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[硕士论文] 杜帅
建筑与土木工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:伴随着现代城市化建设进程的推进,现代的建筑以及城市基础设施的不断完善,城市用地越来越紧张,因此现在的建筑也向着地下方向迈进,深基坑的开挖、支护等技术成了解决高层等建筑的关键。深基坑在我国虽然有一套比较成熟的理论和体系,但是由于不同的区域有不同的地质条件,所以基坑开挖以及支护依然面临地质条件的限制。
  对于模拟的有限元软件ANSYS、ABQUS、MIDAS/GTS等,MIDAS/GTS对于深基坑模拟方面的针对性较强。
  本文的设计研究对象是某一放坡开挖的深基坑,在研究与分析时要注意放坡的有关注意事项,比如,放坡开挖的坡度设计、放坡开挖的土方应堆放位置等。尤为其中的堆放位置与堆放量的大小将直接影响到基坑的变形量。再者,在基坑开挖的过程中需要进行降水,而降水的多少又取决于地下水位的深浅。本文中主要在无水位的状态下对基坑进行模拟,其中主要是放坡时的边坡稳定系数、基坑周边的地表沉降、钢板桩的内力,以及通过假想有水位时基坑周边的地表沉降量来与无水位时的一个对比,说明基坑尤其是深基坑开挖时一定要进行基坑降水,否则后果不堪设想。然后,将本基坑之前所测得的部分监测数据与模拟进行对比,得出模拟的合理性,当然也可以通过理论的基础将模拟的合理性建立在模拟与模拟之间的对比上,从另外的一个角度去分析和说明。
[硕士论文] 刘尧彬
建筑与土木工程 苏州科技学院;苏州科技大学 2018(学位年度)
摘要:在全球化的进程中,国内外都处在高速发展的轨道上,高层和超高层建筑正在遍布全球,保证建筑的安全性和功能性就成为设计人员首先要达到的目标。高强混凝土柱虽然提高了柱子的承载能力,但是柱子的延性却降低了,空间钢构架约束高强混凝土柱不仅可以提高柱子的承载力还可以改善柱子的延性。
  空间钢构架约束高强混凝土的试验研究和机理分析很少还未见报道,本文从四个方面开展研究工作:
  设计3组试件其中一组改变角钢规格(肢长),一组改变缀条宽度,最后一组改变缀条间距,每组3个对比试件共7个短柱试件,对7个短柱试件施加轴向压力。分析试验数据发现空间钢构架对内部混凝土的约束效果随着角钢肢长变长和缀条净距变小变得更加明显,约束不仅提高了短柱的承载力还改善短柱延性。
  把此次试验数据和以往的理论分析以及试验数据进行整合分析,通过Matlab进行重新拟合公式,给出了核心混凝土的峰值应力和峰值应力对应的混凝土的应变的计算公式。
  通过大型非线性有限元软件ABAQUS建模分析模拟本文的7个试件验证的空间钢构架约束内部混凝土本构模型以及建模方式是正确,在正确的本构模型和建模方式下,变化影响参数进行分析发现:随着角钢肢长变长、缀条宽度变宽和缀条间距减小,角钢肢厚变厚和钢材强度变大,短柱试件的承载力得到提高和延性得到改善。把影响因素考虑成一个综合影响系数,综合影响系数λv越大承载力越大。
  同时考虑角钢受到内部混凝土的侧向挤压力使其偏压致使抗压强度降低和内部混凝土受到空间钢构架的约束使其三向受力致使抗压强度提高,推导出空间钢构架高强混凝土短柱受到轴向荷载的承载力计算公式,经过验算发现按照公式计算的峰值荷载与试验值相差很小。
[硕士论文] 解淇鹏
建筑与土木工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:与传统住宅相比,钢结构住宅结构体系不仅自重轻,并且应用新型节能材料,跟当下绿色环保的理念相吻合,使人们对居住环境的满意度有很大的提升。小高层钢结构住宅作为构成钢结构体系大家庭里面的主要成员之一,与多层相比,不但具有采光、通风性能良好、间距比较大的特点,而且还提高了土地的利用效率,拓展了视野,提升了景观效果。小高层钢结构住宅一般有钢框架、钢框架-支撑、钢框架-剪力墙、钢框架-核心筒和交错桁架等结构形式,在推动小高层钢结构住宅不断应用与发展的过程之中,讨论其结构形式的优化设计内容和性能,并对此展开深入研究很有必要。
  本文针对某15层钢结构住宅,通过SAP2000有限元分析软件以钢框架结构体系为基础,讨论了在其上面增加支撑、剪力墙和核心筒构件,形成钢框架-支撑、钢框架-剪力墙和钢框架-核心筒三种结构体系,并对四种结构体系分别建立模型进行模态、振型分解反应谱、线性时程以及Pushover分析,评估了小高层钢结构住宅在四种结构体系下的抗震性能。本文主要研究内容有:
  (1)介绍了钢结构住宅的国内外研究现状,阐述了钢结构建筑的抗震分析理论与方法。
  (2)对四种结构体系建立的模型依次进行了模态、振型分解反应谱,并进行了ELcentro波、Taft波和唐山波三种地震波下的线性时程分析,对比了它们在自振周期、节点位移、层间位移、柱底剪力上的差异和同种地震波下的异同,得出了钢框架-支撑、钢框架-剪力墙和钢框架-核心筒结构体系比钢框架抗侧移能力好,更适用于高层钢结构住宅建筑的选型方案,验证了已有研究结论。
  (3)对四种结构体系运用Pushover分析,研究了在倒三角荷载作用下对于多遇、罕遇地震的响应,分析了它们顶点位移、底部剪力和塑性铰的变化规律,得出了钢框架结构体系在梁端出现塑性铰,后三种结构体系只在柱底处产生塑性铰的结论。
  通过研究得知四种结构体系中钢框架结构体系抗震性能最差,为高层钢结构住宅的结构选型提供一定的指导意义。
[博士论文] 玄伟
