摘要：针对索穹顶结构缺乏有效的鲁棒性分析方法及基于结构鲁棒性能的优化设计现状,首先构建该类结构鲁棒性评价方法,然后结合实际工程案例分析Geiger型、Levy型和Geiger-Levy组合型3类索穹顶结构鲁棒性随结构榀数、环索圈数及矢跨比等形状参数的影响.在此基础上,采用遗传算法,进一步探索基于结构整体鲁棒性能的结构形状优化设计方法.研究发现,3类结构鲁棒性能均随着结构榀数、环索圈数及矢跨比等形状参数的增加而增强,且在相同形状参数设计条件下,Levy型鲁棒性能最强、组合型其次、Geiger型最弱.以Geiger型索穹顶结构平面索桁架撑杆顶部标高、撑杆长度和环索半径3组共6个形状参数为优化变量,在优化变量一定变化范围内(本文取结构初始模型中该值的80%~120%),经形状优化可有效提高鲁棒性(优化率39.8%)及结构抵抗不相称破坏的能力.

摘要：对于重复性模块组成的空间结构,参数化的几何堆叠仅解决其构形,传统力学分析也无法解决其力学性能优化问题,主要还是依靠工程师的工作经验来进行优化设计。董石麟教授提出的六杆四面体柱面网壳是一种由相似的四面体模块组成的空间结构,具有线性重复性特点。针对六杆四面体柱面网壳进行截面尺寸优化研究,以关键阶频率最大化为主要策略,结合折衷规划法和质量参与系数确立目标函数,实现1、9、13、54、56、80这六阶频率最大化。优化结果表明:在结构整体减重9. 92%的前提下,结构刚度提高了约12. 25%,各阶频率都有显著增加,起到了良好的优化效果。并验证了线性重复性空间结构截面尺寸优化的可行性。

摘要：强震过后短时间内发生的余震会对主震损伤结构产生重要影响,目前针对地下结构抗震性能的研究多是基于单次主震作用,对余震作用的认识有待进一步提高。为研究主余震作用下地下结构的性能劣化及增量损伤,以2层3跨地铁车站为原型建立土-地下结构相互作用模型,选取14次真实地震中的85组天然主震记录和对应的主余震序列为输入,对比研究了地下结构的地震响应特征。结果表明:考虑主余震作用时地下结构的地震损伤程度一般要比仅考虑主震作用时严重,但其增量幅度及扩展范围与主余震序列峰值加速度比ξ、地震动特性和主余震“极性”等因素有关;由于地下结构的损伤累计效应,在相近主余震峰值强度作用下(ξ≈1.0),地铁车站在余震时的层间位移反应较主震更大;当主震与余震的峰值加速度相差较大时(ξ≥1.4),余震对结构造成的附加损伤十分有限。

摘要：设计并开展一系列土-结构群相互作用体系振动台试验,考虑结构数量、地震动类型与幅值等参数,研究土-结构群相互作用对结构及场地土响应的影响,并对模型土参数确定方法进行分析。研究结果表明,地表建筑物的存在并不总是减小自由场地面运动,但地面运动随着地表结构数量的增加而降低;土-结构群相互作用对位于结构群中心的结构响应影响最大,且会放大土体卓越频率附近的响应成分;不同评价指标之间具有不同的侧重点,但均可较好地评价结构群之间的相互作用;输入地震动的总能量越高,土-结构群相互作用越明显。

