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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] 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] 张晓
建筑与土木工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着高层建筑的迅速发展,深基坑工程所起的作用越来越重要,深基坑施工的安全问题越来越受到关注。基坑施工中围护结构的变形和受力对于基坑安全的影响较大,本文以南京市蔡家巷地块综合楼基坑工程为背景,对深基坑环形支撑体系的开挖变形和受力进行了模拟分析,主要内容如下:
  1.简要概括了基坑支护的几种主要形式,对比了各自的优点和不足。介绍了环形支撑体系的发展、特点、适用范围以及计算理论。论述了支撑结构的施工流程、质量控制要点。
  2.利用MIDAS/GTS有限元分析软件,对基坑开挖过程中各个施工阶段进行了模拟,研究了围护结构水平位移在不同深度的变化规律、围护结构水平位移在坑边不同位置的变化规律、基坑周边地表沉降的变化规律、基坑内部土体隆起的变化规律、支撑结构轴力的分布和变化规律。
  3.分析了影响基坑围护结构水平位移的四种因素,包括内支撑的截面尺寸、周边荷载、围护桩的直径和围护桩的间距。
  通过分析得出了以下结论:
  1)随着开挖进行,围护结构水平位移不断增长,位移曲线呈抛物线形,位移主要发生在开挖面的中下部。
  2)位于坑边不同位置的围护结构水平位移不同,边缘中部的最大,靠近边角处的位移最小。
  3)基坑周边地表沉降随着开挖进行而增大,沉降曲线呈凹槽形。坑内土体隆起随着开挖进行而增大,隆起曲线呈拱形。
  4)环形支撑的轴力以受压为主,存在四个轴力峰值,分别位于基坑四角方向,为支撑结构的薄弱环节。
  5)基坑周边荷载越大,围护结构的水平位移也越大;内支撑的截面尺寸越大,围护结构的水平位移越小,但当支撑截面尺寸大到一定程度时,位移减小的趋势逐渐缓慢;围护桩的直径越大,围护结构的水平位移越小,但当桩直径大到一定程度时,位移减小的趋势逐渐缓慢;围护桩的桩间距越大,围护结构的水平位移也越大。
  通过本次对基坑围护结构变形和受力的模拟分析,为今后同类工程的设计与施工提供了参考,具有一定的现实意义。
[硕士论文] 袁加伟
建筑与土木工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:土木工程结构振动控制的研究和应用至今已经有将近50年的历史了,其中控制的研究和实际运用大体上可以划分为三个领域:基础隔震、被动耗能减振和主动、半主动和智能控制。近些年,伴随着我国的建筑行业的飞速发展,高层建筑以及超高层建筑在全国以及世界范围内拔地而起,并且成为各个城市的地标。与此同时,全球板块正处于地震高发期,可以看出结构振动控制的研究价值与前景依然乐观。考虑到主动、半主动和智能控制等控制方法需要实时测量结构的反应或者环境干扰,其控制算法需要在精确的结构模型基础上运算或者决策最优控制力又或是需要在结构上安装能输出很大外部能量的作动器来实现控制等因素,在一般实际工程中较难实施。而本文研究的被动控制系统不需要任何外部能量的输入就能实现结构的振动控制,并且阻尼器种类丰富,在控制结构振动上都有各自的优点,在实际工程运用上具有明显的优势。本文着重研究被动耗能减振中的调谐质量阻尼器的减振方法,通过在结构上设置根据模态分析结果沿结构高度方向布置的非结构构件一调谐质量阻尼器(DMTMD)来改变结构的振动频率,将其调整至主结构频率附近,改变结构共振特性,实现地震作用下高层建筑结构振动控制。