岩土工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:方钢管混凝土柱-组合梁框架是一种典型的钢-混凝土组合结构,具有承载力高、抗震性能好、延性好、易于安装等优点,近年来在高层建筑中得到广泛的应用。高层建筑的抗震性能和防火性能一直是工程界研究的重点,而在高层建筑连续倒塌性能方面的研究相对较少。本文采用理论分析、试验研究和数值模拟相结合的方法对方钢管混凝土柱-组合梁框架的抗连续倒塌性能进行了深入研究,考察了倒塌工况下方钢管混凝土柱-组合梁框架的力学特性、抗力机制、破坏模式,取得的研究成果如下:
  基于单自由度体系对倒塌工况下框架的动力特性进行了分析,探讨了构件初始破坏的时间与动力荷载之间的关系;采用能量平衡原理和最小势能原理对结构在倒塌临界状态时的势能和变形能进行了分析,得出了结构抗连续倒塌的最低能量要求;基于框架梁塑性铰和截面应变的发展,对框架的倒塌阶段进行了定义,同时提出了结构连续倒塌的能量和应变判定准则。
  为了解混凝土楼板在结构抗连续倒塌过程中贡献及其受力机理,建立了倒塌工况下方钢管混凝土柱-钢梁框架和方钢管混凝土柱-组合梁框架分析模型,并对对这两种框架的倒塌阶段、破坏模式、受力机理以及抗力机制的分析;探讨了方钢管混凝土柱的约束作用、钢梁截面塑性区的发展、组合梁内的钢梁和混凝土翼板之间粘结滑移效应、混凝土翼板裂缝开展等因素对结构抗连续倒塌性能的影响;推导出了倒塌工况下方钢管混凝土柱-钢梁框架和方钢管混凝土柱-组合梁框架的抗力-变形计算公式。
  采用位移控制加载的方式对方钢管混凝土柱-钢梁框架试件和方钢管混凝土柱-组合梁框架试件进行静力加载试验,分析倒塌工况下框架的倒塌阶段、传力机理、抗力机制以及破坏模式,同时对理论分析提出的框架抗倒塌计算公式进行校核修正;试验结果表明:具有足够承载能力和转动能力的节点保证了框架抗力机制的充分发挥,提高了框架抗连续倒塌性能;混凝土翼板在结构抗倒塌的过程中发挥了一定作用,设计施工时不应忽略楼板在结构抗连续倒塌中的作用。
  基于有限元软件OpenSees、SAP2000,采用集中塑性铰模型、纤维单元模型以及宏观梁单元和微观节点单元相结合的简化多尺度模型,对平面框架和空间框架的抗倒塌性能进行了模拟分析,采用理论分析提出的倒塌判定准则作为构件的失效准则。结果表明:简化多尺度模型能更好地与试验结果吻合。这种模型易于建模、运行效率高,而且具有相对较高的精度,可用于模拟分析结构的抗连续倒塌性能。
  本文采用理论分析、试验研究以及数值模拟相结合的方式对方钢管混凝土柱-组合梁框架抗连续倒塌的性能进行了深入的研究,探讨了倒塌工况下结构的内力发展、破坏机理及主要抗力机制,基于梁截面塑性和应变的发展程度对结构倒塌阶段进行了定义并提出了结构破坏的倒塌判定准则,推导出方钢管混凝土柱-钢梁框架和方钢管混凝土柱-组合梁框架的倒塌阶段抗力-变形计算公式,同时提出了宏观梁单元和微观节点单元相结合的简化多尺度模型。
[硕士论文] 王梨燕
建筑与土木工程 苏州科技学院;苏州科技大学 2018(学位年度)
摘要:随着高层建筑高度的增加,对柱子承载力及延性的要求越来越高,需要探索新型的组合柱。目前不少学者研究了在钢管中埋入实腹式钢骨后形成的钢骨-钢管混凝土组合柱。而本文则基于空间钢构架和圆钢管对混凝土的约束,提出了一种新型的组合柱——内埋空间钢构架圆形钢管混凝土短柱。这种结构是在圆钢管中内置角钢和缀条焊接形成的空间钢构架并浇筑混凝土而形成的一种双约束组合柱。本文通过对5个内埋空间钢构架圆形钢管混凝土短柱试件和1个圆钢管混凝土短柱对比试件进行轴压性能试验研究,并进行非线性有限元模拟,探索这种新型的组合柱的轴压力学性能,并推导了组合柱的极限承载力公式。
  以外部钢管径厚比、内部空间钢构架缀条间距为设计参数,设计制作了5个内埋空间钢构架圆形钢管混凝土短柱试件和1个圆钢管混凝土短柱试件,对其进行轴压性能试验研究。试验结果表明,内埋空间钢构架圆形钢管混凝土短柱比普通钢管混凝土短柱有较高的承载能力,荷载-位移曲线有较好的延性。随着钢管径厚比的减小和缀条间距的减小,都可以提高内埋空间钢构架圆形钢管混凝土短柱的极限承载能力。
  采用ABAQUS非线性有限元软件建立内埋空间钢构架圆形钢管混凝土短柱模型。首先在已有试验的基础上验证模型建立的正确性。然后以钢管径厚比、空间钢构架角钢肢长、角钢厚度、缀条间距、缀条宽度为参数,用同样的方法建立不同参数下的内埋空间钢构架圆形钢管混凝土短柱模型,进行比较分析。结果表明,随着钢管径厚比的减小、角钢肢长的增加、角钢厚度的增加、缀条间距的减小和缀条宽度的增大,试件的承载力和延性都得到了提高。
  在试验研究和理论分析的基础上,采用叠加法推导了内埋空间钢构架圆形钢管混凝土短柱的极限承载能力,与试验数据吻合较好。
[硕士论文] 代玉凤
电气工程 河北科技大学 2018(学位年度)
摘要:电梯作为中高层楼宇建筑中不可或缺的一种交通工具,其控制方法与组成结构经历了漫长的发展过程,由最初简单的独立电梯控制、较为复杂的电梯并联运行控制、智能化的多台电梯联合控制,到现在形成了能够适应不同建筑环境的自适应电梯控制技术。如何能够全方位提高电梯的服务质量一直是电梯控制领域的核心研究内容,随着对电梯服务质量需求的不断提高,不仅单梯的控制系统需要进行优化,而且对多组电梯构成电梯群的调度控制研究也变得更加深入。
