摘要：梁端弹簧型自复位框架(self-centering frame, SCF)结构作为一种新型抗震结构体系,通过梁柱节点铰接构造来使整体结构抗侧刚度弱化,并在梁端设置钢板弹簧来给节点设定确定的转动刚度,从而达到地震作用下结构减震和震后结构自复位的目标。在已有理论和试验研究的基础上,对梁端弹簧型自复位框架的抗震设计方法进行了研究,并给出了此类结构的抗震性能水准以及结构的抗震设计流程。结合一幢三层自复位耗能框架结构的设计实例,进行基于性能的结构抗震设计,通过有限元模拟对该结构的动力响应与常规框架进行比较分析。结果表明:梁端弹簧型自复位耗能框架结构具有较小的加速度响应和层剪力响应,以及良好的变形性能。研究结果表明,梁端弹簧型自复位框架结构具有优越的抗震性能。

摘要：附加调谐质量阻尼器是烟囱结构的一种传统减震控制方法,然而其通常需要较大的附加质量及额外的安装空间,这为施工安装带来不便。本文提出附加调谐质量惯容系统(TMIS)控制高耸烟囱的地震响应,以利用惯容元件的表观质量效果实现轻量化减震目标。同时,考虑烟囱高阶模态对其地震响应不容忽视的影响,提出沿烟囱高度布置的分布式TMIS以实现多模态控制效果。建立了基于两种不同惯容子系统的TMIS力学模型及相应的附加分布式TMIS烟囱运动方程。以金井清谱为随机地震激励输入,并基于改进的定点理论提出了分布式TMIS的部分设计参数简化假设,提出了基于需求的分布式TMIS烟囱结构多模态优化设计方法。通过实例验证了所建议设计方法的有效性,并对比检验了分布式TMIS的轻量化及多模态控制效果,通过参数分析检验了所采用的改进定点理论简化的合理性。结果表明:所建议的设计方法可以按照预定目标发挥两种分布式TMIS的减震性能,两种分布式TMIS均显示了明显的轻量化减震效果。

摘要：为深入研究高层建筑单核心筒周边悬挂结构体系在地震作用下的动力响应特点以及核心筒底部的受力性能、损伤特征、破坏模式等,以实际高层建筑结构为原型,设计并制作了缩尺比为1/20的模型,进行了三向激励下的模拟地震振动台试验,包含了多遇、设防、罕遇以及极罕遇地震作用工况。试验中核心筒呈现的损伤破坏过程为:连梁最先开裂;随后连梁原有裂缝加深,同时筒体底部墙肢也逐渐进入损伤状态;最后筒体底部墙脚达到压溃状态。该损伤破坏是渐变过程,具有延性破坏的特征,表明核心筒单独作为抗侧力系统能够提供两道抗震防线。试验结果表明,悬挂部分竖向加速度峰值响应约是筒体的2~4倍,结构设计中应予以重视;对于单核心筒周边悬挂结构,将楼面主梁与核心筒以及悬吊柱分别铰接,受力简洁合理,吊杆应力设计可控。研究成果可为单核心筒周边悬挂结构体系的工程设计提供相应的结构抗震性能依据,也为城市密集区域内空间的高效综合利用提供有利条件。

摘要：城镇既有建筑地震损伤快速预测对城市震后应急响应与快速救援恢复具有重要意义。为实现既有建筑震损状态的快速量化评价,基于多元特征和机器学习模型驱动,提出了既有建筑地震损伤快速评估与预测方法。针对钢筋混凝土结构,通过实测结构动力特性和HAZUS技术手册中非线性性能参数,建立真实在役建筑的等效数值分析模型;利用ATC-63地震动库和一类数据驱动型非线性损伤评估指标,生成结构地震损伤状态大样本数据集;通过特征工程研究,揭示不同类型特征间的相关性;利用随机森林机器学习模型,实现了基于初始设计特征、实测结构特征、实测地震动特征映射结构地震损伤状态,且测试集决定系数为0.99,相对误差在±20%以内的样本数占比达99.23%;通过模型可解释性分析,揭示了模型输入特征对预测结果的重要性,其中结构模态周期是保障预测结果可靠的重要特征之一;并利用已有地震台站实测记录,成功预测了目标建筑群在该地震动下的损伤状态。所提出的基于多元特征驱动的既有建筑结构地震损伤快速评估方法,具备较高的预测精度和效率。