  文章采用国际结构振动控制的公共平台Benchmark模型,使用有限元分析软件ANSYS对第3阶段20层非线性钢框架抗震结构进行有限元建模,通过模态分析结果验证了模型的正确性。根据模态分析结果本文开展了如下研究工作:
  (1)介绍了Benchmark有限元模型建模的主要步骤,并且给出了根据结构自振频率沿结构高度方向逐个安装的多重调谐质量阻尼器-DMTMD的设计原理与方法。
  (2)对单个的集中质量阻尼器-STMD,分散于顶层均匀布置的多调谐质量阻尼器-MTMD以及根据结构自振频率沿结构高度方向逐个安装的多重调谐质量阻尼器-DMTMD在三种处理后的场地地震波下以控制指标为标准,比较这三种控制策略的控振效果。以及对两种不同的DMTMD设计方法进行了介绍,给出这两种DMTMD设计方法下振动控制效果的对比。
  (3)对DMTMD进行单因素以及多因素鲁棒性分析。并且与单个的集中质量阻尼器-STMD,顶层分散布置的多重调谐质量阻尼器-MTMD的鲁棒性进行纵向对比。
  计算结果显示这三种TMD布置方案均具有一定的减震效果,其中按照控制阻尼器质量原则设计并根据结构自振频率沿结构高度方向逐个安装的多重调谐质量阻尼器-MTMDS控制效果最优,鲁棒性强。在减小结构顶层最大位移和最大加速度上效果稳定,在减小结构底层最大剪力上有着突出的优势,能够有效避免结构构件例如混凝土墙、柱等主要抗侧力结构的开裂,同时能够将梁的裂缝宽度限制在规范规定范围内。总的来说根据结构自振频率逐个安装的多重调谐质量阻尼器-DMTMD是一种方便、可行的被动控制方法,鲁棒性好,控制效果稳定有效。这种方法有效解决了单个TMD控制系统-STMD以及分散于顶层布置MTMD对结构、荷载以及自身的频率十分敏感,现场安装时存在阻尼器吊装重量大、楼顶场地狭小等施工困难的问题。
[硕士论文] 王凯
防灾减灾工程及防护工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:高层建筑中存在有许多竖向通道,由于烟囱效应的影响,一旦发生火灾,这些竖向通道会加速火灾的蔓延,很大程度上加大了火灾扑救难度。本文中对竖向通道内部的火羽流特征进行了研究,研究了在改变火源位置以及下部开口面积大小的情况下火羽流特征的变化。另外由于火灾发生时,室内温度分布受火源位置影响较大。本文应用FDS软件得到了不同火源位置条件下钢框架周围各点处的温度时间曲线,并在此基础上运用ABAQUS软件对钢框架进行了火灾响应分析。
  本文主要工作如下:
  (1)研究了在竖向通道内火羽流的温度分布规律以及空气卷吸规律。发现了在竖向通道内,火羽流的温度分布符合经典的三段模型。且在连续火焰区,火焰温度比在开放空间条件下低。另外在竖向通道内,卷吸系数随着下部开口面积的增大而逐渐上升,并且建立了卷吸系数比值与下部开口面积,火源与背板之间距离的耦合关系。
  (2)研究了竖向通道内火焰长度的变化规律,发现了火焰长度随着火源与背墙之间的距离和下部开口面积的增大而逐渐减小。并得到了贴壁火的火焰长度正比于火源的热释放速率的2/3次方。此外发现了火焰长度比值随着热释放速率的增大变化不大。最终建立火焰长度比值和火源与背墙之间的距离、下部开口面积以及火源的热释放速率的耦合关系。
  (3)运用FDS建立了单室火灾的模型,得到了钢框架周围各个位置处的空气温升曲线,并以此温升曲线为基础,运用ABAQUS对钢框架结构进行瞬态热分析,然后采用热-结构的耦合的方法,得到了在不均匀温度场作用下钢框架的受力和变形。
[硕士论文] 罗定慧
