框架梁试验台的研制与应用

介绍了新型框架梁试验台的原理和构造, 该装置能够有效地在梁端产生轴 向和转动约束来模拟框架梁的实际受力状态. 应用该装置对钢筋混凝土框架梁进行了试验研 究, 试验结果证明了理论分析的结果, 并表明该试验台稳定可靠, 测试数据准确.     

组合荷载作用下钢筋混凝土框架梁内力的方法研究

在钢筋混凝土框架结构的房屋设计中,结构构件的内力计算是整个框架结构设计的基础.其中梁的设计是框架结构设计中的一个重要组成部分.本文根据力学原理,提出了荷载组合的原理,得到一种在组合荷载作用下框架梁内力的实用计算方法,适用在荷载的最不利组合情况下计算梁的内力;接着分别叙述在横向荷载作用下与竖向荷载作用下梁中内力的算法,最后将横向荷载与竖向荷载进行组合,在荷载的最不利情况下算出梁中的内力,为工程优化设计提供了有力的依据.     

遗传递增演化算法配筋优化设计

递增演化结构算法(AESO)是在初始结构上,逐步增加有效材料,进而得到优化拓扑形状,其运算速度快,但容易陷入局部最优解。为提高寻找全局最优解的能力,把递增演化结构算法(AESO)和遗传算法(GA)相结合,提出遗传递增演化算法(GAESO),在增加有效材料的选择性上引入生物进化遗传理论,并以ANSYS有限元分析软件的非线性分析为平台,采用钢筋混凝土分离式模型,探讨遗传递增演化算法(GAESO)在钢筋混凝土复杂应力构件配筋优化设计上的应用,直观地完成在荷载作用和应力约束条件下简支深梁、简支开洞深梁和开洞剪力墙等钢筋混凝土复杂应力构件的配筋优化设计,所得结果符合受力机理,演化方向正确,钢筋布置明确,与遗传演化优化算法(GESO)所得结果进行比较验证,证实了算法的可行性、速敛性和稳定性,能为钢筋混凝土配筋优化设计提供参考。     

侵彻钢筋混凝土过程中弹丸过载特性的实验研究

实验测试了侵彻钢筋混凝土过程中弹丸的过载情况,得到侵彻过程中弹丸的加速度时程曲线。通过将实验测得的加速度时程曲线按其本身的特点划分成四个部分,每个部分代表弹丸与钢筋混凝土作用的不同阶段,分析了不同阶段弹丸与钢筋混凝土相互作用的特点。实验结果表明,含筋率为2%的钢筋混凝土靶板的抗侵彻能力明显高于含筋率为1%的钢筋混凝土靶板。研究结果为理论模型的建立打下了基础,也可为相关弹药和防护工程的优化设计提供参考。     

基于可靠度和功能的框架—剪力墙结构抗震优化设计

作为结构抗震设计的发展方向,近年来基于功能的结构抗震设计思想引起了地震工程界的广泛重视,并取得了迅速发展,其基本思想就是在充分考虑结构抗震设计中的不确定性的情况下,采用基于“投资－效益”准则和强调结构“个性”的设计,本文讨论了基于可靠度和功能的结构抗震优化设计思想,建立了钢筋混凝土呆－剪力墙结构 抗震优化设计模型,给出了结构可靠度的近似计算方法,最后计算了钢筋混凝土框架－剪力墙的算例。     

考虑压杆稳定性时二杆桁架的优化设计

从材料力学中一个简单桁架结构的优化设计问题入手,讨论了考虑压杆稳定时二杆桁架的优化设计问题.     

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将双优化设计变量转化为单优化设计变量,从而建立起预应力方钢管混凝土柱的优化设计数 学模型. 利用罚函数外点法导出了优化设计变量的迭代计算公式,并给出了获得最优解的二 重迭代法计算步骤. 算例结果分析表明,本法对解决预应力方钢管混凝土柱截面优化问题, 具有概念简单,计算方便的特点,并为此类非线性规划问题提供了较好的求解途径.     

