摘要：RC框架结构在地震作用下多出现局部楼层损伤明显或抗力不足问题,通过对抗侧力构件性能的合理优化可实现各楼层损伤程度相近的设计效果,消除薄弱层,达到更为理想的均匀损伤分布模式。提出RC框架结构的均匀损伤设计方法,以各楼层损伤指数相等或相近为优化目标,各层框架柱配筋率为优化变量,通过智能算法与有限元平台协同计算技术,实现RC框架结构均匀损伤优化设计,并采用弹塑性时程分析和IDA方法对优化效果进行验证分析。结果表明,通过智能算法优化框架柱配筋方案可以有效调控结构各层损伤程度,不同地震波作用下结构最优配筋率分布是不完全相同的,并且框架柱的最优配筋率分布也未呈现明显的统计规律,但将不同地震波下优化结果的均值作为框架柱配筋方案可以提高结构抗震能力,该优化方法合理有效。

摘要：针对多高层钢框架结构中的钢筋混凝土抗侧力墙体在地震作用下损伤集中、材料利用率低、延性及耗能效果均不理想的问题,提出一种钢管混凝土柱-钢连梁耗能墙,并优选出强柱弱梁型墙体与强梁弱柱型墙体两种墙体构造形式,推导了两类墙体的构造条件与关键性能参数理论计算方法,通过试验与有限元模拟相结合的方式对比了两类墙体的抗震性能,同时对提出的设计和性能参数计算理论开展验证。研究结果表明:强柱弱梁型墙体可以实现分布式均匀耗能,其等效黏滞阻尼比系数峰值大于0.3,位移延性系数大于8,其抗震性能显著优于强梁弱柱型墙体的;所提出的墙体设计原则及关键性能参数计算方法具备良好的有效性和准确性。

摘要：圆形钢管混凝土可以充分发挥钢管和混凝土的组合作用,使得钢管混凝土承载力和延性得到明显提升,因而广泛应用于工程结构中。将高强钢应用于钢管混凝土柱,可以减小构件尺寸和自重,使结构在节省材料用量的同时获得更大的可用空间,更加经济环保。然而,现行钢管混凝土设计规范主要是依据普通钢材强度等级的研究成果制定的,对采用高强钢的钢管混凝土的适用性尚未可知。此外,针对高强钢管混凝土短柱轴压性能,现有研究主要关注其在承载时的结构性能,而很少关注钢管和内填混凝土在不同变形阶段分别承担轴力的贡献。因此,基于试验对高强钢管混凝土短柱的轴压性能展开了研究。首先,对6个短柱进行了轴压试验,包括3个钢管混凝土试件和3个纯钢管试件。主要的试验参数为钢材强度等级,包括Q355,Q460和Q690。之后,基于试验结果,分析了试件的破坏形态、荷载-位移曲线、承载力以及钢管和内填混凝土的轴力贡献。最后,探讨了现行设计规范对圆形钢管混凝土轴压短柱承载力的适用性。试验结果表明:所有纯钢管和钢管混凝土试件均表现出了良好的延性;由于混凝土的存在,钢管混凝土的承载力比纯钢管的承载力提高了30%以上。基于纯钢管和钢管混凝土的应变分析结果,分离了钢管混凝土钢管和内填混凝土的轴力贡献。结果表明:钢管提供的约束作用使得混凝土所承担的轴力明显增加,且钢材强度等级越高,混凝土轴力提高效果越明显;尽管钢管提供了横向约束作用,但其轴力贡献与其屈服承载力相比未明显折减。试验结果和规范预测结果的对比分析表明:现行中国规范GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》可以有效预测采用普通强度钢材的钢管混凝土试件的承载力,但当钢管采用高强度钢材时,规范将给出过于保守或偏于危险的预测结果;现行欧洲规范(EN 1994-1-1)中的截面承载力计算方法对采用普通钢和高强钢的钢管混凝土试件均给出了合理且偏于安全的承载力预测值,仍可以适用于Q690高强钢管混凝土,但该规范低估了钢管的轴力贡献,高估了内填混凝土的轴力贡献。