结构工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:随着城市人口迅速增长,为了提高城市用地使用率,改善城市容貌,满足建筑多功能性,城市之中出现越来越多带转换层高层建筑结构。目前国内外带转换层的高层建筑结构中应用最为普遍是梁式转换,关于梁式转换结构的抗震性能相关问题研究已经成熟,现行规范也对梁式转换结构进行一些规定。但是对于需要实现上、下层结构类型和柱网转换,而采用的板式转换结构实际应用较少,且关于板式转换结构的抗震性能相关问题研究还不够深入,随着高层建筑结构形式不断发展,板式转换结构将会更多地应用于实际中。本文以板式转换层框支剪力墙结构作为研究对象,主要从以下几个方面开展研究工作:
  (1)利用Satwe与Midas-gen两种通用有限元分析软件建立结构模型,对结构进行模态分析、反应谱与时程分析,研究板式转换层结构的动力性能及地震响应,并且对比两种软件在自振周期、楼层位移、层间位移角以及楼层剪力等方面的差异。
  (2)增加落地剪力墙的厚度,研究转换层下、上等效侧向刚度比改变对结构自振周期、层间位移角、楼层剪力分配和传力途径的影响。结果表明,随着落地剪力墙厚度的增加,转换层下、上等效侧向刚度比增大,结构整体刚度增大,结构的自振周期、楼层位移以及层间位移角减小。
  (3)通过改变转换板的位置以及转换板的厚度,研究其对结构自振周期、层间位移角、楼层剪力分配和传力途径的影响。结果表明:转换板位置的改变,对转换层下、上结构两个方向产生不同影响,且转换层以上结构楼层剪力分配出现突变;随着转换板厚度的增加,对整体结构的抗侧刚度和地震剪力影响较小,转换层以下结构层间位移角增大,落地剪力墙承受更多地震力。
  (4)对板式转换层框支剪力墙结构进行静力弹塑性分析,研究梁、柱、剪力墙塑性铰先后出现顺序、混合破坏机制以及结构薄弱层的位置。结果表明:在7度罕遇地震作用下,结构具有良好的延性,满足“大震不倒”的抗震性能目标。
[硕士论文] 左俊
结构工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:近些年来,高层建筑由于使用功能的需要,下部楼层通常需要大空间,上部楼层需要小空间,从而导致结构在竖向刚度上的不均匀,为此需要我们在建筑中设置转换层进行结构转换。在实际工程中转换层设置的位置由于受到多种因素的影响而各有不同。不同位置的转换层,对于结构的抗震性能与地震反应都有较大的影响。因此对高层建筑结构中转换层位置的设置进行深入的研究,可以对实际工程中的设计提供一定的理论基础。
  本文利用SAP2000分析了转换层的位置设置对高层建筑结构抗震性能的影响,研究内容主要有以下几个方面:
  (1)对我国国家规范中关于带转换层的高层建筑结构的相关规定进行了说明与分析;
  (2)按照转换层位置设置的不同建立3个不同的有限元模型,分别对这三个有限元模型进行模态分析,分析转换层的位置设置对结构动力性能的影响;
  (3)对建立的三种模型利用振型分解反应谱法进行分析,分析转换层的位置设置对层间位移角和楼层剪力的影响;
  (4)对建立的三种模型进行时程分析,比较时程分析的结果,对结构抗震性能进行进一步研究分析。
[硕士论文] 李瑞生
结构工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:随着隔震技术的日益成熟,对高位转换隔震结构的研究和应用也越来越多,但大多是针对转换层结构采用单一隔震形式的研究,缺乏对不同隔震形式的对比性分析。针对上述问题,文章利用Midas Gen软件,建立不同隔震形式的有限元分析模型,对其进行地震时程分析以及静力弹塑性分析,结合计算结果阐述不同隔震形式对高位转换结构抗震性能的影响,为高位转换结构隔震设计提供参考。
  本文主要研究内容如下:
  (1)根据不同转换层设置位置的结构在地震作用下的层间位移响应,说明转换层结构其下部子结构层间位移的突变情况;定义下部子结构层间位移角突变系数,用以描述高位转换结构下部楼层层间位移角的突变程度。