地基不均匀沉降对框架结构影响的有限元分析

利用ANSYS有限元程序分析某三层框架中柱柱脚不同沉降量作用下上部结构产生附加内力的规律.首先,定义"solid65"实体单元建立框架三维整体模型,分析的结果可以供子模型施加切割边界自由度约束时调用.其次,建立精密划分单元的三跨框架梁子模型.从梁纵向钢筋的应力分析结果可以看出,随着中间柱脚处沉降变形的增大,框架梁边柱支...     

高层空间框架结构动力分析的超级元子结构模型

本文将超级元和子结构的思想相结合，根据框架结构的变形特点，建立了高层空间框架结构动力分析的超级元子结构模型。模型中将楼面划分为子结构，在总结构层次将各子结构假想为二维连续体后用超级元来描述，而在子结构内部仍用经典有限元三维梁单元模拟。据此，框架梁位于同一超级元内，而框架柱连接不同的超级元。通过假设子结构内部结点自由度与总结构结点自由度的位移关系，得到超级元的质量矩阵以及框架梁和框架柱的单元刚度方程。该模型中空间框架结构的动力和非动力自由度均有大幅度的缩减，而刚性楼面假定可以进一步减少计算量。最后通过一幢30层钢筋混凝土空间框架结构的动力特性分析验证本文理论的正确性和适用性。     

钢筋混凝土框架整型变量二级优化设计

本文将具有高度非线性的钢筋混凝土平面框架的优化设计问题按照整体性约束与局部性约束分成两级处理,各自进行迭代计算:第一级选择一个在最不利的水平荷载作用下满足整体性位移约束条件以及尺寸等其它约束条件的最柔结构;第二级再在第一级的基础上选择满足局部性的强度、配筋率、尺寸及其它规范要求的约束条件的造价最低的结构。     

新型外包钢混凝土组合梁框架结构抗震性能的试验

为克服型钢混凝土柱-钢梁组合框架结构体系存在的缺点,提出了一种新型外包钢混凝土组合梁-型钢混凝土柱组合框架结构体系。设计制作了一榀一跨两层型钢混凝土柱-外包钢砼梁的组合框架结构模型,并通过施加恒定竖向荷载和低周反复水平荷载,对模型框架进行了抗震性能试验研究。结果表明,基于现行规范及作者新研究外包钢组合梁计算理论所设计的型钢混凝土组合框架在地震时能形成梁铰破坏机制,框架的变形能力、承载能力、延性、耗能能力等均满足延性框架的抗震要求,且模型框架的有效延性系数达到了7.93。可见,新型型钢混凝土组合柱-外包钢混凝土组合梁框架结构的抗震性能优于钢框架结构和型钢混凝土柱-钢梁框架结构,可在高层建筑中应用。     

An optimal method for seismic drift design of concrete buildings using gradient and Hessian matrix calculations

This paper describes a novel seismic optimal design method for the reinforced concrete frame. First, an optimal mathematical model with time-dependent constraints, i.e., inter-story drift constraints, is established for achieving minimum weight design. Second, the inequality constraint problem with time-dependent constraints is converted into a sequence of appropriately formed unconstrained problems using the integral interior point penalty function method. Third, an efficient algorithm of the first and second derivatives of the inter-story drift with respect to design variables is formulated based on Newmark-β method. Gradient and Hessian matrix of the integral interior penalty function are also computed. Fourth, Marquardt’s method is employed to solve a sequence of unconstrained problems. Finally, the minimum weight design of a three-story, two-bay planar frame is demonstrated using the new optimization method and the augmented Lagrange multiplier method. The comparative results show the seismic optimal design method presented in this paper is more efficient than the augmented Lagrange multiplier method in terms of computational time. The proposed new method is an effective and efficient approach for minimum weight design of the reinforced concrete frames subjected to earthquake excitation.     