  论文通过对电梯群控调度系统的特性进行分析,展开了针对电梯群控优化调度的研究,设计了基于蚁群算法的控制方法对群控系统进行优化,并利用模糊神经网络对交通模式进行识别,开发了以西门子PLC(S7-300)为控制器的电梯群控制系统,搭建了基于Win CC的监控系统,针对不同交通模式,在乘客候梯时间、乘客乘梯时间、能源消耗量与轿厢拥挤度四项性能评价指标上对系统进行评价。通过采集写字楼的实际客流信息,对结果进行比较分析,验证了论文所设计群控方法对群控系统优化的有效性及在PLC系统中的实际可行性,实现了电梯群控的优化调度,提高了电梯群控系统的整体性能水平。
[硕士论文] 齐杰
结构工程 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:隔震技术已广泛应用于中低层建筑中,并取得了良好的隔震效果。随着社会经济的发展以及实际应用的需要,建筑物的高度越来越高,隔震技术越来越多的开始在高层和超高层建筑中得到应用。高层和超高层隔震结构相比于中低层隔震结构具有特殊性,高层和超高层应用隔震很多方面有待深入研究。本论文主要研究以下内容:
  (1)采用YJK、SAP2000和ETABS三种有限元软件,对某高烈度区18层高层RC剪力墙结构建立非隔震和隔震结构有限元模型。在隔震层布置隔震支座,根据规范要求选取七条地震记录,进行模态、反应谱和时程分析。对上部结构减一度进行基础隔震设计。对隔震结构进行结构变形、隔震层抗风、隔震支座验算。对比三种软件计算结果。
  (2)以设计好的高层RC剪力墙基础隔震结构为基础,采用ETABS有限元软件运用FNA法进行弹性时程分析。从层间位移、层间剪力、楼层加速度、支座滞回以及能量耗散角度评价高层基础隔震结构的抗震性能和隔震效果。
  (3)为了了解高层RC剪力墙基础隔震结构在地震作用下反应全过程,分析隔震结构整体弹塑性行为。对高层基础隔震结构采用YJK有限元软件运用直接积分法进行动力弹塑性时程分析。通过对比弹性和弹塑性时程分析结构的层间位移角和层间剪力,查看结构损伤及塑性铰分布情况,从宏观结构和构件层面分析高层基础隔震结构的破坏机制和构件性能,评价结构抗震性能和预测震害结果。
  (4)我国规范对于隔震结构设计分析时采用地震动输入问题并无特殊说明,国内多数已完成的隔震结构工程实例多采用单向地震动输入进行设计分析。由于地震动具有空间性和鉴于高层基础隔震结构的特殊性,对高层RC剪力墙基础隔震结构输入双向地震动和三向地震动进行计算分析并与单向地震动对比。从层间位移、楼层加速度、隔震支座反应(位移、面压、滞回)对比讨论多向地震动对高层基础隔震结构抗震性能的影响。
  (5)由于隔震层设置在地下室底板,考虑到结构及地下室周围土体安全,希望能进一步减小上部结构反应和提高结构抗震性能。考虑在高层基础隔震结构的隔震层附设粘滞阻尼器,从楼层位移、层间剪力、楼层加速度和阻尼器滞回角度对比基础组合隔震结构和基础隔震结构,讨论高层基础组合隔震结构的抗震性能和减震效果。
[硕士论文] 苏勇
安全科学与工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着高层建筑的不断崛起,随之而来的火灾安全问题,一直是国内外学者研究的课题之一,高层建筑由于建筑楼层高,建筑空间狭小,逃生路线单一,火灾一旦发生,人员疏散受到很大程度的影响,本论文以高层学生公寓为对象,对人员安全疏散问题进行了研究,通过对影响人员安全疏散的工程因素分析,试图寻找人员安全疏散最有利的的情景,使得建筑在设计时,能够合理布局安全逃生路径,进一步降低人员安全疏散时间,结合高层公寓火灾模型设置不同火灾场景,通过火灾的蔓延规律,确定了楼层的危险来临的时间,旨在为建筑防火、人员安全疏散及安全性能评估提供借鉴,课题主要从以下几个方面进行阐述:
  首先分析了人员疏散模型及国内外对于安全疏散的研究方法,选择运用计算机模拟的研究方法,在构建高层公寓火灾模型时选用基于社会力模型的模拟软件FDS为研究平台。其次查阅相关文献,确定了影响人员安全疏散的工程因素,运用Pathfinder模拟软件构建了不同的人员安全疏散场景,分别研究了安全出口、走廊转角角度、楼梯类型对人员安全疏散时间的影响规律,以期优化建筑结构缩短疏散时间。同时根据建筑物的实际尺寸运用FDS构建了高层公寓的火灾模型,通过现场实际调研,确定了高层公寓的火灾类型为快速火,根据高层公寓现有工程概况,设置两种不同的火灾场景,重点探讨了底层着火和高层着火两种场景下火灾的蔓延规律同时确定了部分楼层的危险来临的时间。最后建立高层公寓的人员疏散模型,通过模拟可知高层公寓着火层的必须安全疏散时间为40s,两种场景下人员均可安全疏散到防烟楼梯间内。
  本文的研究可以为建筑结构初期设计及高层建筑火灾疏散提供建议,同时结论也可以推广到其他相似建筑中,具有一定的实际意义和参考价值。
[硕士论文] 兰天
结构工程 广西大学 2018(学位年度)
摘要:钢管混凝土组合结构近年来在超高层建筑中有着广泛的应用,相较于钢结构,其具有更大的抗侧刚度,相较于混凝土结构,其自重更轻、施工方便。外层钢管约束混凝土变形使其承载力得以提升,内层混凝土也增加了结构的刚度和稳定性。
  本文基于分布塑性模型并考虑二阶效应的影响,建立了钢管混凝土组合构件的单元刚度矩阵,采用QR法建立了高层钢管混凝土组合框架二阶弹塑性分析的数值计算模型,用C语言编写了相应的通用计算程序,为钢管组合结构的分析提供了一条新的思路。
