摘要：作为当前铁路客站建设中经常采用的一种结构形式，“房桥分离”结构在地震激励下存在客站建筑与桥梁结构发生碰撞的隐患，而规范中缺少对于此类结构形式最小安全间距的相关规定。基于此，作者根据客站建筑与桥梁结构的结构形式，并考虑客站建筑的非比例阻尼特征，通过引入虚拟激励法，推导用于碰撞分析的随机表达式，该计算表达式可以实现准确高效的随机运算。在此基础之上，作者进一步提出一种改进差异谱方法，该反应谱组合公式可用于计算地震作用下相邻结构的相对位移，从而提供避免房桥结构震致碰撞的最小安全间距，相比传统方法其可以考虑建筑物非比例阻尼特征，具备坚实理论基础，形式简洁方便，适于工程应用。最后通过数值算例验证本文所提出改进差异谱方法的准确性和有效性。

新型客站随机地震响应的控制策略  点击下载

摘　要：高速铁路建造过程中出现的新型客站往往以房桥合一为特征，其综合了房屋建筑和桥梁结构二者的特点，抗震与减震设计必然不同于一般结构物。本文首先建立在新型客站中设置层间隔震和混合减震控制的
基本模型，并基于随机地震输入和虚拟激励法推导高效计算表达式。在此理论基础上，研究层间隔震技术的减震效果和工作机理，指明层间隔震存在的缺陷。继而针对层间隔震的不足，在房桥合一客站中引入混合减震控制策略，其在层间隔震基础上通过设置连接阻尼器实现减小桥梁位移和避免梁体碰撞的目的，深入研究层间隔震与连接阻尼器的工作机理，提出混合减震策略的优化设计方法。研究表明：层间隔震与混合控制策略在房桥合一新型客站随机地震响应控制中是可行且有效的。
关键词：房桥合一；层间隔震；混合控制；阻尼器；优化策略
结论
    本文研究建式客站中层间隔震与混合减震控制方法的有效性和参数优化方法。基于新型客站独特的结构形式，首先建立层间隔震和混合减震控制的数值模型，并基于虚拟激励法推导相应高效计算表达式。在此理论基础上，研究层间隔震的减震效果和工作机理，指出其存在的缺陷，进一步提出层间隔震与连接阻尼器的混合减震控制技术，该控制技术在地震中可更好保护房屋建筑与桥梁结构。基于本文研究工作，得出以下结论：
（１）在新型客站中设置层间隔震以控制房屋建筑的地震响应是可行的，且具备较高鲁棒性，其通过阻尼力和弹性力提供反力以抵抗和耗散地震输入，工作机理不同于ＴＭＤ装置，并不体现调谐吸振特性。
（２）层间隔震的单桥模型与多桥模型两种参数优化方法各具特色，单桥模型中桥梁结构一致振动，无碰撞隐患；多桥模型桥梁可能发生碰撞，刚度弱化的部分桥梁存在较大侧移，然而其减震效果和稳定性更好。两种优化方法可视不同工况加以区别采用。
（３）为解决多桥模型优化方法存在的缺陷，本文提出了混合减震控制策略，其通过层间隔震与连接阻尼器的协同工作一方面可减小房屋建筑的地震响应，一方面可有效控制各桥梁结构的位移，避免碰撞发生。该混合控制策略是可行的、有效的，且其设计步骤简单明了，适用于工程应用。