摘要：以设置典型惯容系统的单自由度结构为研究对象,通过比较无控结构和设置惯容系统的结构在白噪声激励下的响应均方值,提出了关于惯容减震结构的位移和加速度性能控制目标。分析了加速度控制目标、位移控制目标和耗能增效目标之间的关系,发现当位移和加速度控制目标确定时,惯容系统的耗能增效比存在唯一的极大值。据此提出了一种基于位移和加速度双控与耗能增效的惯容系统参数设计方法,该方法可以在达到预期的位移和加速度控制效果的同时,最大程度发挥惯容系统的耗能增效特性。通过算例对该双控减震设计方法进行了检验,验证了所提方法的可行性。研究结果表明:采用该方法设计得到的惯容系统参数,可使结构在白噪声激励下的层间位移响应和楼面绝对加速度响应均得到统计意义上的定量控制;而在实际地震波的激励下,通过该方法设计得到的惯容系统参数也达到了预期的结构设计控制效果。

摘要：混凝土结构损伤的早期预警与精准量化是土木工程结构健康监测领域的热点。提出了一种基于嵌入式传感技术的混凝土结构概率损伤成像方法,通过对混凝土材料中骨料、砂浆基体以及界面过渡区的二维细观有限元建模,揭示了探测应力波在不均匀性混凝土材料及损伤界面的传播机制。结合传感器阵列的损伤可视化机理,设计了一种嵌入式压电传感器阵列模块,为精准量化混凝土损伤,结合概率损伤成像方法,通过基线相减法和希尔伯特变换从探测信号中提取损伤散射波的传播时间信息,引入累积分布函数,实现对混凝土损伤区域的可视化重构。试验结果表明,嵌入式传感模块可实现对混凝土结构的三维损伤成像,且识别出损伤中心位置与真实损伤中心位置在二维投影面上的误差为1.0 cm,验证了该方法对混凝土损伤感知的有效性与准确性。相比于现有嵌入式稀疏分布传感器,多传感单元集成的阵列模块可明显提升对混凝土局部损伤的探知能力,同时降低传感器系统在服役期的运维成本。

摘要：为探究超高层连体结构在多灾害耦合作用下的设计与安全性能,以苏州超塔为例,开展地震和风耦合作用下的多灾害易损性分析.根据设计资料建立结构有限元模型,分别开展结构在地震作用下以及地震和风耦合作用下的易损性分析,探究结构在多灾害耦合作用下的响应规律.结果表明,地震和风耦合作用下结构联合易损性随着地震动和风荷载强度的增大而增加,且地震动对结构的破坏占主导作用.地震与风耦合作用时结构达到中等破坏、严重破坏和倒塌破坏的概率均比仅地震作用时有所增加.当风速达到40 m/s时,结构在罕遇地震下达到3种破坏状态的概率分别为99.77%、91.56%和46.54%,相比于仅罕遇地震作用下分别提高了1.11%、10.73%和14.65%,相比于一般高层连体结构在同样的灾害耦合作用下分别提高了0.27%、6.26%和14.34%.

摘要：为了研究X形软钢阻尼器在大变形状态下的耗能性能和损伤演化规律,设计了6组试件进行单向和循环荷载作用下延性断裂的试验研究,分析了软钢阻尼器的破坏过程和滞回曲线。采用Lemaitre-Chaboche混合强化模型,分别对各工况下包含与不包含基于应力三轴度的钢材微观损伤模型的软钢阻尼器进行了精细的有限元模拟。对比有限元模拟结果和试验结果,分析结果表明,颈部为X形耗能软钢阻尼器的薄弱位置,最容易发生集中损伤甚至破坏。考虑钢材损伤准则的有限元模拟的荷载-位移曲线与试验结果更加吻合,能够表征软钢阻尼器的承载力与刚度退化现象,并能较为准确地预测软钢阻尼器的损伤演化过程和断裂破坏位置。

摘要：近年来,高层建筑玻璃幕墙面板因自爆、脱落等引发的安全事故在我国频频发生,其主要原因是幕墙面板的性能特征不清晰。论文提出了玻璃幕墙面板的多源感知与特征值提取方法,结合实际工程案例,通过设计施工资料、振动测试、图像识别3种多源感知方法获取玻璃幕墙特征信息,并从中提取出典型特征值。

摘要：调谐质量阻尼器(TMD)在结构减振方面有显著效果。传统桥梁涡激振动控制通常只考虑单一模态,并使用简化的气动力模型,而多跨桥梁等结构具有频率密集的多阶模态,忽略相邻非涡振模态对TMD的影响可能导致涡振振幅计算产生较大误差,TMD控制效果无法达到最优。该文介绍了一种针对结构多模态涡振控制的多个TMD布置优化方法,考虑了非涡振模态影响,并采用多项式涡激力模型推导了模态坐标中力-结构-MTMD的控制方程,同时提出了一种量化各非涡振模态对涡振计算的贡献和识别有显著贡献非涡振模态的新方法。以多跨桥梁为研究案例,对多个TMD控制效果和布置优化开展了对比研究,与逐模态设计结果相比,该文通过全局优化确定最优MTMD参数显示出更优的控制性能,明确了多项式模型在TMD安装后准确预测涡振振幅的适用性,突显出非涡振模态在TMD优化中的重要性。