  本文的主要工作有:(1)用层纤维模型推导出截面的瞬时割线刚度,用以描述材料塑性沿截面高度方向的扩展,探讨了迭代算法、纤维条带数目对求解精度和效率的影响。(2)分析了材料强度、含钢率、轴压比等参数对截面刚度和塑性极限弯矩的影响。(3)采用Roufaiel三段式线性分布刚度模型,考虑塑性沿单元长度方向的扩展及二阶效应的影响,采用最小势能原理,推导了钢管混凝土单元基于分布塑性模型的单元刚度矩阵。并探讨了作为分段依据的弹性极限弯矩的数值算法。(4)建立了钢管混凝土组合框架二阶弹塑性分析的QR法计算格式,探讨塑性铰的判断机制,设计相应C程序,通过典型算例验证算法的可行性。
  本文研究的主要结论为:(1)钢管混凝土截面的塑性极限弯矩与含钢率、钢材强度和混凝土强度等参数有关,其对含钢率和钢材强度的敏感度远高于混凝土强度,塑性极限弯矩随轴力增加呈现先增加后减小的趋势。(2)截面刚度随着弯曲变形的增加会呈下降的趋势,一般降低到初始刚度的15%-30%左右就基本停止下降。(3)在计算截面瞬时割线刚度时,计算精度与截面划分的条带数目正相关,但条带数目过多会增加计算量,对精度的提升效果也会减弱。改进的牛顿法收敛效率和稳定性都高于增量法,虽然收敛效率略低于割线法,但稳定性好。(4)在压力水平很低时,钢管混凝土截面的弹性极限弯矩随轴力呈线性增大趋势,表现为受拉区外缘钢材达到弹性极限状态;跨过受拉区和受压区应变对称的拐点,截面的弹性极限弯矩会随轴力呈线性减小趋势,表现为受压区钢材达到弹性极限状态。(5)近似切线刚度法判定塑性铰简单高效。(6)框架梁的轴力水平低,梁截面塑性铰形成后,刚度基本保持不变,单元塑性区也不再扩展;框架柱单元塑性铰形成后,随着加载轴力还会继续增加,截面刚度会持续下降,单元塑性区域会继续扩展。
[硕士论文] 于守睿
建筑学 北京交通大学 2018(学位年度)
摘要:自国内高层住区出现至今已过去了四十余年,其出现很好的解决了我国土地与人口之间的矛盾。但早期高层住宅不论户型或是公共空间的设计建造都不成熟,发展过程中逐渐摸索进步。随着社会发展,人们的生活方式与需求日新月异,而居住建筑由于寿命周期长、更新成本高等特质的限制,时刻处于时代发展的末端。对于老旧住区,需求与现状之间必然存在矛盾。
  高层住宅第一批持有者已到中、暮年,资本积累与生活追求的转变促使其中大部分人产生改善性需求,进而出售或出租已逐渐破败的房屋。老旧高层住区由于所处中心城区,医疗、便民设施齐全、生活便利,很得老年人青睐,他们逐渐成为老旧社区最中坚的人口组成;另一方面,随着各大办公圈规模化形成,老旧高层住区距办公圈、商圈、交通枢纽近,也成为越来越多青年上班族居所的选择。我国老龄化社会正在形成,社区适老化研究也一直在跟进,相比之下,青年人作为城区高层住宅的新兴力量,其需求的关注度远远不够。在智能化生活状态的当下,尤其是近五年来沟通与社交方式虚拟化的转变,青年人群有着与以往任何人群完全不同的交往需求,体现在居所环境中则需聚焦社区的公共空间设计;高层住区由于楼体高间距大,同时多配置地下室,室内外公共空间都有巨大的更新潜力,由此引发议题——基于青年交往需求的老旧高层社区公共空间更新优化研究。
  本文以时下青年人群的交往需求作为切入点,研究了老旧高层住区公共空间的类型、特征与空间感受,明确其活动面积不足、功能覆盖人群单一、品质不合时代审美的现状;同时剖析青年人群的心理、生理与时代特征,结合问卷调查的数据总结出群体最为迫切的交往需求,在此基础上分析得出影响青年人群交往意愿的空间要素,具体有:空间的开放性、包容性、适用性与空间感受。并对此提出适度更新、多元主体参与、空间共享三项更新原则,在原则指导下提出以下四项具体策略——多方拓展可用空间、方案竞选与主体投票、功能复合、虚拟网络平台搭建。最终针对公共空间的分类提出每一类空间的更新模式,为老旧高层社区公共空间的更新提供模板。
[硕士论文] 胡梦诗
结构工程 北京交通大学 2018(学位年度)
摘要:对超高层建筑而言,强风作用下结构风荷载和风致效应是影响建筑安全性与舒适性的主要控制性指标。随着世界范围内超高层建筑高度的不断突破,建筑所处的风场环境发生了较大变化,建筑表面气动作用机制也随之发生了变化。对超高层建筑来说,气动作用影响着结构的风致效应,因此揭示气动作用机制是提高超高层建筑抗风性能的关键。本文在已有研究的基础上,采用随机场分解方法,对超高层建筑的气动作用机制进行了讨论。完成的主要工作包括:
  (1)介绍了POD(Proper Orthogonal Decomposition)、ICA(Independent Components Analysys)等典型随机场分解方法的基本原理及在风工程领域的应用,并通过算例验证了ICA分解对随机信号识别的有效性,为后续研究奠定基础。
  (2)采用POD、ICA方法,对方形截面超高层建筑表面风压场、典型高度处环向风压场进行分解,对分解得到的特征值、特征模态、主坐标及独立分量进行分析,讨论了随机场分解方法对超高层建筑气动作用机制识别的适用性。结果表明,POD方法能有效识别超高层建筑表面风场和典型高度处环向风场气动力各成分所占比例。ICA方法能够解释横风向涡脱机制,且对建筑环向风场和局部测点气动作用的机制的解释比POD方法更适用。并且由于建筑底部受近地面影响及建筑顶部存在三维扰流,使得顶部和底部气动力各成分与中间层相比发生了变化。
  (3)采用POD、ICA方法,分析了四种良态风场条件下,湍流度对超高层建筑气动作用机制的影响,结果表明,随着湍流度的增大,建筑表面和环向风场一阶模态对应的气动激励所占比例减小,高阶模态对应的气动激励所占比例增大,且局部典型测点的气动作用机制发生了较大变化;通过引入特征湍流度,讨论了拐点型台风风场对超高层建筑气动作用机制的影响。