钢筋混凝土框架结构的单参数破坏反演

本文运用一维搜索法对钢筋混凝土框架结构的破坏进行了单参数反演,由观测到的破坏状态－－塑性铰形成次序、位置及位移值,反演钢筋混凝土结构中的钢筋的生一Ｅｓ、配筋面积ＡＳ及混凝土桔等。     

强震作用下RC延性框架的简化计算

提出了一种RC延性框架抗震设计方法,选取合理的倒塌机构并用虚功原理将其转化为等效的单自由度系统,针对选取的倒塌机构、设防烈度及场地条件计算刚塑性反应谱并据此计算结构的动力需求。以五层和九层RC框架为算例并与弹塑性时程分析比较,研究表明该方法计算简单,精度可靠,可以满足强烈地震作用下RC延性框架抗震设计要求。     

基于有限单元柔度法的材料与几何双重非线性空间梁柱单元

从有限单元柔度法的基本思想出发,基于完全拉格朗日格式(TL格式),建立了能考虑材料与几何双重非线性的一般化空间梁柱单元,适用于满足Euler-Bernoulli梁柱二阶分析理论假定的空间杆系结构非线性分析。另外,在梁柱单元截面分析中引入纤维模型,使其适用于解决钢筋混凝土这类复合材料结构的非线性分析问题。对钢筋混凝土双向偏心受压柱试验结果的模拟分析表明,本文所提方法是正确、可靠的,能有效地分析钢筋混凝土框架柱的材料与几何双重非线性问题。     

钢筋混凝土平面框架节点单元BCJ⁃5N

本文基于四根刚臂梁结合12个外接一维单元建立了钢筋混凝土框架节点单元，单元具有5个节点15个 自由度，称之为“BCJ-5N”单元．每个节点具有3个自由度，与普通梁单元一致，从而确保本单元适合于同普 通一维梁柱单元一起进行钢筋混凝土结构平面非线性分析．单元考虑了梁受力钢筋在框架节点内的黏结滑移作 用，并通过钢筋混凝土梁正截面强度设计建立了梁端弯矩与截面转角关系的骨架曲线，结合Lowes加载卸载模 型，组成了完整的静力、动力分析的框架节点单元，并将其移植到 ABAQUS通用分析平台上，通过对两跨三 层钢筋混凝土框架结构的滞回分析和三跨三层钢筋混凝土框架结构的动力分析两个算例，验证了本模型适合于 进行循环荷载和动力荷载作用下平面框架结构非线性响应分析．     

钢筋混凝土框架结构折叠式定向爆破的研究

本文通过对钢筋混凝土框架结构折叠式定向爆破倾倒过程的力学分析和数学方法,结合控制爆破的特点,给出了上下柱起爆间隔角度和间隔时间的计算公式,所用的思路和方法,原则上也适用于其他类似爆破问题的解决。     

防护结构设计中应变速率效应问题

在防护结构设计中，通常是采用材料的动力强度和动力弹性模量以考虑应变速率效应问题。应用所提出的应变速率相关材料模型，对核武器及常规武器爆炸作用下的钢结构和钢筋混凝土结构进行速率相关分析，并与考虑材料强度提高的速率无关分析对比。两种分析结果表明，对于钢结构，两种计算结果相差不大；而对于钢筋混凝土结构．两种计算结果相差较大，而且目前防护结构设计方法偏于保守。     

钢筋凝混土壳体的非线性分析

本文采用有限元数值方法,分析计算了大型钢筋混凝土壳的几何、物理非线性静力问题。对非线性方程组的求解,文中提出了一种将载荷增量和位移增量相结合的合理方法,保证了在临界点附近迭代法的收敛性。最后,文中通过对实际双曲冷却塔壳的分析,得到了一些对实际工程设计具有指导意义的有益结论。