得到的判定結(jié)果與現(xiàn)場專家的判定結(jié)果進行比較,以驗證本文鑒定方法的合理性和準確性。
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簡介:近年來,中國大力發(fā)展綠色建筑,提倡建筑行業(yè)節(jié)能減排,建筑產(chǎn)業(yè)化是中國未來建筑業(yè)的主要發(fā)展方向。裝配式框架剪力墻結(jié)構(gòu)作為建筑工業(yè)化的一個重要結(jié)構(gòu)體系,較好的結(jié)合了框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點,不僅具有靈活平面布置和較大的空間,也可以增加結(jié)構(gòu)的高度并具有良好的抗震性能,具有廣闊的應用前景。而裝配式框架剪力墻結(jié)構(gòu)如何進行拆分并實現(xiàn)預制構(gòu)件之間的可靠連接是保證結(jié)構(gòu)具有良好抗震性能和整體性能的關鍵。預制構(gòu)件之間的可靠連接關鍵在于兩個方面,一是預制構(gòu)件結(jié)合面的處理方式,二是預制構(gòu)件鋼筋的連接方式。本文系統(tǒng)梳理了現(xiàn)有的裝配整體式結(jié)構(gòu)中構(gòu)件連接方法和特點,在此基礎上提出了一種可行的裝配整體式框架剪力墻結(jié)構(gòu)拆分和裝配方案。具體實施方案如下為提高框架柱連接的安全性,框架柱采用帶節(jié)點的預制柱并在柱高12處進行拆分,采用鋼筋連接灌漿套筒進行連接框架梁采用疊合梁形式,在梁端進行拆分,并預留后澆段進行連接,鋼筋連接采用灌漿套筒連接剪力墻采用全預制的形式,在剪力墻中間部位的豎向分布鋼筋采用約束漿錨搭接連接方法,在邊柱或者暗柱區(qū)豎向鋼筋采用灌漿套筒連接的形式框架與剪力墻之間的連梁的連接與梁柱節(jié)點類似,剪力墻邊柱充當了框架結(jié)構(gòu)柱的作用,在預制疊合梁梁端預留鍵槽進行后澆混凝土連接。針對此裝配連接方案,首先運用數(shù)值模擬的方法研究了裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的力學性能,并對影響預制剪力墻結(jié)構(gòu)力學性能的因素進行了分析。結(jié)果表明裝配式剪力墻承載能力和變形能力略低于現(xiàn)澆剪力墻,減小幅度均在10%以內(nèi)。當高寬比達到2時,構(gòu)件的破壞特征為典型的彎曲破壞,能夠滿足規(guī)范設計的要求在彎曲破壞的情況下,隨著軸壓比的增加,剪力墻的抗彎承載力增加,而延性降低在一定范圍內(nèi),隨著截面配筋率的增加,剪力墻的延性和承載力都在逐漸增加。然后,對2片框架剪力墻子結(jié)構(gòu)進行了低周反復荷載試驗研究,分析了試件裂縫發(fā)展和破壞特征,研究了裝配式框架剪力墻的承載力、延性和耗能性能,進而分析結(jié)構(gòu)體系的破壞機制和裝配方案的可靠性。結(jié)果表明裝配式框架剪力墻結(jié)構(gòu)的整體滯回性能、剛度退化、延性和耗能均與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)達到相近的性能,承載力相差在5%以內(nèi)。兩構(gòu)件的破壞機制均為剪力墻屈服后連梁出現(xiàn)塑性鉸,最后框架柱、框架梁破壞。裝配處均未出現(xiàn)破壞,所提裝配方案是可靠的。進而對裝配式框架剪力墻結(jié)構(gòu)受力性能進行數(shù)值模擬,對比分析了全裝配式框架剪力墻結(jié)構(gòu)的受力性能和破壞形態(tài),并對影響結(jié)構(gòu)受力性能的關鍵參數(shù)進行了分析。結(jié)果表明無論整體的力學指標還是破壞形態(tài),有限元結(jié)果與試驗符合較好,文中所采用截面模型能較為準確的模擬裝配處的力學性能座漿層強度從C35提高到C50,峰值荷載僅提高32%當框架柱剪力墻軸壓比從015012增加到0504時,峰值荷載增加了195%而極限位移下降了103%座漿層厚度取為20MM,采用比預制構(gòu)件高一等級混凝土能滿足設計要求。
