高层钢-混凝土混合结构地震作用下的能量反应分析

针对目前高层建筑混合结构中常用的外钢框架-内混凝土核心筒混合结构,从地震能量输入和结构能量耗散的角度对其进行了地震作用下的能量反应分析.通过选取不同的地震动参数对混合结构的总输入能及其在滞回耗能和阻尼耗能之间的分配情况进行了研究,明确了地震动各参数的变化对混合结构能量反应的影响;通过分析不同地震波作用下混合结构的滞回耗能在外钢框架和内混凝土核心筒间的分布以及在结构层间的分部情况知,底层剪力墙是整个混合结构中滞回耗能比较集中的区域,地震破坏最为严重.通过本文研究知,地震反应的能量分析方法是一种能较好反应混合结构在地震作用下的地震反应全过程及其弹塑性性能的方法.     

SDOF体系地震输入能及其分配问题研究

目前对地震能量方面的研究工作多集中在地震总输入能和结构总滞回耗能的估算上,忽略了能量反应的时变特征。本文基于能量平衡原理,通过Matlab自编程序对比分析了SDOF体系在弹性无阻尼、弹性有阻尼、弹塑性双线型和弹塑性三线型四种滞回模型下的地震能量时程反应,进而探讨了SDOF体系地震能量时程反应、总输入能及瞬时输入能分配的规律。结果表明:滞回模型选取对弹塑性SDOF体系非动能项影响较大;不同滞回模型下SDOF体系地震输入能的大小关系为:弹塑性体系弹性体系,弹性有阻尼体系弹性无阻尼体系,弹塑性三线型弹塑性双线型。     

地震记录时间坐标的改变对数值积分结果的影响分析

人们经常在数值积分中,对所选取的某一地震记录的主要周期不满而采用人为改变时间坐标的办法。然而,作者的计算分析表明,这种人为改变坐标的同时,也改变了会对在地震作用下结构的弹塑性反应产生主要影响的功率谱,使计算的结构反应产生预想不到的结果,有时还会使结构设计偏于不安全。因此,在弹塑性反应中,最好不要再采用这种方法。     

抗震结构的概率弹塑性动力设计理论与方法

本文系统地论述了抗震结构的概率弹塑性设计理论与方法（包括设计用随机地震动、结构弹塑性随机反应分析和动力可靠性分析、地震损失分析、期望破损度设计、可靠性设计和双目标优化设计）及其在工程结构（钢结构、钢筋混凝土结构和砌体结构）中的应用。     

建筑结构爆破地震反应弹塑性精细时程分析

针对爆破地震作用下建筑结构的安全评估问题，提出利用时程分析方法全面评估爆破地震波的安全度；建立了基于精细积分算法的结构弹塑性动力分析架构模式，编制了建筑结构爆破地震反应弹塑性精细时程分析程序；通过算例验证了该算法的准确性与高效性，弹性时程分析与不同恢复力模型弹塑性时程分析的结果曲线具有类似特征和数值差异；建议选择合理的恢复力模型，使用弹塑性时程分析方法模拟爆破地震作用下结构的动力响应，全面评估爆破地震波的安全性。     

地震作用下高层建筑结构的重叠分散控制研究

针对地震作用下高层建筑结构大系统控制问题,引入分散控制的策略,导出重叠分散最优控制(Overlapping Decentralized Optimal Control)算法。该方法将包含原理与线性二次型(Linear Quadratic Regulator)最优控制原理相结合,通过扩展分解控制系统及协调收缩获得重叠分散控制器。对某20层钢结构Benchmark结构模型进行数值计算与分析,结果表明,导出的重叠分散最优控制方法可以有效地抑制结构地震反应,控制效果不仅接近传统的集中控制方法,而且提高了高层结构大系统控制的鲁棒性和可靠性。本文方法可应用于大尺度高层结构振动控制中,实现高层建筑结构地震反应的可靠控制。     

两向地震波的输入方向对平—扭耦联系统动力反应的影响

本文按有限输入方向计算并采用线性予测的方法讨论了两向地震对平-扭耦联系统动力反应的影响.通过实例计算说明:弹塑性结构受地震波输入方向的影响显著大于相应弹性结构.对弹塑性结构而言,在本质上不存在确定不变的最不利地震波输入方向.     

