摘要：Global failure mechanism, i.e., the strong-column weak-beam mechanism, can provide higher total energy dissipation capacity with less ductility demand on components than other failure modes, and results in a more uniform story drift distribution and higher resistance to earthquake loads at the system level. However, the current code-based elastic design method cannot guarantee the global failure mechanism of frame structures under severe earthquakes. In this paper, a simple, but practical design procedure is proposed to ensure the global failure mechanism of reinforced concrete(RC) frame structures by redesigning the columns using the column tree method(CTM). CTM considers the yield limit state of all beams and column bases. The code-based design is firstly carried out to determine the section information of all beams and base columns. Then, the internal force demands applied on the column tree can be derived. Lastly, the column moments, shear forces and axial forces are determined according to the free-body diagram of CTM to finish the column redesign. Two RC frame structures with 6 and 12 stories are illustrated to verify the design procedure. The analytical results demonstrate the proposed approach can realize the global failure mechanism.

摘要：陆上风电结构的基础通常采用现场浇筑混凝土的施工方式,效率低,污染大,质量难以保障,不利于风电产业的高质量发展。装配式风电基础结构采用了标准化设计、工厂化生产的建造方式,能大幅缩短风电场建设周期,有效保障基础质量,并减少对环境的污染,是风电转型升级和降本增效的重要举措之一。搜集、整理和归纳陆上风电装配式基础结构及研究现状,针对风电装配式基础结构的特点,总结了梁板基础、多足基础等6类主要的风电装配式基础结构形式,并对每种形式的特点、研究现状做了详细的分析,列举了部分国内外应用装配式基础的陆上风电场项目。结果表明:陆上风电装配式基础结构需要进一步完善设计依据,优化结构形式,形成全寿命设计理论与性能控制方法,以支撑风电结构高质量发展。

摘要：为了增加轻钢框架结构的应用范围,基于主次结构的理念,提出了以钢管混凝土柱-钢梁-斜撑为主结构并形成主要抗侧力体系,以主要承受自身竖向荷载的轻钢框架为次结构的结构体系,其中轻钢次框架以循环嵌套的方式与主结构相结合。为研究轻钢次框架的结构形式、钢管混凝土柱-钢梁连接节点、次框架采用预制装配式楼板对主次框架结构损伤特征和抗震性能的影响,按7度0.1g设计并制作了2个按1∶3缩尺的6层钢管混凝土柱-钢梁-轻钢主次框架结构模型。对2个模型分别进行振动台试验,分析了其动力特性和地震响应。试验结果表明:2个缩尺模型在7度0.1g罕遇地震作用下均无明显破坏现象,在8度0.2g极罕遇地震下的最大层间位移角分别达到1/28和1/35,但主要结构构件未出现明显损伤;次框架采用铰接梁柱节点并取消第3层钢柱可明显减小水平地震对次框架受力的影响,且可提高装配率、降低造价;刚性法兰连接节点可确保双向水平地震下钢管混凝土柱端先屈服,能满足连接节点更强的抗震要求;经过构造措施加强的次结构预制楼板与边钢梁有明显的组合空间作用,可对边钢梁扭转形成有效约束。

摘要：针对风电结构的低阻尼特性及设计反应谱未考虑土-结构相互作用(Soilstructure Interacton,SSI)的问题,提出了考虑SSI效应的适用于风电结构设计的地震反应谱.选取具有不同场地特征的3034条地震动,并按照建筑抗震规范进行场地分类;基于无质量集总参数模型,建立了风电结构考虑SSI效应的单自由度分析模型.基于大样本地震动结果的统计分析与非线性最小二乘技术,形成了新反应谱的规范形式.分析表明,对于低阻尼比,新反应谱值大于规范谱值,比传统采用建筑抗震规范反应谱的计算更加安全.提出的新反应谱概念清晰、形式简便,可为风电结构的抗震初步设计提供依据.