摘要：近年来,随着冶金技术的发展,屈服强度在460 MPa及以上的高强度钢材和超高强度钢材已在我国实现了工业化生产。这类钢材采用热处理工序获得特定的微观结构,优化其材料属性和机械特性,在建筑结构的受力性能、经济效益和节能减排等方面都具有突出的优点。然而,一些研究人员指出,由于冶炼过程中必须的热处理工序,这些高强钢的微观结构在焊接过程中很容易受到影响,发生金属相变,导致焊接热影响区的各种机械性能降低。因此,有必要对建筑工业实用尺寸(如10~30 mm厚)的高强钢Q690和Q960板焊接后结构表现进行深入的研究和量化评估。针对这一问题,首先对Q690和Q960钢材10~30 mm厚的母材试件进行了单调拉伸试验,获得其机械性能。同时,对高强钢Q960在熔化极气体保护电弧焊不同焊接热输入下的焊接接头进行了单调拉伸试验,研究焊接热输入对其屈服强度、抗拉强度、延伸率等的影响,并依据相关试验数据开发了针对Q690和Q960中厚板特定热输入的焊接工艺规范。之后,采用此焊接工艺规范进行加工,并在香港理工大学结构工程实验室对共计36个不同对接拼接焊热输入、不同截面分类的Q690和Q960焊接拼接短柱开展了全面的轴压试验研究,量化了在不同焊接热输入下的高强钢Q690和Q960焊接拼接短柱在轴向压缩下的截面承载力,并将试验结果与现行欧盟规范EN 1993-1-1中的设计要求进行了比较。最后,分析了现行欧盟规范EN 1993-1-1中对于截面分类的规定在高强钢Q690和Q960短柱焊接工字形截面和箱形截面上的适用性,提供试验数据,提出了对现有截面分类规定的一些意见。

摘要：附加阻尼比是消能减震体系设计中的重要性能参数,传统方法采用阻尼器滞回耗能和减震体系总应变能的比值作为量化结果,并通常采用双线性模型计算防屈曲支撑滞回耗能,计算精度较低。采用积分方法推导能够精确反映阻尼器滞回性能的Bouc-Wen模型的滞回能量显式化解析表达式,并提出分别基于应变能法和模态阻尼耗能法的时变附加阻尼比计算方法。为了准确控制减震体系的阻尼比,将减震体系层间位移角不超限和附加有效阻尼比作为控制目标,阻尼器的布置方案和阻尼力的大小作为设计变量,提出面向阻尼比-位移双目标的减震体系设计方法和流程。对一钢混框架减震体系进行迭代设计和分析,确定计算时变滞回能量的合理时段长度,并对不同的时变阻尼比计算方法进行比较。结果表明:基于应变能法的附加阻尼比偏大,不利于结构安全,建议采用模态阻尼耗能法的平均值表征附加有效阻尼比。

摘要：与基于力、基于位移及基于能量的设计方法相比,基于损伤的结构抗震设计方法能够更全面直接地确定或评估结构抗震性能。由于缺乏消能部件附加等效阻尼比与主体结构损伤程度之间的关系表征,目前基于损伤的减震结构性能设计方法只能通过消能器设计参数的迭代调整分析实现预期损伤。针对以上不足,从能量耗散角度剖析了减震结构主体部分损伤机理,通过弹塑性耗能差率损伤模型建立减震结构附加等效阻尼比与损伤指数之间的定量关系,并提出消能部件在地震动下的动态附加等效阻尼比计算方法。在此基础上结合地震易损性分析方法提出面向损伤控制的减震结构体系性能设计流程。通过算例表明阻尼比解析计算准确,该流程具有通用简便、不需迭代等优点,能够将主体结构的损伤程度有效控制至预期损伤目标。该方法也可以兼容基于位移的设计方法,且具有更严格的概率统计意义。