高层建筑结构中的若干力学问题

高层建筑层数多,高度大,体型复杂,是三维空间结构。在竖直方向由许多抗侧力结构(如框架、剪力墙、筒体等)组成,在水平方向上则有许多楼板连结,有时还有刚性水平大梁、刚性桁架加劲。它除了承受静力荷载外,还受到风和地震等动力作用。在地震作用下,结构进入弹塑性大变形状态。由于结构组成和荷载作用的复杂性,因而高层建筑结构的力学分析成为结构力学中一个计算复杂、难度较大的问题。     

抗震结构弹塑性变形能力可靠度时域随机算法

采用杆系-层模型，将计算结构静力可靠度的改进的JC法、常规有限元法及时程分析法相结合，建立了抗震结构弹塑性变形能力可靠度时域随机算法。本文方法可充分考虑结构参数及地震作用的随机性以及地震作用与静载的共同影响；可对结构侧向变形能力作地震全过程弹塑性时变可靠度分析。采用本文方法及MC模拟算法分析了一榀三层铪框架侧向变形能力弹塑性时变可靠度，结果表明了本文方法的合理性与有效性。     

考虑 P-⊿效应的单杆件弹塑性刚度矩阵

本文推导了考虑 P-Δ效应的带刚臂单杆件弹塑性刚度矩阵。在推导过程中,考虑了轴向变形、弯曲变形和剪切变形。可用于杆系结构的静力分忻、动态分析和弹塑性稳定计算。按照本文的推导结果,巳编成高层建筑弹塑性动态分析程序并在高层建筑工程中运用。本文的成果把 K.I.Majid和 M.F.Giberson 的工作推进了一步。高层建筑和大跨度结构的弹塑性动态分析是当前工程抗震方面的一个重要研究课题。本文的工作是应这一需要而展开的。     

杆件去除与内力变更时空间网架结构的简捷计算法

本文采用矩阵位移法,引入初内力的概念,提出并建立了初内力准方程式,再运用性叠加原理来简化分析计算杆件去除与内力变更时的空间时的空间网架结构。这种简捷计算法的所讨论的工况下只要一次性的建立、分解和应用网架结构的总刚度矩阵,无须重复多次建立和分解总刚度矩阵,从而使会计工作量成倍地甚至几十倍地大幅度减少。特别是当网架结构多根杆、依次先后断杆、预应力及分期分批施加预应力时,采用本文方法可更方便地求得各工况     

INTERNAL FORCE AND DISPLACEMENT OF A SYMMETRIC STRUCTURE UNDER LOAD

对称结构在对称载荷作用下,内力和位移对称;在反对称载荷作用下,内力和位移反对称。这是利用对称性简化结构计算的根据。该文用更能反映对称性数学本质的方法,证明了上述结论。这一工作将使结构力学中对称性利用的叙述更简洁,逻辑更严密。以此为基础,对载荷作用下对称结构的内力和位移的理论进行了整理。     

结构杆件撤除后简化分析一般方法

本文提出结构杆件撤除后简化分析的一般方法,视杆件撤除后新结构的解为原结构的解与原结构上加以关联荷载解的叠加,利用原结构的解及总体刚度矩阵的逆矩陈求解新结构,无需进行结构重分析,使计算量大大减小,文中基于有限元法导出求关联荷载的一般算式。该法适用于空间网格结构和刚架结构一根杆件撤除问题,也适用于多根杆件同时撤除问题。     

槽型宽翼受压构件剪力滞分析的传递矩阵法

利用能量变分法，建立了槽型宽翼受压构件考虑剪力滞效应时的平衡控制微分方程，给 出了该方程在轴向均布载荷作用下的初参数解，导出了求解槽型宽翼受压构件内力、应力和 位移的场矩阵和点矩阵，提出一种研究槽型宽翼受压构件剪滞效应的传递矩阵法. 数值算例 表明，该方法计算便捷、精度好、具有较高的工程应用价值.     