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簡介:“強柱弱梁”是鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)延性抗震設計的基本原則,但受到現(xiàn)澆樓板、填充墻和柱軸壓比等因素的影響,“強柱弱梁”破壞機制的實現(xiàn)是比較困難的,在這些影響因素中,現(xiàn)澆樓板的影響尤為重要。ABAQUS是一款大型通用有限元分析軟件,盡管其具有強大的非線性分析功能,并提供了豐富的二次開發(fā)接口,但利用ABAQUS對鋼混框架結(jié)構(gòu)實體建模較為困難和繁瑣,還不能實現(xiàn)參數(shù)化建模。有鑒于此,作者在分析了ABAQUS建模各個環(huán)節(jié)的基礎上,開發(fā)了一系列用于實現(xiàn)參數(shù)化建模的插件,并應用這些插件建立了帶樓板、無樓板、無樓板但附加樓板質(zhì)量的三組鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)模型,采用模態(tài)分析和靜力彈塑性分析的方式,對比計算分析結(jié)果,從結(jié)構(gòu)整體剛度和框架梁抗彎剛度兩個方面評估了現(xiàn)澆樓板對鋼混框架結(jié)構(gòu)“強柱弱梁”機制的影響。本文主要工作和貢獻如下1對比了選取不同的材料模型、單元類型、分析步、加載方式時ABAQUS計算時長和計算結(jié)果的異同,總結(jié)出合理高效的建模方式利用ABAQUS二次開發(fā)功能,采用PYTHON語言開發(fā)了“創(chuàng)建鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)”和“創(chuàng)建混凝土模型”插件與“簡便建?!蹦_本,可方便實現(xiàn)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)建模。2應用二次開發(fā)成果,建立了帶樓板、無樓板、無樓板但附加樓板質(zhì)量的三組鋼混框架結(jié)構(gòu)模型,進行了模態(tài)分析和靜力彈塑性分析,對比分析了不同組模型的自振頻率以及基底剪力頂點位移曲線特點。在此基礎上,為衡量現(xiàn)澆樓板對鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)整體剛度的影響,提出了結(jié)構(gòu)橫向剛度增大系數(shù)的概念,分析結(jié)果顯示其值隨著梁高的增大而減小,隨著梁跨的增大而增大,通過回歸給出了其經(jīng)驗計算公式。3參考規(guī)范中梁正彎矩區(qū)有效翼緣寬度的計算方法,提出了一種梁負彎矩區(qū)有效翼緣寬度計算公式,并計算了各帶樓板鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)模型有效翼緣寬度,結(jié)果顯示其值隨著梁高的增大而增大,隨著與推覆力加載方向相同的梁跨的增大而減小在此基礎上,統(tǒng)計給出了有效翼緣寬度隨結(jié)構(gòu)梁高和梁跨變化的線性擬合公式。