[硕士论文] 庞祖杰
结构工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:剪力墙是高层结构中的重要构件,又称抗震墙,具有良好的抗震性能。传统的钢筋混凝土剪力墙因自重大、施工耗时长,且会对水、树木等资源造成浪费,并容易产生粉尘、噪音等污染,装配式建筑成为建筑产业转型升级的必然途径。为解决传统剪力墙存在的问题,本文提出了带拉条双层钢板—混凝土组合剪力墙:剪力墙两端为方钢管,中间为具有内折部分的连接钢板,钢板依次焊接,两端与方钢管焊接为整体,沿墙厚方向的一对内折钢板由拉条焊接连接,墙体内部浇筑混凝土。
  本文利用ABAQUS有限元软件对比试验建立了三个带拉条双层钢板—混凝土组合剪力墙数值模型,三个模型的分析结果与试验结果一致,由此验证了建模及分析方法的正确性。带拉条的双层钢板—混凝土组合剪力墙的滞回曲线光滑饱满,具有良好的耗能性能和变形能力,适合在高层民用建筑中应用。试验与有限元模拟结果均表明,轴压比为0.6比轴压比为0.4的剪力墙构件承载力略有提高,但延性略差;高宽比为1.43比高宽比为2的剪力墙构件承载力提高,但延性变差。
  本文在验证了建模及分析方法的正确性之后,改变高宽比、钢板厚、轴压比、混凝土强度、拉条间距等参数,对30个带拉条双层钢板—混凝土组合剪力墙模型在往复荷载作用下的承载力和抗震耗能性能进行了全面系统的分析和研究,结果表明:随着高宽比的增加,剪力墙的水平抗剪承载力稍有下降,但延性变好;随着钢板厚度的增加剪力墙的承载力和延性都会变好,但同时含钢率上升,经济成本增大;随着轴压比的增大,剪力墙的水平抗剪承载力先增大后减小,轴压比越大剪力墙的延性越差,最优设计轴压比在0.5-0.6左右;随着混凝土强度的提高,剪力墙的承载力有所提高,但延性变差;随着拉条间距的减小,剪力墙的承载能力和延性都变强。
[硕士论文] 李锐
建筑与土木工程 成都理工大学 2018(学位年度)
摘要:地震荷载对建筑结构的危害,特别是对高层建筑的影响甚是强烈。地震产生的动力荷载的大小与建筑结构本身所具有的动力特性关系密切,结构的刚度和质量的变化会直接影响地震荷载的大小。鉴于此,本文以成都某项目为例,利用SAP2000软件开展了地震作用下结构模态、反应谱、弹性时程等动力特性分析,并对该高层建筑进行局部构件进行钢结构替换,通过分析其地震动力特性和混凝土框架-剪力墙结构进行对比分析。主要成果如下:
  (1)通过对ANSYS、ETABS、SAP2000三种有限元软件在前处理、分析功能和后处理三个方面进行了对比,最终选用SAP2000对成都某项目2#楼建立整体三维结构模型并进行地震响应分析。
  (2)模态分析分析结果显示X、Y方向质量参与系数分别为94.84%、93.15%,均大于90%,截取的振型数满足《高规》要求。低阶模态基本为平动振型,第一阶和第二阶模态分别为Y向和X向平动振型,第一扭转周期出现在第三阶模态,但带有平面平动效应,周期值为1.92,第一平动振型为第一阶模态,周期值为2.48s,扭转周期比为0.77,小于规范规定的0.9,满足规范要求。
  (3)反应谱分析得到的最大层间位移角为1/1813,小于最大限制1/800满足规范抗震变形要求;最大层间位移与该层层间位移平均值之比为1.22,大于规范规定1.2,满足规范要求;楼层剪力随楼层高度平缓变化,无明显突变,满足规范要求,且最小剪重比为0.018,大于规范规定的0.016,同样满足要求。
  (4)利用Matlab人工合成地震波、EL Centro波和唐山波作为为实际地震波。三条地震波地震影响系数平均值与设计地震影响系数比较,占比在81%~87%之间,均未超过规范中80%~120%限值规定,三条地震波初选结果符合规范中“统计意义上相符”的规定。
  (5)时程分析结果显示,三条地震波的最大层间位移角在1/2055和1/1816之间,均小于反应谱分析计算结果,且均小于规范规定的最大限值1/800的规定;位移比结果显示,三条地震波位移比在1.24和1.49之间,均大于反应谱计算结果,同时满足位移比最小限值1.20的规定。三条地震波的剪力随楼层增高而减小,并无明显的突变,符合规范要求,只有人工波的基底剪力大于反应谱分析结果;三条地震波的最小剪重比并未全部出现在首层,均小于反应谱分析结果,均大于规范规定的0.016最小限值,满足规范要求。
  (6)三条地震波时程分析结果与反应谱分析比较结果显示,层间位移角占反应谱计算结果的88%以上,位移比比值结果在101%~122%之间,基底剪力在90%~105%之间,剪重比比较平均,在89%左右,每条地震波时程分析结果占反应谱比重均在规范规定的65%~135%之间,符合要求。三条地震波时程分析的平均值对反应谱计算结果占比分布在89%~113%之间,均符合规范的80%~120%的限值规定。EL Centro波结果与反应谱计算结果最接近,几乎相等,总体来看EL Centro波时程分析效果最好。
  (7)针对本案例,对其局部构件进行替换形成高层钢-混组合建筑结构,并进行相关分析。结果显示,钢-混组合结构自振周期与混凝土结构十分相近,结构的扭转周期与第一自振周期的比值为0.78,小于规范规定的最大限值0.85,满足要求。时程分析结果显示,三条地震波的最大层间位移角在1/1140和1/879之间,均接近反应谱分析计算结果,且均小于规范规定的最大限值1/250的规定;位移比结果显示,三条地震波位移比在2.63和3.41之间,均大于反应谱计算结果,同时满足位移比最小限值3.25的规定。三条地震波的剪力随楼层增高而减小,并无明显的突变,符合规范要求,只有唐山波的基底剪力大于反应谱分析结果;三条地震波的最小剪重比并未全部出现在首层,均小于反应谱分析结果。时程分析结果显示,结构设计符合规定。