新型高速铁路客站大跨度站厅结构的竖向地震破坏特征  点击下载  

摘要:“房桥合一”新型高铁客站的站厅层往往以大跨度钢桁架为其主要结构特征。基于此，以天津西站典型站厅结构为例，提取其主要结构单元，选取多条竖向地震强震记录，并综合采用静力和动力弹塑性方法，研究典型站厅结构大跨度钢桁架单元的竖向地震屈服机制和破坏特征。此外，与站厅结构动力弹塑性计算结果对比，进一步验证了多模态Pushdown 方法在大跨结构竖向抗震性能评估中快速有效。
关键词:房桥合一;站厅结构;竖向地震;屈服机制;破坏特征
结论
    采用静力和动力弹塑性两种方法，研究了“房桥合一”新型高速铁路客站典型站厅层结构的竖向地震破坏特征和抗震性能。研究结果表明: 多遇地震和罕遇地震作用下多模态组合的Pushdown 分析结果能体现统计特征，可以满足工程设计和评估需求; 静力和动力弹塑性分析表明目前所设计的站厅层结构较保守，在一致地震输入下结构完全满足竖向抗震要求，且有较大富余; 从塑性铰出现次序来看，站厅结构核心桁架单元的中间斜腹杆易屈服，且较早进入卸载阶段，是竖向地震激励下站厅结构的初始破坏区域。

随机输入下附属结构的位置优化  点击下载

摘　要:首先推导了随机输入下单个附属结构和多个附属结构的动力响应表达式, 以此进一步分析了影响附属结构最优位置的各个因素, 并提出了利用遗传算法进行附属结构位置优化的方法。最后用一个10层剪切结构作为算例, 利用遗传算法并采用权重系数变换法进行了多个附属结构的多目标位置优化。
关键词:附属结构;最优位置;遗传算法;多目标优化
结　论
    本文对随机输入下附属结构的响应进行了公式推导, 并分析了影响附属结构最优位置的几个重要因素,最后利用遗传算法对多个附属结构的最优位置进行了计算。通过本文的研究, 我们可以得到以下结论:
1)附属结构在主体结构上的不同位置具有不同的动力响应, 并存在一个最优位置使它的响应最小。附属结构的动力参数对最优位置有显著影响, 如附属结构质量、刚度等。
2)多个附属结构的位置优化不仅要考虑各自的动力参数, 还要考虑它们之间的相互影响。从本文的研究可以看出一个附属结构的质量、位置等的变化均会导致其他附属结构最优位置的改变。因此分析多个附属结构的最优位置要综合考虑多个附属结构与主体结构构成的复合体系的动力特性。
3)多个附属结构的位置优化问题属于多目标优化问题, 本文采用权重系数变换法将多目标优化问题转换为单目标优化, 并利用遗传算法进行迭代运算得到了两个附属结构的最优位置。遗传算法鲁棒性强,适用于复杂而庞大的搜索空间, 可以用来解决大量附属结构在高层结构的位置优化问题。

区域内高校实验教学改革的探索研究- 以土木工程专业为例  点击下载

摘 要: 合理利用同一区域内各邻近高校的优势专业领域, 可以实现优质教学资源共享, 避免设备设施的重复建设和购置, 协同搭建高水
平的大型综合教学平台。本文的探索研究来源于住建部实践教改项目, 将以土木工程专业为例, 探索如何搭建以网络化、数字化和信息
化为显著特征的综合开放式实验教学平台, 实现区域内高校多方面多层次的协同实验教学模式, 尤其侧重各高校难以独立实现的创新型
实验方面, 将通过统一筹划、分项建设、开放共享以打破各高校间壁垒, 协助区域内各高校实验教学质量和资源的跨越式提升。
关键词:区域内高校 实验教学 改革 平台 土木工程

求解结构地震响应位移输入模型中存在问题的一种新解决方法  点击下载

摘 要：为了更现实有效地解决求解结构地震反应的当前位移输入模型中容易但不容忽视的问题，进一步提出了一种新的解决方法——附加无质量刚性元法，旨在能够推广并应用于工程实际。首先，回顾当前求解结构地震反应的位移输入模型，描述了模型中存在的问题；然后，提出了无质量刚性元法，并对该方法进行物理角度解释、理论分析和数值验证，进一步应用于一桥梁工程。分析表明：无质量刚性元法不仅物理概念清晰、合理易行，而且与以往文献中的附加无质量束缚元(Appended Massless Constraint Element，AMCE)法相比，避免了“束缚”条件，无需对现有的有限元程序内核改进或者嵌入新的外挂程序即可实现，因此更具有现实性和推广意义。
关键词：地震；位移输入模型；桥梁；附加无质量刚性元法；附加无质量束缚元法
结论
本文针对当前求解结构地震响应的位移输入模型存在的问题，为了更方便于利用通用有限元程序即可解决实际工程问题，在基于已有工作基础之上，进一步作了如下两项工作：
(1) 提出了无质量刚性元法，其优点可避免以往文献中AMCE 解决方法对支座与支座附近节点强制“束缚”要求，该方法物理意义清晰、合理可行。
(2) 将无质量刚性元法在大型有限元程序SAP2000 加以实现，并应用于一桥梁工程，进而说明本文方法实用性，可以推广应用。