  (2)对各工况模型进行反应谱和弹塑性地震时程分析,并通过调整地震波的输入方向,对比不同的上、下结构刚度比对隔震效果的影响。结果表明:对于高位梁式转换结构,采用不同的隔震形式均能有效控制结构在地震作用时的位移、层间剪力等响应。当采用基础隔震时可以有效改善高位转换结构在转换层位置以及下部结构层间位移角发生突变的问题;当隔震支座设置在第三层和转换层时,下部结构层间位移角突变以及隔震层位置层间剪力突变会更加严重。
  (3)通过对抗震模型和隔震模型的静力弹塑性分析,研究高位转换层结构在倾覆前的各项性能情况和结构各构件塑性铰的开展情况,找到各种工况下结构的薄弱环节。根据能力谱法,确定各工况结构在八度罕遇地震作用下的性能点,得到各工况塑性铰的分布情况。
  (4)对四种工况进行基于层间位移角的地震易损性分析,根据结构在不同地震加速度峰值地震作用下的结构层间最大位移角响应,确定结构易损性函数的参数,求得各工况的地震易损性曲线,得到各工况结构在地震作用下不同破坏程度的概率。
[硕士论文] 刘琦
建筑与土木工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着城市的发展,越来越多的高层建筑兴起,大体积混凝土地下室底板的应用也更加广泛。由于大体积混凝土结构尺寸较大、不容易散热等特点,导致其容易出现裂缝。而根本原因是:水泥水化放出的水化热使得混凝土内外出现较大温差,产生温度应力;再加上地基土的约束,也会产生拉应力。只要产生的应力超过混凝土的极限抗拉强度,混凝土就会出现裂缝。裂缝的出现,会影响结构的整体性、安全性和耐久性。结构裂缝还可能造成钢筋锈蚀,混凝土碳化等情况,所以裂缝问题已经发展到了不得不重视的地步。
  本文收集相关资料,在前人研究的基础上,进一步介绍如何控制大体积混凝土的温度裂缝。混凝土浇筑之前的预冷措施,分别从原材料、堆料场、水冷骨料、真空冷却骨料四个方面介绍。依托工程实例提出具体措施,从施工工艺、温度监控和混凝土的养护方面,对温度裂缝问题进行处理。
  随着计算机技术的发展,大体积混凝土温度应力场也可以依托计算机软件来解决。在实际工程中很难得到精确解,是因为其影响因素太多。但是可以给工程提供一个参考,已经有很多模拟软件应用于工程领域,其中有限单元法应用较为普遍。本文以一个工程案例的温度监控为参考,结合有限元进行分析,利用ANSYS有限元软件,对地下室大体积混凝土底板温度场进行数值模拟,对施工期内混凝土的温度变化情况进行了分析,再和现场的温度监控数据进行对比,发现两者温度差别很小,进一步证明了通过计算机模拟混凝土的温度场,对温度预测分析是可行的。
[硕士论文] 朱亚宁
建筑与土木工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:随着超高层建筑的日益兴建,框架-核心筒-伸臂桁架结构作为一种重要的超高层建筑结构体系得到了广泛应用,伸臂桁架是其中的重要抗侧力构件。本文深入研究了伸臂桁架在整体结构中的耗能性能,提出了合理的伸臂桁架改进耗能设计方法。主要研究内容如下:
  (1)首先在Perform-3D中建立了普通伸臂桁架和防屈曲支撑(Buckling Restrained Braced,BRB)伸臂桁架的有限元模型。以一个超高层框架-核心筒-伸臂桁架原型结构为基本研究对象,对其分别采用普通伸臂桁架和BRB伸臂桁架进行独立设计,对得到的结构进行罕遇地震工况下的抗震性能对比分析。分析结果表明:由于普通伸臂桁架强度会进入软化段而BRB伸臂桁架存在强化现象,普通伸臂桁架的塑性耗能情况优于BRB伸臂桁架。