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簡介:氧化亞銅是一種獨特的窄帶隙P型半導體材料,并且有著環(huán)境友好、成本低廉、儲量豐富等優(yōu)點。由于其帶隙寬度僅21EV左右,該材料能夠有效地吸收太陽光中可見光部分,常被應用于光電器件的制造中。鑒于其能帶結(jié)構(gòu),氧化亞銅材料可以滿足水分解和CO2還原等氧化還原反應的電位需求,并且能夠催化多種有機反應的進行。因此,氧化亞銅是一種十分具有光電化學應用潛力的材料,在光電催化產(chǎn)氫和CO2還原等領域的應用都受到了廣泛關注。然而,盡管擁有種種優(yōu)異的反應性質(zhì),氧化亞銅本身也存在著較為突出的不足,譬如有限的光電轉(zhuǎn)化效率以及較差的光電化學穩(wěn)定性等。為了改善這些缺陷,已有不少杰出的研究成果和方法策略,例如通過設計特殊的半導體復合材料、合成獨特的材料形貌結(jié)構(gòu)或?qū)Π雽w表面進行保護等方案。本論文研究工作旨在提供一種半導體金屬有機框架的復合結(jié)構(gòu)的合成策略,設計一種具有較好光電響應的氧化亞銅半導體銅Ⅱ均苯三甲酸金屬有機框架CUBTC的復合材料,隨后對其在光電化學領域的應用進行討論和探究。本論文分為四個章節(jié),每章的主要內(nèi)容如下第一章中,概述了氧化亞銅材料的優(yōu)勢和不足之處,隨后通過一些實例來介紹幾種常用的提高半導體材料光電利用效率的研究策略,最后從光電化學產(chǎn)氫以及光電催化CO2還原兩方面歸納了氧化亞銅材料在光電化學領域的應用現(xiàn)狀。第二章中,提出了一種CU2OCUBTC復合結(jié)構(gòu)的合成策略,將其應用到粉末樣品和薄膜樣品的制備上,隨后對其形貌結(jié)構(gòu)、光學、電學以及光電化學等方面性質(zhì)進行表征,并通過改變合成條件來優(yōu)化所得材料的光電轉(zhuǎn)化性質(zhì)。第三章中,對所合成的薄膜電極材料在光電化學領域的應用提出了新的設想,即其在葡萄糖光電化學檢測中的應用。通過對測試條件的優(yōu)化、材料在不同檢測條件下性能的對比以及選擇性、穩(wěn)定性等方面對材料的性能進行考察,并提出了可能的檢測機理。最后一章中,總結(jié)了本研究工作所獲得的實驗成果及其對于氧化亞銅材料光電化學研究的意義。
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簡介:在社會不斷發(fā)展、城市人口及經(jīng)濟密度不斷增加的現(xiàn)代,我們不僅要求建筑在地震發(fā)生時能保障生命安全,還要考慮經(jīng)濟損失,保證結(jié)構(gòu)在震后的功能可恢復等問題。巨型框架作為一種新型的結(jié)構(gòu)體系,在高層建筑的發(fā)展中具有良好的發(fā)展前景,國內(nèi)外的相關研究也越來越廣泛和深入,亦可見其重要性。本文依托國家自然科學基金項目“超高層巨型框架減震結(jié)構(gòu)體系地震能量分析和抗倒塌能力研究”,“含減振子結(jié)構(gòu)的巨型框架結(jié)構(gòu)抗震性能及功能可恢復研究”,以及亞熱帶建筑科學國家重點實驗室開放課題“含減振子結(jié)構(gòu)的新型巨型框架結(jié)構(gòu)性能化抗震設計研究”為依托,以巨型框架及其減震結(jié)構(gòu)含減振子結(jié)構(gòu)的巨型框架為研究對象,以提高巨型框架的功能可恢復能力為指導思想,利用ABAQUS建立精細化有限元模型分析含減振子結(jié)構(gòu)的巨型框架的減震效果,并利用PACT建立性能模型并得出含減振子結(jié)構(gòu)的巨型框架對結(jié)構(gòu)功能可恢復能力的貢獻作用。主要研究成果如下1部分犧牲質(zhì)量比后,模型可實現(xiàn)更大的頻率比可調(diào)節(jié)范圍??紤]到合理設計的超高層一般均具有較好的抗倒塌性能,且加速度敏感型非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損傷對功能可恢復的重要指標,即經(jīng)濟損失貢獻巨大。因此選擇樓層絕對加速度作為評價指標。使用11條地震動記錄并將其加速度峰值調(diào)整至在七度中震水平,對不同頻率比下的單減振子結(jié)構(gòu)巨型框架進行時程分析。