  (8)三条地震波时程分析结果与反应谱分析比较结果显示,层间位移角占反应谱计算结果的90%以上,位移比比值结果在100%~132%之间,基底剪力在81%~105%之间,剪重比相对比较平均,在96%左右,每条地震波时程分析结果占反应谱比重均在规范规定的65%~135%之间,符合要求。唐山波结果与反应谱计算结果最接近,几乎相等,总体来看唐山波波的时程分析结果更能反映结构的地震响应。
  (9)无论是混凝土结构还是钢-混凝土组合结构,在地震作用下每种地震波时程分析结果占反应谱比重均在规范规定的65%~135%之间,符合要求。人工波、EL波、唐山波地震波时程分析的平均值对反应谱计算结果占比分布在89%~119%之间,均符合规范的80%~120%的限值规定。钢-混凝土组合结构层间位移角计算值均大于混凝土结构层间位移角计算值。
[硕士论文] 于连政
建筑与土木工程 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:伴随着城市发展的脚步日渐加快,人们的生活水平不断提高,居住条件已经不止是一种刚性需求,更是追求一种享受,这也就导致了房地产市场迟迟不肯“退烧”,城市中高层住宅的数量日益增多。寸土寸金的时代,开发商更加关注建设成本,以实现利益最大化,结构设计的优化在房地产成本精细化控制中起到了至关重要的作用。这对于结构设计人员来说,需要在保证结构安全合理、正常使用的前提下,不断尝试新方案来满足开发商的要求。本文主要内容如下:
  (1)本文以黑龙江省黑河市某住宅楼结构设计为研究背景,目的是探究高层建筑剪力墙结构的方案设计及其在工程中的应用。通过此住宅楼前后两方案的对比,使用PKPM结构设计软件建模分析,从计算书的计算结果研究,得出在风荷载作用下,剪力墙数量会提高结构的刚度,但是富余太多的刚度会增加材料的用量,反而造成了浪费;短肢剪力墙这种结构中无法避免使用的构件,在设计的过程中需要对其多重限制,尽量将其优化至合理水平。
  (2)分析地震作用下剪力墙结构的力学性能。分别从剪重比的调整、地震作用层间位移角的优化、结构扭转的调整以及结构偶然偏心的考虑四点出发,得到如下结论:剪力墙剪重比满足均满足上层结构大于下层结构前提下,可以尽可能减少剪力墙的布置,从而达到实现大开间剪力墙的布置方案,使结构具有适宜的侧向刚度;层间位移角的优化在于竖向构件的增减;结构平面应尽量规整避免扭转过大,在调整位移比的同时应该计入偶然偏心的影响,调整要针对相对结构相对弱的方向,避免影响整体指标。结构设计人员在设计过程中,应详细地和分析研究建筑的设计方案,秉承设计合理、施工方便及满足竣工后正常使用的理念,将理论与实际结合、技术与效益相结合,做好合理的规划,创造出更大的社会效益。
[硕士论文] 王军阵
防灾减灾工程及防护工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:随着高层及超高层建筑的发展应用,如果仍采用普通钢筋混凝土柱,在设计使用阶段会受到限制;如轴压比限制会导致结构截面尺寸变大,不仅影响结构使用空间,而且还会形成短柱甚至超短柱,增大破坏带来的危害。如何提高短柱的承载力及变形性能,成为现阶段研究结构性能的一个重要课题。通过大量的资料分析发现,提高钢筋混凝土柱变形能力的主要措施有箍筋约束、内加型钢(型钢混凝土柱)及外加钢管(钢管混凝土柱),通过构造方法增强箍筋约束是一种提高钢筋混凝土柱承载力及延性的有效措施,简单实用。影响箍筋约束效果的主要因素有配箍类型、混凝土强度等级、箍筋强度、箍筋间距、体积配箍率、纵筋配筋率等。
  本文通过对配置S-Clip加强筋的试件柱轴压试验得出的试验数据进行选择分析,得出配箍类型为S-Clip加强筋及角部施加小S-Clip加强筋与复合箍筋相比对试验柱承载力及延性影响的差异性,并分析了随着混凝土强度等级及纵筋配筋率的变化对试验柱承载力及延性的影响规律。在此基础上转换S-Clip加强筋形态为横向约束即横向S-Clip加强筋,通过ANSYS有限元软件模拟分析配箍类型为横向S-Clip加强筋及横向S-Clip加强筋与复合箍筋结合试件的位移云图、应力云图、应变云图及裂缝图与复合箍筋和S-Clip加强筋的差异,分析横向S-Clip加强筋对约束混凝土柱承载力及变形能力的影响,同时通过ANSYS分析配置S-Clip加强筋试件不同混凝土强度等级及纵筋配筋率对箍筋约束下混凝土柱承载力及延性的影响规律,并验证与试验结论的一致性。
  通过分析结果表明:角部配置S-Clip加强筋可以增强试件的承载力及延性性能;横向S-Clip加强筋可以增强对核心混凝土横向约束提高延性性能,但承载力相比S-Clip加强筋略有降低;横向S-Clip加强筋与复合箍筋结合不但可以增强试件的承载力还可以增强试件的延性性能;随着混凝土强度的提高试件的承载力增强而延性变差,纵筋配筋率的增加不但可以提高试件承载力还可以增强试件的延性性能,试验结论和模拟结果吻合。
[硕士论文] 王金鑫