  (2)基于上述分析结果,本文提出了一种新型牺牲-耗能型伸臂桁架,并对其展开了相关的螺栓和牺牲-耗能型腹杆试验研究和有限元分析。研究结果表明:牺牲-耗能型伸臂桁架在实际应用中可以实现,试验得到的力-位移滞回曲线软化程度可控,形状饱满,具有良好的耗能能力,建立其限元模型,数值模拟结果与试验结果吻合较好,可以用于后续研究。
  (3)最后将超高层原型结构中的伸臂桁架按照“等刚等强”的原则替换成牺牲-耗能型伸臂桁架,并将牺牲-耗能型伸臂桁架应用于某超高层实际工程中,分别对比分析罕遇地震工况下两个超高层结构的普通伸臂桁架结构、BRB伸臂桁架结构和牺牲-耗能型伸臂桁架结构的抗震性能。对比结果表明:牺牲-耗能型伸臂桁架的塑性耗能情况是3种伸臂桁架里面最好的,可以减少其结构中的其他关键构件的塑性耗能,起到优化塑性耗能分配和保护关键构件的作用。
[硕士论文] 李阳
建筑与土木工程 郑州大学 2017(学位年度)
摘要:用钢材的高强度来减低结构自重和通过抗侧构件的边缘化及支撑化来提高结构的抗侧效率,在罕遇地震作用下,抗震性能优于其他方案;通过对各方案的经济性进行对比分析,无论从结构性能、经济性还是产业政策方面的角度出发,对于此类建设条件的超高层建筑,当建设场地土质较好时,建议采用“钢框架—混凝土核心筒结构”,场地土质较差时,建议采用“钢框架—中心支撑结构”。本文的研究结果可为类似超高层建筑的结构设计方案选型提供参考。
[硕士论文] 陶国华
建筑与土木工程 东南大学 2017(学位年度)
摘要:近年来,随着液压技术的不断发展和模板结构的不断改进,使滑模设备及控制系统日益完善,滑模施工工艺的应用范围也不断扩大。随着中国经济的发展,国内高层建筑物越来越多,单一形式的模板体系已不能满足施工和市场要求。滑模施工以其周转材料少、施工速度快、结构整体性强等优点在工程施工中逐渐得到了推广和使用。
  虽然滑模施工有着施工速度快、整体性好等众多优势,但我们从本文中清楚地意识到滑模在施工中还存在不少的问题:工序组织配合要求极高;小荷载千斤顶存在的不足;φ25园钢筋作为支撑杆易失稳,回收难度大;钢模板表面砼清理困难等。
  随着科学技术、设备制造工业等各方面的发展,滑模的不足之处必将逐步改变,本文以泥岗工程为例,针对在高层建筑施工过程中对工期、质量、成本影响最大的核心简体(包括剪力墙、框架柱等)结构,设计液压滑动模板施工技术,并在工程实践获得成功运用。本文从以下几个方面对滑模在高层建筑中的运用作研究和改善,以期这种工艺能在高层建筑中体现出优势,作为施工组织中优选的方案之一。1)大吨位千斤顶的运用和φ48X3.5通用型脚手架钢管作为工具式支撑杆布置回收研究。2)电脱模技术在滑模中的运用。3)砼浇筑和脱模的控制,采用时间-工序逻辑的方法,为组织施工达到繁而不乱、紧张有序。4)采用PDCA循环的质量控制方法,运用到滑模施工中,系统研究该方法如何在滑模质量中运用。
[硕士论文] 刘龙
建筑与土木工程 重庆交通大学 2017(学位年度)
摘要:众所周知,在各类自然灾害中,地震给建筑物带来的损害是巨大的,随着现代城市化的不断发展,高层建筑结构的兴建及使用日益广泛,其抗震性能的研究得到了广大专家学者的关注。传统的抗震设计大多使用刚性地基假设,事实上此种假设忽略了高层建筑上部结构与地基基础的共同作用对抗震分析结果的影响,制约了工程抗震安全性评价的精度和可靠性。在实际建筑结构抗震设计过程中,考虑上部结构与地基基础的共同作用对抗震性能的影响能有效准确的反映出结构体系在地震作用下的内力及变形状态。特别是对位于地震设防高烈度区的高层建筑来讲,考虑在地震作用下上部结构与地基基础的相互作用更是不容忽视。通常情况下,传统的刚性地基假设仅考虑上部结构嵌固与地基土之上,忽略结构与地基土之间的相对运动,此种假定只对结构质量不大,构件尺寸较小且建造于坚硬地基土上的建筑物有所适用。而对位于高烈度区软土场地的高层建筑来讲,上部结构与地基土之间存在较为复杂的相对运动,特别是基础与地基土在地震作用下的相对滑移及摩擦等现象,往往直接影响上部结构的动力特性。