摘要：传统肘节机构需要占用较大使用空间,且目前关于其时变位移放大能力的理论分析并不完备。针对以上的不足,提出广义肘节机构,其占用空间小且布置灵活,传统肘节机构仅为其特例。以广义肘节机构位移增量放大系数变化规律为基础,给出比较广义肘节位移放大能力的标准与简化参数,提出以合理确定肘节侧移量限值为前提的最大化广义肘节机构位移放大能力的几何参数优化方法。阐明广义肘节机构位移放大能力与耗能之间的关系,提出计算广义肘节减震方案附加等效阻尼比的方法,进而结合时变阻尼比与肘节几何优化方法提出面向多级性能设防目标的广义肘节机构减震方案设计方法。通过算例分析验证该设计方法的有效性和可行性。

摘要：为研究设置高延性水泥基复合材料(ECC)后浇区的墙-梁平面外节点的抗震性能,考虑墙内钢筋预埋方式、节点区钢筋连接方式、剪跨比、板宽度等因素,设计了7个装配式节点及1个对比节点并进行了拟静力试验,得到该类节点的破坏形态、滞回性能、承载力、刚度退化、耗能能力等,并采用四种损伤模型对其损伤演化过程进行分析。试验及损伤模型分析结果表明:节点以梁端弯曲破坏为主,墙破坏轻微;后浇区采用ECC可以有效提高节点的延性与承载力;墙内钢筋采用双层预留焊接锚板的连接方式优于采用横向钢筋约束;后浇区内钢筋采用弯起钢筋搭接、弯钩钢筋连接、套筒连接等形式均能有效传递钢筋应力;弹塑性耗能差模型能较好反映加载过程中节点的损伤状态,应用方便且计算结果更为精确。

摘要：考虑普通混凝土在性能上存在的天然缺陷,提出在“纳米-微米-毫米”多个尺度上采用不同级别外掺材料改善混凝土性能的设计理念.基于该理念,选用碳纳米管、碳酸钙晶须、聚乙烯醇(PVA)纤维、钢纤维和橡胶颗粒设计并完成多组多尺度改性混凝土的单轴压缩试验.结合目前损伤本构的研究不足,从耗能角度提出基于能量法的损伤变量和损伤本构.为综合评估混凝土力学性能,提出考虑混凝土抗压强度的修正损伤变量.分析结果表明:碳纳米管、碳酸钙晶须、PVA纤维和钢纤维的掺入能够有效改善混凝土的力学性能,而橡胶颗粒的掺入会导致混凝土抗压强度大幅降低;与基于Weibull分布的损伤变量和损伤本构相比,基于能量法的损伤变量和损伤本构能更真实反映混凝土的损伤状态和性能特征;采用修正损伤变量对混凝土综合力学性能进行评估得到的结果合理可信.

摘要：传统的肘节式位移放大机构可以增大阻尼器变形从而提高结构减振效率,但其需占据较大空间,且相关的基于小变形假设的位移放大系数理论公式不能反映放大系数时变特性,难以实现几何构造优化。为此,提出一种以黏滞阻尼器为阻尼元件的局部肘节消能装置,其具有占用空间小、布置灵活等特点。基于几何关系推导局部位移放大系数解析解,并对其进行参数分析。分析结果表明:局部凸肘节消能装置的位移放大能力随下连杆与水平面夹角增大而增强,而局部凹肘节消能装置则与之相反;局部凸肘节消能装置的最优下连杆长度与装置高度之比位于[0.7,1.3]区间内,局部凹肘节消能装置的该比值约为0.7。根据改进D值法提出适用于框架结构的局部肘节消能装置层间位移放大系数计算方法。以消能装置在外部激励下最大侧移为基础,给出了针对层间位移放大系数的优化步骤,并通过算例分析验证局部肘节消能装置的可行性和几何优化方法的有效性。采用所提优化方法进行局部肘节消能装置设计,可有效增强其位移放大能力和振动控制效果。