对桁架结构稳定分析经典理论的讨论

通过算例讨论了桁架结构稳定分析的经典理论,指出用该理论算出的临界荷载远远大于屈曲临界荷载,而且压杆的应力远远超过压缩强度极限。文中分析了问题的来源,提出了桁架结构临界荷载的屈曲理论计算方法,通过比较说明了屈曲理论的正确性。     

巨型钢框架——拉索吊挂结构拉索参数确定方法

如何确定拉索参数是巨型钢框架——拉索吊挂结构的关键问题. 基于简化模型推导了竖向载荷下结构内力及变形的求解方程;依据牛顿定律分析了水平载荷作用下, 不同的滑移状态拉索对框架受力变形的影响, 得到了拉索索力增量最大值的关系式;最终, 根据"正常使用状态下, 巨型梁的挠度满足规范要求"的拉索参数确定准则, 建立了首先确定拉索截面积、再确定拉索预拉力的确定方法. 为巨型钢框架-拉索吊挂结构的性能评判和初步设计奠定理论基础.     

Daubechies条件小波有限元法研究

为拓展小波理论在结构工程中的应用,提高结构计算精度,提出了以Daubechies条件小波Ritz法为基础的Daubechies条件小波有限元法。该法结合广义变分原理和拉格朗日乘子法构造修正泛函,根据修正泛函的驻值条件得到全域法求解方程矩阵。根据构件的边界条件,按左右边界对求解矩阵进行相应拆分,构建条件小波单元刚度矩阵,并依据公共节点位移相等原则形成总体刚度矩阵,由此解得各单元的小波基待定系数,即可进一步求解位移场函数、内力分布函数及荷载集度函数。以工程中常见的弹性拉压杆及平面弯曲梁为例,详细阐述了该方法的构造过程。并通过典型算例将Daubechies条件小波有限元法计算值与理论解进行了对比,结果表明:在弹性拉压杆算例中,位移、应力、载荷集度的相对误差均在1.22×10-3%以内;在平面弯曲梁算例中,挠度、弯矩、载荷集度的相对误差均在8.91×10-2%以内。     

杆件撤除对平面刚架影响的实用计算法

基于短阵位移法,提出了用于分析杆件撤除对平面刚架结构影响的简化计算方法,与以往不同,本法仅将杆件撤除视为在原结构上曾加荷载工况,因此无需重建况体刚度矩阵即可用于分析杆件撤除对结构的影响,本法的计算速度比矩位移法快很多,算例表明,两种方法的计算结果一致。     

STATIC AEROELASTICITY METHOD BASED ON EXTERNAL AERODYNAMIC FORCE AND STRIP METHOD

本文通过对载荷设计中的静气动弹性分析方法进行研究,发展了一种基于外部刚性气动力数据和改良片条理论修正的弹性载荷修正方法。其中结构变形通过工程梁方法提取部件刚度阵进行计算,气动力通过网格化模型基于外部试验或CFD气动力数据库插值得到。结构和气动之间位移和力的数据传递分别利用曲面样条和形函数面积坐标加权法插值,弹性载荷修正通过改良后的片条理论计算,由此迭代循环直至结构变形收敛。同时通过对相关工程实例进行分析计算并与成熟方法对比,验证了该方法的可行性和高效性。     

正交正放类网架结构分析的分解刚度法

把正交正放类网架结构简化为构造上正交异性的夹层板,采用考虑剪切变形的具有三个广义位移的平板弯曲理论进行分析。基于分解刚度思想对三类屋面网架(正放四角锥网架、两向正交正放网架和正放抽空四角锥网架)进行了静力分析和固有振动分析,对三类竖向承重网架墙体进行了稳定性分析,给出了简便实用的计算公式。通过与有限元法分析结果的对比,表明了本文提出的方法作为一种简化的计算方法,其精度是比较高的,绝大多数的误差都小于5%,可以应用于工程结构的初步设计。此外,与其他的简化计算方法相比它的精度比较高而且计算过程大大简化了。