  本文首先介绍了高层建筑结构使用现状以及共同作用的研究背景和发展过程,并介绍了上部结构与地基基础相互作用的相关理论。然后选取有限元数值模拟分析的方法,并对有限元分析方法中存在的一些问题予以解决,如结构与地基土弹塑性本构关系模型的选取以及所截取地基土计算模型人工边界的选取等。最后以位于银川市的韦司德大厦为工程实例进行相关研究,该工程实例所采用框架-核心筒结构,基础形式为桩筏基础,建筑所在场地位于地震设防高烈度区,利用有限元分析软件ANSYS进行三维立体模型建立,并对相关有限元模型进行模态分析和地震时程分析计算,得出相关结论。着重分析相互作用对上部框架-核心筒结构的地震反应及动力特征的影响,并与假定在刚性地基情况下结构的内力、变形等计算结果进行对比。并研究了微观层面上局部桩基础与地基土接触模型在静力条件下的相互作用和地震动力加速度时程上的相瓦作用,同时比较了在不同场地土的情况下相互作用体系的地震反应。
  本研究主要内容包括:⑴作为研究基础与地基土动力相互作用的前提,桩基础与地基土接触面在静力作用下会产生滑移现象,接触面附近地基土会发生形变现象。地震动力作用下桩基础与地基土相互作用加强,接触面滑移增大,周边地基土形变明显。⑵考虑动力相互作用的体系其结构自振频率减小,周期延长,结构构件的等效刚度减小,自振效果增强;上部结构各位置的最大位移和加速度较刚性地基假设下均有增大,且层间剪力变化明显。⑶在不同场地土情况下,上部结构与地基基础的相互作用现象差别较为明显。分析发现,场地类别越大,地基土越软,桩-土体系中桩顶位移增大,桩身轴力减小;上部结构的层间剪力和位移均存在较大变化,层间位移增大;由于软土对于地震作用逸散能力增强,底层柱底总剪力有所减小,随楼层高度增加,由于重力重分布,楼层剪力又有所增大。⑷验证了高层建筑结构抗震设计时考虑上部结构与地基基础共同作用的必要性,为具体的工程实践抗震设计提供了可靠的参考依据。
[硕士论文] 姜运良
建筑学 山东建筑大学 2017(学位年度)
摘要:交通核作为高层住宅的核心组成功能,其经济实用性对于户型设计有着直接和重要影响。自新版《建筑设计防火规范》于2015年5月1日正式实施以来,高层住宅交通核设计因此而发生了较大的变化,而对此的相关总结与理论研究相对滞后。基于这一现实需求,选取北方板式高层住宅交通核为研究对象,结合相关规范和实际工程设计方案,对交通核进行经济实用性量化分析,旨在探索北方板式高层住宅交通核设计的合理组织形式。
  本研究分为五个部分:第一章对相关研究背景、目的和意义的论述,明确研究范围,以国家相关标准与规范为依据,借助已有国内外研究成果,对北方板式高层住宅交通核经济实用性展开研究综述;第二章,利用实地调研、资料收集等方法,通过对高层住宅居民居住现状及心理需求的研究,以及对规范变动的解读,梳理住宅交通核设计中常见问题,为实用性的要求做研究铺垫;第三章,阐述板式住宅交通核的空间组成、组合形式,明确其构成要素的设计要点,满足交通核经济型的要求;第四章,充分考虑交通核对于规划节地和标准层使用面积系数的影响。对不同种类的北方板式高层住宅交通核空间进行量化分析,确定其规模及特点;第五章,对于交通核是否在满足规范的前提下,是否适合市场的需求。通过对市场优质户型的使用者调研分析及对照户型评定标准,并对其所在住宅标准层纳入扩大研究,得到其详细指标。
[硕士论文] 肖喻峰
建筑与土木工程 重庆交通大学 2017(学位年度)