摘要：为探究风轮-机舱组件(RNA)运行作用对近海风电结构调谐质量阻尼器(TMD)振动控制的影响,以NREL 5 MW单桩风电塔为对象,基于风-浪-流-RNA运行耦合的近海风电结构分析模型,通过定点理论对风电塔架一阶频率设计TMD参数。结合RNA控制策略下风电机组的时变振动特性,分别研究TMD对近海风电结构塔顶前后向及侧向动力响应的控制机理。结果表明:由于前后向与侧向动力条件的不同,TMD无法有效控制塔顶前后向振动,但可显著抑制塔顶侧向振动响应。

摘要：由于风电塔上部的风轮-机舱组件(rotor-nacelle assembly, RNA)在运行状态中的非线性控制策略,风电塔顶加速度频响特征复杂,其中风轮3倍转频激励(3P)响应最为突出。考虑一种单自由度等效风电塔模型,通过OpenFAST软件确定RNA运行作用下的结构动力参数与气动荷载,开展了基于线性二次型调节(linear quadratic regulator, LQR)算法的主动质量阻尼器(active mass damper, AMD)对风电塔顶前后向加速度响应的控制研究,以被动调谐质量阻尼器(tuned mass damper, TMD)为对照考察了AMD的减振性能与控制特点。结果表明:在RNA运行作用下,AMD具有比TMD更好的控制表现,其控制作用可一定程度抑制3P频段的响应。

摘要：近海风电结构的发展正面临“降本”、“增效”两方面问题的考验,结构振动控制技术是其突破难题的有效手段之一。然而,由于风电塔上部的风轮-机舱组件(rotor-nacelle assembly,RNA)在运行状态的非线性控制策略,给风电结构的振动控制带来了新的挑战。针对国内外近海风电结构振动控制的相关研究进行了搜集、整理与归纳,结合近海风电结构体系的动力特点分析了不同类型阻尼器的减振原理、研究方法、适用场景与性能优劣。结果表明:风电结构的振动控制将从传统高耸结构的控制理论出发,结合风机的变速-变桨时变特性,提出更加高效、有针对性的减振技术。

摘要：为确定防屈曲支撑在结构中的布置方式以使结构抗震性能充分发挥,提出了基于能量平衡的防屈曲支撑-钢筋混凝土框架结构抗震塑性设计方法。构建了结构的"强柱弱梁"整体屈服机制,采用侧力比将总结构体系离散为防屈曲支撑体系和纯框架体系,并建立了结构的双线性能力曲线。基于能量平衡方法计算结构的设计基底剪力并分别得到支撑体系和框架体系的设计侧向力,进而完成支撑的截面设计。按照塑性内力分配机制和考虑支撑屈服后性能,计算梁柱构件内力需求。以一幢5层结构为例,分别设计了不同侧力比的14个结构模型,对比了基底剪力、防屈曲支撑面积和梁柱钢筋用量等。通过22条地震波下的弹塑性时程分析,研究了不同侧力比结构的最大层间位移角、屈服机制、楼层剪力比、支撑最大位移延性、累积位移延性和结构残余层间位移角。分析结果表明:所提出的方法能实现结构的预期失效模式,并满足结构的抗震性能要求,并建议设计侧力比选取在0.3~0.5之间。

摘要：基于规范格式的抗震设计侧向力模式主要是基于弹性结构系统的动力特性获得的,这与强震下结构的非线性地震响应具有不兼容性,不能很好的预测和控制结构的地震损伤。基于强震均匀损伤的抗震理念,提出了滞变性能退化结构体系抗震设计的新型侧向力模式。建立了以峰值指向性改进I-K模型为基础的分析模型,构建了结构的均匀损伤优化设计程序,系统研究了收敛参数、地震动特性、目标延性、结构周期、阻尼比、软化刚度系数、材料延性能力、材料循环退化速度等对新型侧向力模式的影响。提出了以结构基本周期、目标延性和楼层相对高度为变量的新型侧向力模式量化表达式。结果表明,采用新型侧向力模式设计的结构,能实现结构的损伤分布均匀化,降低结构的地震响应,提高结构的抗震性能。

摘要：防屈曲支撑(buckling-restrained braces,BRB)不仅为结构提供抗侧刚度,且在地震中可通过芯材的屈服吸收能量,从而减少输入主体结构的能量,有效地改善了结构的抗震性能。防屈曲支撑在结构体系中的合理配置是影响结构抗震性能的重要因素。对于防屈曲支撑-钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)框架结构,主体结构刚度主要由梁柱构件截面尺寸决定,而主体结构强度由截面尺寸和配筋共同决定。基于此,以BRB-RC框架结构为例,分别采用基于剪力比和刚度比的设计方法进行BRB参数设计,对2种方法设计后的结构进行反应谱及弹塑性时程分析,从周期、层间位移角最大值、滞回耗能比及滞回曲线等方面对结构抗震性能进行评估和对比分析。分析获得了基于刚度比和剪力比设计方法的优缺点,为BRB-RC框架结构的减震设计提供了参考。