求解结构地震响应位移输入模型存在的问题及其AMCE实效对策  点击下载

摘　要:提出一种实效方法-刚性无质量束缚元AMCE(Appended Massless Constraint Eleme nt)法, 以解决地震地面运动作用下求解结构响应的位移输入模型中容易而不容忽视的问题。首先对位移输入模型进行了详细分
析, 明确指出当前位移输入模型在理论上会导致计算结果具有不稳定性和不可靠性, 进一步通过算例对此加以说明;针对此问题, 提出了AMCE 解决方法, 并对本方法进行物理角度解释、理论分析和数值验证。结果表明,
AMCE 法不仅物理概念清晰、简单可行, 而且具有足够的计算精度。
关键词:刚性无质量束缚元;地震地面运动;位移输入模型
结　语
(1)首先分析了当前位移输入模型中存在的不容忽视的问题, 进而明确指出了βK tsEx·g 项会导致结构底部单元内力(如剪力)的不稳定性与不合理性。
(2)为解决上述问题, 提出了AMCE 解决方法。该方法不仅物理概念清晰、实用易行, 而且具有足够的计算精度。

绿地中心超高层写字楼结构设计  点击下载

摘要：框架核心筒结构在超高层建筑中应用较为普遍， 已经是一种较为成熟的结构体系。随着抗震性能化设计理念的发展， 本文拟以一实际建筑的性能化设计为例说明相应实践思路。绿地中心写字楼采用框架核心筒结
构体系，结构高度， 为存在扭转不规则、楼板不连续、穿层柱等情况的级高度超限高层建筑。根据抗震设计性能化目标， 对其进行了小震、中震、大震作用下的性能分析， 经验算， 各阶段性能指标均能达到设定的水准。根据各阶段的分析结果， 提出了针对性的抗震加强措施。
关键词：超高层； 框架核心筒； 抗震性能设计

楼板谱研究述评  点击下载

摘要:介绍了楼板谱方法的发展与研究现状。详细阐述了主附结构系统的相互作用、调谐、非经典阻尼、多点支撑等动力特性问题, 分别介绍了传统楼板谱与新型楼板谱以及多维地震动下楼板谱的研究方法, 给出了有待进一步研究的课题。
关键词:主附结构系统;动力特性;楼板谱;多维地震动
结语
    通过文中传统楼板谱与新型楼板谱的研究对比, 可以看出两种楼板谱都有各自的优点, 同时也有相应的不足之处。传统楼板谱可以用来粗略计算附属结构的地震反应, 计算简便, 结果比较保守, 大致符合附属结
构安全性的要求。通过对传统楼板谱进行改进提出的新型楼板谱, 体现了主附结构系统的动力特性, 从理论上更趋合理, 能较真实反映地震动作用下附属结构的反应, 在保证安全的同时使得反应计算结果更加精确,
但是计算比较繁琐。针对不同的工程情况, 可以有选择的采用前面论述的各种楼板谱方法, 进而得到附属结构的地震动反应, 然后结合附属结构其他受力情况进行附属结构的抗震设计和检验。
    目前, 楼板谱有几个方面的研究得到了共同关注:
(1)由于地震的不确定性, 基于概率统计理论的随机振动分析方法对系统反应分析具有更为普遍的统计意义;
(2)许多学者开始对考虑SSI效应的楼板谱进行研究, 并得到了一些初步的成果[ 44 ～ 47] ;
(3)实际地震动是多维的, 考虑多维地震动作用下楼板谱的计算方法、主附结构系统的动力反应分析以及工程实用抗震设计方法, 有着广泛的应用前景和实际意义, 需要广大科研人员进行深入的研究。