摘要:地下空间开发建设过程中经常遇到高层建筑与正在施工或已开通运营地铁车站的距离很近,高层建筑的修建过程中对邻近的地铁车站或区间隧道产生一定的扰动,基坑的开挖对地铁结构来说往往是单侧卸荷的情况,这种情况下原有的受力平衡状态受到影响,结构将产生变形。而地铁车站不同于一般的建构筑物,对自身的变形要求极为严格,往往都是毫米计,如何有效地评估深基坑开挖对邻近地铁车站的影响至关重要。本论文结合重庆某高层建筑基坑对重庆轨道环线二郎站的安全影响分析实例,集理论分析、数值模拟来分析总结高层建筑施工对地铁车站及车站附属设施的影响。为今后类似项目的分析评估及设计提供参考。本文主要主要内容及结论如下:
  ①总结了规范中关于车站、隧道等安全标准的规定,为安全分析的评价标准提供了依据。
  ②结合工程实际特点,对施工中存在的风险进行了分析。
  ③研究了基坑开挖进尺对车站结构的影响,确定了合理的基坑开挖进尺。
  ④采用有限元方法模拟了高层建筑施工过程,得出了地铁车站结构的变形和应力的变化规律。
  ⑤给出了高层建筑施工对邻近地铁车站结构的安全控制措施,为类似工程的设计与施工提供了参考。
[硕士论文] 王东东
建筑与土木工程 重庆交通大学 2017(学位年度)
摘要:社会的快速发展加速了城镇建设的步伐,导致城市土地资源紧缺问题日益严重。建筑越来越高,结构体系也更加复杂,带转换层高层建筑的出现满足底部大空间和上部住宅办公的使用需求。越来越多的建筑工程在高度和规则性方面超出规范的要求,在地震下的反应强烈,内力变形较大,性能指标不易控制,常存在薄弱部位,为了提高此类结构设计的可靠性,应严格按照规范对此类工程进行超限项目审查和结构分析。其中带转换层的框筒结构以能够尽可能的满足人们对高层建筑的高度和不同功能的需求而被广泛应用,其下部楼层作为商场、酒店和文化娱乐设施,上部楼层作为办公、住宅,能够同时满足不同竖向功能的需求。目前转换层形式多样,研究日趋深入,不同转换层形式和转换层位置对结构整体有何影响,如何能够合理的设置转换层成为超限高层结构的一个重要研究方向。本文对某带转换层的框筒超限高层结构的研究如下:
  ①依据工程实例,以地震高烈度区银川某超限框筒结构为研究对象,对该超限高层结构分别采用有限元分析设计软件SATWE和ANSYS建立原方案带梁式转换层的框筒结构模型;改变转换层形式,用桁架式转换层取代梁式转换层,其他楼层布置保持不变,重新构建桁架式框筒结构模型。结合规范分析并调整两种框筒结构模型使结构布置满足规范要求。
  ②利用SATWE对两种框筒结构进行模态分析、反应谱分析和弹性时程分析,对比分析两种框筒结构的周期比、振型、层间剪力、楼层弯矩、层位移以及层间位移角的差异,得出两种不同转换层形式的框筒结构的特点。再利用ANSYS对两种框筒结构进行模态分析以及时程分析,以对比补充验证SATWE软件的比较结果。分析结果表明桁架式转换层结构具有更好的抗侧移刚度和抗扭转刚度,减小结构整体的侧向位移;桁架式转换结构比梁式在转换层附近有更小的刚度突变,对结构抗震更为有利。
  ③在转换层结构形式对比完成的基础上,选择转换效果较好的桁架式转换层框筒结构,更换3次转换位置,通过SATWE分别进行模态分析、反应谱分析,对比分析其楼层层间剪力、底部弯矩、层位移和层间位移角的变化,得出超限结构在高位转换时随转换层位置变化的规律:随着转换层高度的提升,平动周期变化较小,但扭转周期呈明显增加规律,超限结构扭转效应越明显;转换层及其下部楼层的楼层弯矩均呈增大趋势;转换层处层间位移与层间位移角均有明显突变且幅度逐渐增大,超限结构在转换层处刚度突变越明显,对结构抗震越不利。
[硕士论文] 蒋云
安全科学与工程 安徽理工大学 2017(学位年度)
摘要:目前,越来越多的高校采用高层学生公寓的方式来满足学生的居住需求,对于高层学生公寓来说,其结构复杂,人员密度高,救火难度大,它的存在,一方面为学校学生居住提供了便利,但另一方面也为学校消防管理部门提出了更高的火灾管理要求,就目前而言,大部分高校对学生高层公寓的火灾管理仍停留在传统的人工排查和人工经验分析模式阶段,缺乏智能、科学的辅助决策手段。