结构工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:在高层、超高层建筑中,剪力墙作为结构的主要抗侧力构件,需要承担较大的竖向荷载及侧向水平力,是整个结构体系的主要抗震耗能装置。由于传统的钢筋混凝土剪力墙结构存在着自重大、墙体过厚、施工作业周期长、湿作业强度大等缺点,与如今建筑产业绿色化、装配化的理念相违背,从而限制了传统体系的发展与运用。针对目前现状与问题,研发出耗能能力强、结构承载力高及装配化程度高的组合墙体是解决该现状的有效途径。基于此目的,本文研究出型钢-钢板混凝土组合墙结构形式。
  由于型钢-钢板混凝土组合墙是一种新型结构形式,国内外学者对该结构的研究较为匮乏,因此本文通过试验研究与数值模拟相结合的方法对型钢-钢板混凝土组合墙的力学性能和抗震性能进行了深入系统的研究,主要研究内容如下:
  (1)详细介绍了型钢-钢板混凝土组合墙的结构形式,该结构包括多个墙体单元及方钢管,每个墙体单元由竖向平行布置的前后两侧钢板构成,相邻两个墙体单元之间,通过竖向布置的H型钢首尾依次横向焊接连接,构成墙体主体。方钢管位于墙体主体的左右两端,与墙体主体通过焊接连接,组合墙内部通过浇筑混凝土而构成一整体。在此基础上,建立了组合墙体的简化计算模型,推导出组合墙体的轴压、纯弯及压弯承载力计算公式。
  (2)设计制作了3个1/2缩尺的型钢-钢板混凝土组合墙试验模型,对其进行了低周往复水平荷载作用下的拟静力试验研究;系统分析了不同轴压比、剪跨比的对比试验;通过试验揭示了组合墙的受力机理及破坏形态,分析了上述参数对型钢-钢板混凝土组合墙的滞回曲线、骨架曲线、承载能力、刚度强度退化、位移延性系数及耗能能力等抗震性能的影响。
  (3)基于非线性有限元软件ABAQUS,对型钢-钢板混凝土组合墙进行了数值模拟,通过试验结论验证了有限元分析的正确性,在此过程中,对组合墙体进行了全过程受力分析,通过对骨架曲线中3个特殊点的应力应变云图进行分析,进一步研究了组合墙体的工作机理和破坏模式。
[硕士论文] 张恒
结构工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:剪力墙是目前高层建筑结构中常用的结构抗侧力体系。目前在高层建筑中常用剪力墙有钢筋混凝土剪力墙、单钢板组合剪力墙、双钢板组合剪力墙等,但是在实际工程应用中存在各种各样的问题和缺陷,不满足国家对于大力发展绿色装配式建筑产业的要求。为此本文在前人钢管混凝土组合柱、型钢混凝土剪力墙、钢板剪力墙的研究基础之上,提出了一种绿色装配式的型钢—钢板混凝土剪力墙结构体系。该体系可充分利用钢板和混凝土各自材料的优点,共同工作,有较好的延性和耗能能力,可满足抗震设防的要求。由于型钢—钢板混凝土剪力墙结构体系是一种新型结构抗侧力体系,目前没有相关研究,本文主要利用ABAQUS非线性有限元模拟和试验验证相结合的方法研究了型钢—钢板混凝土剪力墙在单调荷载下的压弯性能,具体研究如下:
  (1)在总结前人对钢管混凝土柱、型钢混凝土剪力墙、钢板混凝土剪墙的研究基础之上,提出了一种满足现代产业化要求的型钢—钢板混凝土剪力墙结构体系。
  (2)设计了2个大小尺寸完全一致的一字型型钢—钢板混凝土剪力墙,进行了不同轴压比下的压弯性能试验研究,分析了其在不同轴压比下的荷载—位移曲线、变形能力、耗能能力等抗震性能表现。试验研究结果表明:型钢—钢板混凝土剪力墙的破坏形式整体表现为弯曲破坏。在试验过程中,型钢—钢板混凝土剪力墙的破坏始于墙体受压端底部混凝土压碎,从而导致钢板鼓曲。与普通钢筋混凝土剪力墙相比,型钢—钢板混凝土剪力墙具有更高的承载能力,更好地延性和耗能能力。
  (3)利用ABAQUS有限元软件建立不同参数下的型钢—钢板混凝土剪力墙模型,并进行单调位移推覆模拟分析。分析了剪跨比、轴压比、钢板厚度、钢材强度、混凝土强度等级等因素对其单调位移加载下的初始抗侧刚度、承载力、延性等性能的影响。
  (4)对试验研究结果与ABAQUS有限元模拟分析结果进行了对比分析,对比分析表明:试验和ABAQUS有限元模拟破坏形态一致,荷载—位移曲线变化一致,极限承载能力误差在5%以内,验证了ABAQUS模拟分析结果的有效性。
  (5)提出了型钢—钢板混凝土剪力墙的压弯承载能力计算公式,将计算结果与试验结果、有限元模拟结果对比分析。结果表明:本文提出的型钢—钢板混凝土剪力墙压弯承载能力计算公式能比较准确的计算墙体的承载能力,并具备较大的安全储备余量,可以用于实际工程中。
[硕士论文] 高煜航
工程管理 北京交通大学 2018(学位年度)
摘要:近些年随着我国经济的快速发展,建筑行业日益繁荣,城市扩容速度不断攀升,一座座摩天大楼拔地而起,幕墙行业也随之兴起,工程不断增多。建筑高度的不断攀升,设计工艺等都越发复杂多样,施工难度也不断的加大,超高层建筑施工过程中面临的不确定性因素也陡然增多,导致许多始料未及的安全事故频发,使得幕墙工程施工过程中的风险管理工作变得愈发重要。对于专业承包商而言,风险管理工作的深入研究,有利于更加科学化的决策实施、更加专业化的管理方法应用,从而降低安全事故发生的概率,避免不良的后果以及损失。所以,有必要对超高层建筑幕墙工程施工进行风险管理研究。
  本文根据超高层项目风险管理的特点,结合国内外的文献资料学习,分析了国内外关于超高层幕墙施工风险理论研究的现状。系统的介绍了超高层项目的定义和特点,并从幕墙承包商的角度,分析了当前超高层建筑幕墙施工中存在的一些关于风险管理的问题。在对超高层建筑施工风险管理理论学习的基础上,构建出了超高层建筑幕墙工程施工的风险管理指标体系,并具体分析了相关的风险因素。随后根据超高层建筑幕墙工程风险管理的评估思路及内容,在基于模糊综合评价法和层次分析法的基础上,建立了风险管理评价模型。根据项目实际施工为出发点提出了风险管理的应对策略。最后,以实际项目为示例,综合评价了该项目的风险等级,并按照评价结果有针对性的提出改进意见及建议,成功的将风险管理的理论与实际相结合,这对于今后的超高层建筑幕墙工程的风险管理有积极的参考意义。希望通过本文对于超高层幕墙工程施工风险管理的研究,可以帮助幕墙施工方提升风险管理能力,减少风险事件对于项目运营的影响,提升企业的管理效率与效益。