結(jié)果表明總體上看,不同頻率比下的減震結(jié)構(gòu)均對于樓層絕對加速度具有一定的控制效果當頻率比為5時,其效果總體最優(yōu),此時針對結(jié)構(gòu)中部的樓層絕對加速度控制效果可超過10%。2建筑物的倒塌是造成人員傷亡的最主要原因。結(jié)構(gòu)如發(fā)生倒塌,則其功能可恢復能力就無從談起。基于增量動力時程方法,以地面峰值加速度為地震動強度指標、以最大層間位移角為結(jié)構(gòu)性能評價指標,對兩類結(jié)構(gòu)的倒塌易損性進行分析。結(jié)果表明兩類結(jié)構(gòu)均具有較高的抗倒塌能力,即使在罕遇地震動作用下,兩類巨型框架發(fā)生倒塌的概率也極低,也進一步說明對減震效果優(yōu)化時選用樓層絕對加速度的合理性減震結(jié)構(gòu)具有更高的抗倒塌性能,且在地震動強度增強時更為明顯。3相對于層間位移角、樓層最大加速度等指標,利用震后的經(jīng)濟損失和人員傷亡情況,可以更為直接的反應結(jié)構(gòu)的功能可恢復能力,且更易于理解。本文建立的巨型框架及其減震結(jié)構(gòu)的性能模型,并結(jié)合前文獲取的結(jié)構(gòu)響應數(shù)據(jù),利用基于FEMAP58的性能評估軟件PACT,考察功能可恢復能力的重要指標經(jīng)濟損失和人員傷亡情況,并進行對比分析。結(jié)果表明在設防地震作用下,巨型框架及其減震結(jié)構(gòu)均會產(chǎn)生一定程度的損傷,均需進行一定的修復。且從修復中值來看,減震結(jié)構(gòu)具有一定提高功能可恢復性的效果。修復時其主要修復費用為非結(jié)構(gòu)構(gòu)件,且其大多為加速度敏感型,進一步說明本文第二章以樓層絕對加速度為優(yōu)化指標的合理性。同時,在設防地震作用下,巨型框架及其減震結(jié)構(gòu)的人員傷亡情況均非常低??梢哉J為兩類結(jié)構(gòu)在設防地震作用下,均基本不發(fā)生人員傷亡。
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簡介:近年來隨著人口的迅速增加,低層建筑已經(jīng)滿足不了人們生活和生產(chǎn)的需求。高層、超高層建筑隨即產(chǎn)生,這些建筑不僅極大地提高了空間利用率,同時也對結(jié)構(gòu)的受力性能提出了更高的要求。帶加強層的框架核心筒結(jié)構(gòu)可以極大地提高結(jié)構(gòu)抵抗水平荷載的能力,有效地減小結(jié)構(gòu)的水平側(cè)移。然而,設置加強層也會導致建筑物高度方向上剛度分布不均,引起薄弱層的內(nèi)力和變形的突變,這種結(jié)構(gòu)內(nèi)力分配不均的情況使結(jié)構(gòu)在地震作用下易形成薄弱環(huán)節(jié),難以形成良好的屈服機制,從而導致結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴重破壞甚至傾覆。目前,國內(nèi)外帶加強層的框架核心筒結(jié)構(gòu)大多采用梁式加強層的形式,很少有針對帶斜腹桿桁架式加強層的框架核心筒結(jié)構(gòu)的理論研究。因此,本文針對帶斜腹桿桁架式加強層的框架核心筒結(jié)構(gòu)做了以下研究工作1采用有限元分析軟件ASGEN和設計軟件PKPM對12個設置不同位置、不同數(shù)量、不同剛度的帶斜腹桿桁架加強層的框架核心筒結(jié)構(gòu)在彈性階段的自振周期、地震力、樓層側(cè)移和內(nèi)力進行了對比和分析總結(jié)出綜合考慮結(jié)構(gòu)最大位移和最大層間位移角時加強層的最優(yōu)位置和數(shù)量的布置方案以及加強層數(shù)量和位置對各樓層內(nèi)力、框架角柱、邊柱以及芯筒墻肢內(nèi)力的作用規(guī)律。2采用ASGEN和EPDAPUSH軟件對四個在不同位置處設置加強層的框架核心筒結(jié)構(gòu)模型做了靜力彈塑性階段的受力性能研究。