摘要：为了应用高级土体本构对黏土中的吸力桶基础进行完整的有限元模拟,以建立吸力桶基础的破坏包络面,利用有限元方法分析了在不同单调组合荷载作用下固结黏土中的吸力桶基础离心机试验,对比试验结果验证了使用硬化土(HS)本构模型的有效性;通过径向滑移试验进行了大量的有限元分析,进一步研究了竖向力(V)水平力(H)弯矩(M)空间的破坏模式。在此基础上描述了H-M平面、V-H平面以及V-H-M空间的破坏包络面。结果表明,H-M破坏包络面类似于倾斜的椭圆;不同竖向荷载对H-M破坏包络面倾斜度的影响可以忽略;H-M破坏包络面的尺寸随着竖向荷载值的增加而减小;竖向荷载和水平荷载之间存在很强的相互影响,即竖向承载力和水平承载力构成的V-H屈服面近似为1/4椭圆,可以看出,H-M倾斜椭圆的大小由竖向荷载控制。基于数值模拟结果提出了在V-H-M空间中表达三维破坏包络面的解析式。

摘要：为进一步探索空腹索桁张力结构初始预应力分布、静力性能及误差敏感性,在理论分析的基础上,设计加工了一直径5m的结构模型.提出了该模型支承平台、可调索杆、连接节点等加工制作方案及基于最小二乘法的各测点内力-应变关系拟合方法,考察了张拉各构件到设计长度时的体系初始预应力分布,模型在满跨、半跨和1/4跨等多种荷载工况下的静力响应及通过调整杆件长度模拟杆长误差以考察长度的误差敏感性.研究表明,当所有构件都张拉到设计长度时,空腹索桁张力结构初始预应力分布将达到设计值;结构在不对称荷载作用下易发生平面外失稳,平面外刚度较差,而在整体均布荷载作用下表现出良好的承载性能;环索长度误差敏感性最明显,脊索、斜索次之,桅杆最弱.初内力分布、多种荷载工况下的静力响应及误差敏感性分析理论值与实测值基本吻合,表明了理论分析的正确性和模型设计的有效性.

摘要：利用拓扑优化技术来优化结构受力分布、提高结构性能和节约材料在工程设计领域有广泛的应用前景。由于技术和实践的不足,拓扑优化技术在结构工程领域还未形成系统性的结构优化策略,主要还是依靠工程师的工作经验来进行优化设计,尚待深入研究。为此,探索了将拓扑优化策略运用到人行桥的建筑找形当中,基于应变能最小化的优化策略,针对深圳一座实际的行人天桥项目进行了轻量化设计。首先采用连续体拓扑的方法进行了优化研究,然后根据优化结果进行建筑学开孔设计,通过上述过程提高了结构性能,也达到了较好的建筑表现效果。优化结果表明:在减重10.65%的条件下,结构挠度有了较大降低,竖向位移得到了有效控制,本设计中自动化的拓扑优化技术在结构体系上实现了建筑结构一体化的设计目标。

摘要：基于能反映蜕变性质的污染物一维扩散模型的基础上,考虑模型边界浓度随时间变化的实际情况,求解得到了模型的解析解。基于此解析解编写了相关的程序。算例分析了边界浓度为恒定常数和边界浓度随时间变化的两种边界情况对不同深度的污染物浓度和通量的影响。提出的解析方法可用于边界条件浓度随时间变化时预测具有蜕变性质污染物的迁移规律,从而为相关填埋场垫层设计提供参考。

摘要：为简化压电换能器制作工艺和减小结构尺寸,利用薄片式压电元件良好的力电转换特性,根据压电换能器结构不同的能量转换方式,设计并制备了冲击型和弯曲型两种换能器。通过建立对比试验,分析了两种结构的工作原理以及换能器的发电性能,并研究了加载条件的变化对换能器输出性能的影响规律。测试结果表明:弯曲型换能器在有限位移下,低频率加载时的发电性能和工作稳定性强于冲击型换能器。最后,根据对比结果提出了一种弯曲型换能器的有效封装结构。

摘要：目的为揭示舟山典型海相砂土的动力液化失效的物理力学机理,方法利用GDS动力三轴仪做双向循环振动试验,借助流固耦合数学方程及动力液化破坏内时模型,建立了基于动强度的舟山海相砂土动力液化失效概率模型,结果表明舟山典型海相砂土的动力液化失效概率均与循环加载激振幅值有关。