考虑扭转耦联效应的附属结构最优位置分析  点击下载

摘　要:实际建筑物大多为偏心结构, 扭转耦联效应使同层楼板上不同位置处附属结构的动力响应也不相同, 通常存在一个平面最优位置。本文建立了主附结构体系的扭转耦联模型, 利用复模态理论和模式搜索方法研究了
影响附属结构最优位置的几个重要因素, 包括地震输入方向、场地类别、主体结构偏心、附属结构质量、频率及阻尼比等, 通过数值分析得出了一些有益的结论。
关键词:附属结构;扭转耦联;复模态;模式搜索;最优位置
结论
    本文建立了考虑扭转耦联效应的主附结构体系模型, 并采用模式搜索研究了影响附属结构最优位置的几个因素, 得到了一些有益的结论:
(1)影响附属结构最优位置的因素主要有地震输入, 主体结构的动力特性, 附属结构的动力特性等因素。
(2)在不同地震输入方向下附属结构的最优位置也不相同, 并且分布在几个隔离的区域, 通常并不位于主体结构的角点上。
(3)通过对13 种地震输入(包括白噪声)下附属结构最优位置变化的研究, 可以看出场地类别的改变对附属结构的最优位置的影响很小, 最优位置只在平行地震输入方向有微小移动, 而在垂直地震输入方向没有变化。
(4)主体结构偏心影响附属结构最优位置的分布。当主体结构的偏心位置关于X 轴对称时, 附属结构的最优位置同样关于X 轴对称;当主体结构的偏心位置关于Y 轴对称时, 附属结构的最优位置也将关于Y 轴对称。
(5)附属结构的质量较小时最优位置位于主体结构的角点, 随着附属结构质量的增大, 而这之间相互作用明显, 最优位置沿边界逐渐向主体结构内部靠拢。
(6)附属结构阻尼比的变化对最优位置的影响很小。
(7)当附属结构与主体结构频率调谐时, 最优位置有明显变化。当附属结构质量较大时, 与主体结构之间的相互影响, 导致在主体结构基频的低频段最优位置也有明显变化, 而在远离调谐频率的高频段附属结构的最优位置则仍然变化不大。