得出塑性鉸的開展規(guī)律,對比分析了四個模型的頂點位移基底剪力曲線、層間剪力曲線和層間位移角曲線,總結(jié)出加強層對底層框架角柱及結(jié)構(gòu)的延性比的影響規(guī)律,總結(jié)出各模型的性能點的特性,以及剪力在芯筒與框架之間的分配規(guī)律。3本文采用ASGEN有限元分析軟件研究了四個在不同高度處設置加強層的框架核心筒模型在彈性階段兩種荷載作用下的伸臂彎曲剛度比、伸臂剪切剛度比、框架柱彎曲剛度比和核心筒彎曲剛度對結(jié)構(gòu)位移的影響及伸臂剪切剛度比對邊柱軸力的影響,并得出其合理取值范圍。
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簡介:目前,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的使用范圍逐漸由大型公共建筑向中小型公共建筑發(fā)展,例如中小學食禮堂、圖書館等,其下部支承結(jié)構(gòu)多為混凝土框架結(jié)構(gòu)或框架剪力墻結(jié)構(gòu)。將不同材料體系結(jié)構(gòu)分開設計會導致結(jié)構(gòu)不安全,而采用整體式方法設計下部支承結(jié)構(gòu)時,現(xiàn)行網(wǎng)架結(jié)構(gòu)簡化模型不同,水平面內(nèi)的剛度貢獻不同,地震作用下不同網(wǎng)架簡化模型對下部支承結(jié)構(gòu)的影響可能不同。因此,對于上部為鋼網(wǎng)架,下部為混凝土框架的結(jié)構(gòu)采用整體式方法設計時,探究網(wǎng)架簡化模型對下部混凝土支承結(jié)構(gòu)抗震性能的影響是提高工程效率亟需解決的問題。本文考慮了上部鋼網(wǎng)架與下部混凝土結(jié)構(gòu)之間的相互作用,探討了網(wǎng)架結(jié)構(gòu)對整體結(jié)構(gòu)阻尼比的影響;對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)采用不同簡化模型建立整體結(jié)構(gòu),并對各整體結(jié)構(gòu)進行模態(tài)分析、反應譜分析和時程分析,對比了不同網(wǎng)架簡化模型對下部支承框架結(jié)構(gòu)抗震性能影響的差異,得出了各簡化方法的適用范圍;以一實際工程為例,對本文研究結(jié)果進行了應用。結(jié)果顯示下部混凝土框架結(jié)構(gòu)的剛度較大,上部網(wǎng)架結(jié)構(gòu)對下部框架結(jié)構(gòu)的阻尼比影響較小,可以對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)采用混凝土板進行簡化;進行下部混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震性能分析時,將網(wǎng)架按僅考慮荷載而不參與結(jié)構(gòu)剛度分析的完全開洞法簡化會與實際情況產(chǎn)生較大差別;采用等效剛度板法、完全剛性板法對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進行簡化會導致下部框架結(jié)構(gòu)周期偏大、內(nèi)力偏小、柱頂位移偏小,簡化模型的誤差隨著網(wǎng)架跨度的減小而減小,當網(wǎng)架跨度在30M及其以下時,可以采用等效剛度板法和完全剛性板法對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進行簡化;網(wǎng)架結(jié)構(gòu)簡化模型只會在一定樓層范圍內(nèi)影響多層框架結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度。
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