[硕士论文] 张博
土木工程;结构工程 中国地震局工程力学研究所 2018(学位年度)
摘要:地震对人类社会造成的危害不仅仅体现在由于其巨大能量的释放导致建筑物的损伤乃至倒塌,更表现在火灾、泥石流、山体滑坡等其引发的次生灾害。由于经济的飞速发展和城镇化进程的加速,为了解决人口众多和土地资源匮乏的问题,中国的高层剪力墙结构数量日益增多。由于中国的地震活动具有分布范围广,强度高,震源浅的特点,一旦地震在城市中发生,将会导致小震大灾,大震巨灾的情形发生,因此研究剪力墙结构的抗震性能是十分必要的。此外,在震害预测研究领域,一方面传统的震害预测方法相对复杂繁冗,进行震害预测的周期也较长,另一方面,关于高层剪力墙结构的震害预测现今可供参考的资料还非常稀少,因此迫切地需要高层剪力墙结构震害预测的简化方法。本文针对此现状主要作了以下研究内容:
  首先,本文总结了结构抗震研究的国内外现状,考虑到剪力墙结构地震破坏数据的稀缺性以及当前剪力墙结构地震易损性研究较少的现状,提出了基于增量动力分析法的高层钢筋混凝土剪力墙结构震害预测的简化方法。
  其次,本文严格执行现行国家标准的条文要求,依据控制变量的原则设计了不同抗震设防烈度、不同层数共计12栋高层钢筋混凝土剪力墙结构,采用Etabs2016结构有限元分析软件建立了相应的弹塑性分析模型。
  最后,采用IDA分析方法评估了上述12栋结构的抗震性能,给出了各结构的地震易损性曲线,总结了设防烈度和层数对结构抗震性能的影响规律。并且基于IDA分析结果,采用多元非线性回归分析方法构造地震动峰值加速度、设防烈度、层数和结构最大层间位移角之间的函数关系,给出了高层钢筋混凝土剪力墙结构的震害预测的简化方法,并通过实例验证了方法的可靠性。可为研究工程结构的地震破坏和损失提供有力的科学依据,同时也可为受灾区的应急救援方面提供宝贵的研究资料。
[博士论文] 孔祥刚
结构工程 广西大学 2018(学位年度)
摘要:短桩基础在南宁盆地的高层建筑中应用十分广泛,这与南宁盆地特有的地层结构有关,目前,已建成的此类项目多达数百栋,规模总值近千亿,但对于这类建筑物在地震荷载下的地震反应如何以及整体抗震方面是否有利等重大工程问题却一直悬而未决,且鲜有人研究,这主要与地震反应问题的复杂性和分析的难度有关。
  本文针对短桩基础-地基-高层结构体系,结合ABAQUS软件为平台的数值分析技术,提出了一种基于短桩基础-地基-高层结构共同作用体系的非线性地震反应分析方法,并以位于南宁盆地且具有代表意义的某高层住宅楼项目为工程背景,将之成功应用。该研究方法为短桩基础的设计和工程分析提供了较为明确的理论指导,研究结果对同类工程的抗震研究具有重要的借鉴价值,为重大工程问题提供了解决思路。本文的主要工作和创新之处有:
  (1)系统调研了南宁盆地的地质情况,总结出6种典型的地层组合模式,对南宁盆地各区域的黏土、粉土、圆砾、泥岩等土层的物理力学性质进行了较为细致的参数研究,为后续地震反应分析提供了基础数据。
  (2)基于数值分析技术,提出了一种能够考虑短桩基础-地基-高层结构体系共同作用的非线性地震反应分析方法,利用该方法能够有效地完成短桩基础建筑体系的整体性地震反应分析。
  (3)利用编制的Matlab程序,根据不同的超越概率,拟合出适用于南宁盆地地层条件的人工合成地震波。
  (4)提出了筛选天然地震波的实用方法,遴选了符合南宁盆地地层条件的天然地震波,并编制了地震波校正程序,对选取的地震波进行校正,结果表明:校正后的地震波有效地消除了速度和位移时程曲线的漂移问题。
  (5)利用Fortran语言编程对ABAQUS软件的接触单元进行了二次开发,并结合具体算例,验证了接触单元的有效性。
  (6)根据南宁盆地地质情况,挑选了最具代表意义的实际工程项目,构建了短桩基础-地基-高层剪力墙结构体系的三维有限元精细化分析模型,在罕遇双向水平地震条件下,完成了体系的非线性地震反应分析,主震方向为结构最不利地震方向,其中考虑的非线性因素为土体材料非线性和桩-土接触非线性,分析结果表明:南宁盆地的二元地层组合对高层建筑结构的抗震不利,短桩基础-地下室-高层剪力墙结构体系对抗震是有利的。
  (7)在罕遇双向水平地震条件下,考虑土体的材料非线性和桩-土接触非线性,分析了桩端土体和地下室侧面土体的参数变化对结构地震反应的影响,研究结果表明:桩端土的弹性模量对结构的地震加速度反应的影响最为显著;而地下室侧面土体的弹性模量对结构的地震加速度反应、位移反应和内力反应均有显著影响。
  (8)在罕遇双向水平地震作用下,研究了短桩-筏板-地下室-高层结构体系对周围土体非线性地震反应的影响,研究结果表明:与自由场的地震反应相比,短桩基础-地下室-上部结构体系的存在使得周围土场的地表结点加速度峰值和相对位移峰值都显著减小。
  (9)罕遇地震条件下,结合本文分析的工程项目,对高层剪力墙结构和短桩基础分别进行了抗震性能分析,结果表明:短桩基础-高层剪力墙结构体系的抗震性能良好。
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