考虑地震动多点激励与材料应变率效应的主跨３００ｍ级独塔斜拉桥弹塑性分析  点击下载

摘　要：建立主跨３００ｍ级独塔斜拉桥ＭＩＤＡＳ／Ｃｉｖｉｌ空间有限元模型，开发Ｃｉｖｉｌ　２ＭＡＲＣ可视化接口程序，进而将ＭＩＤＡＳ／Ｃｉｖｉｌ模型转入ＭＳＣ．ＭＡＲＣ程序中并检验了模型转化前后的一致性。然后，开发了基于地表功率谱的地表多点地震动生成理论的多点地震动可视化软件ＭＥＭＳ＿ｂ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　Ｍｏｔｉｏｎｓ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｂ）。进
而说明了适用于多点位移－速度计算模型的相对精确性和容易实现的优势，并与ＭＳＣ．ＭＡＲＣ程序相结合应用于该桥梁的多点激励分析。最后分析了该桥梁地震作用下的薄弱环节与弹塑性反应，并研究多点输入和材料率效应对桥梁地震反应的影响规律。结果表明：（１）开发的可视化接口程序Ｃｉｖｉｌ２ＭＡＲＣ界面便于操作，运行稳定，转化高效且结果可靠；（２）开发的可视化多点地震动生成程序ＭＥＭＳ＿ｂ界面友好，参数设置灵活且结果有效；（３）位移－速度多点计算模型理论完备，并可通过ＭＳＣ．ＭＡＲＣ程序对位移－速度多点计算模型加以实现；（４）解释并给出了应变率效应和多点地震动对该斜拉桥的塑性铰首次出现时间、位置以及计算末态塑性铰分布的影响规律。本文涉及到理论模型、程序开发及应用计算，可为相关工程提供参考。
关键词：斜拉桥；ＭＩＤＡＳ；Ｃｉｖｉｌ２ＭＡＲＣ；ＭＳＣ．ＭＡＲＣ；多点地震动；弹塑性；应变率
结　语
    本文结合工程实际，分别从可视化接口、地震动输入、程序开发和材料应变率效应方面所做工作总结如下。
（１）开发了可视化Ｃｉｖｉｌ２ＭＡＲＣ转化接口，验证了程序的可靠性，可大大降低前处理建模时间。
（２）开发了可视化基于地表功率谱的多点地震动程序ＭＥＭＳ＿ｂ，相干性、拟合目标功率谱与规范反应谱吻合良好，验证了程序可信性。
（３）简要解释了位移－速度多点计算模型理论完备性，避免位移输入理论模型底部单元结果不收敛的固有缺陷，并进一步说明通过ＭＳＣ．ＭＡＲＣ可以应用位移－速度多点计算模型，并应用于桥梁多点地震动计算。
（４）首次出现塑性铰的位置，各种工况基本一致，为主塔桥墩墩顶这一薄弱环节；考虑应变率效应后，首次出现塑性铰的时间较不考虑应变率效应相对滞后，说明应变率效应有提高材料强度的作用，数值计算结果与已有试验及程序结果相一致。
（５）计算末态塑性铰分布情况，多点地震动对结构体系最终进入塑性状态产生了不利影响；地震强度相对较小时，应变率效应使材料强度提高进而使结构进入塑性的部位减少；随着地震动峰值增大，应变率效应对最终塑性铰的分布位置未显示有影响。解释了地震动相对于大跨长周期结构理论上归为高频荷载作用于长周期结构，激励对结构的短周期高频振型分量产生作用，而对长周期低频振型分量贡献小甚至为零。
    本文开发的工具有实用性，可供参考。

结构动力弹塑性与倒塌分析( I)  点击下载

摘要: 详述并明确了钢材静态损伤滞回模型中3 种类型加卸载路径，重点改进了混凝土滞回规则中再加载路径拐点前的二次曲线与拐点后的直线规则，定义了再加载至骨架曲线的刚度退化指数型表达式。进而，开发了直接能够与ABAQUS 主程序保持数据相互调用的UMAT 隐式和VUMAT 显式算法子程序，并给出子程序与ABAQUS 主程序链接的框架示意图。最后，通过5 种具有试验结果的构件对所开发程序加以检验。结果表明: ( 1) 改进的混凝土再加载滞回规则可较好描述混凝土加载曲线，克服了二次型规则的再加载曲线与卸载曲线在拐点前相交的可能性，体现了拐点后再加载至骨架曲线的刚度退化; ( 2) 开发实现的隐式算法UMAT 与显式算法双精度VUMAT子程序不仅可行，而且具有足够的计算精度。
关键词: 滞回模型; 弹塑性; ABAQUS; UMAT; VUMAT
结语
    本文作为系列研究的第I 部分工作，主要涉及本构与子程序开发等方面内容，简要总结如下:
( 1) 改进了混凝土卸载再加载曲线规则并给出具体表达式，定义了再加载段拐点之后刚度退化参数。
( 2) 给出并重点论述了UMAT 和VUMAT 与ABAQUS 链接的框架示意图，并给出相关注记。
( 3) 开发并实现了适用于隐式算法UMAT 的子程序以及适用于显式算法的双精度VUMAT 的子程序。
( 4) 验证了本文改进的混凝土再加载规则与所开发程序的可行性和计算精度。首先考察了两种算法( 隐式和显式法) 对单一材料( 钢筋和素混凝土) 构件的计算结果，进而考察了对混合材料( 钢筋混凝土、钢管混凝土和型钢混凝土) 的计算结果，并与试验结果相对比。
 本文的理论基础和本构改进、程序开发以及试验验证，可为实际工程计算提供可靠性保证。