  本研究旨在解决目前高校高层学生公寓火灾管理工作中存在的一些问题,以实现建筑火灾风险评估的程序化和可视化,应急救援的高效化和动态化为出发点,在分析总结前人研究成果的基础上,对火灾风险评估理论模型和应急疏散方法进一步探讨,开发一款适用于高校高层学生公寓火灾管理的GIS系统。
  首先,总结分析出25个高层学生公寓火灾风险评估二级指标,并按照一定的规则分类,建立起高层学生公寓火灾风险评估指标层次体系,引入模糊综合评价数学模型,优选德尔菲(Delphi)法作为指标权重确定的方法,实现对高层学生公寓火灾风险评估。
  其次,优化了Dijkstra算法,优化后的算法可根据不同路况条件,寻找两点间最佳的路径,改变了传统Dijkstra算法的静态计算特征;将风向、过火范围角度以及缓冲区半径因素叠加到缓冲区分析模型中,改变了传统单一的点缓冲区分析模式。
  再次,优选出Microsoft Visual Studio2012、SQL Server2005和SuperMapObjects组件,通过C#语言完成了电子地图操作、火灾风险评估、火灾应急救援和系统管理4个大功能模块的开发,并选用SDX For SQL Server作为数据库引擎。
  最后,以安徽理工大学校本部为例进行系统集成,针对校区内的研究生公寓,对系统可靠性与功能性进行测试,结果表明,系统设计符合预期,可以实现地图基础操作、火灾风险评估、火灾风险结果的可视化、火灾定位、火灾蔓延分析、人员疏散路线规划、最近消防站查找以及最佳出警路线等功能,满足高校对学生高层公寓消防管理的日常需要。
[硕士论文] 许莹
土木工程 安徽理工大学 2017(学位年度)
摘要:大体积混凝土作为高层、超高层建筑所采用的大型基础之一,已经成为当今必不可少的工程施工项目。虽然在其施工技术、理论研究方面不断的在创新与发展,但是大体积混凝土作为大型的复杂结构,在其裂缝控制方面仍有许多尚未解决的技术难题。
  在建筑工程领域中,作为高层、超高层建筑的大型基础,多数是筏板基础。这种基础因其底板厚度及面积比较大,在浇筑完成后会由于各种不确定因素而产生裂缝,其中温度裂缝最为常见,也最为严重。所以对应其底板大体积混凝土温度裂缝的控制问题现已成为建筑工程领域所研究重点。
  大体积混凝土温度裂缝的产生是温度应力作用的结果,而温度应力的大小是由多因素影响下的,如水泥的水化热、外界温度、弹性模量、收缩变形等。不同条件下混凝土结构底板会产生不均匀的温度应力,当应力值逐渐加大,一旦超过混凝土极限拉应力,大体积混凝土结构基础底板就会由于受力不均产生温度裂缝,危害混凝土结构。
  本文结合具体工程,对基础底板大体积混凝土的研究主要有以下几个方面:
  (1)在查阅大量文献资料的基础上,对大体积混凝土结构内部温度应力和温度裂缝作分析研究。并总结该工程领域中的近年来国内外的发展现状及今后的发展趋势。
  (2)分析了大体积混凝土的温度裂缝产生的机理,以及从混凝土自身和其他各方面出发分析了影响大体积混凝土温度裂缝的主要因素。
  (3)对有限元仿真模拟的理论基础做详细介绍,利用温度场理论在对结构进行温度场分析的基础上进行温度应力场的模拟分析,实现温度—应力的耦合。
  (4)介绍ANSYS有限元软件的耦合场分析方法,重点介绍了耦合场理论中温度-应力的耦合。
  (5)结合具体工程实例,对大体积混凝土筏板基础的温度应力场的耦合作具体模拟计算,得出总结,分析仿真结果。并根据对温度应力影响下的结构应变位移进行模拟,并从模拟的结果中分析温度裂缝的产生及控制。
[硕士论文] 李敏
建筑与土木工程 东南大学 2017(学位年度)
摘要:在一些高层及超高层剪力墙结构中,为了保证结构具有足够的抗侧刚度,经常会设置长度较大而无洞口的整体剪力墙。但这类剪力墙在大震过后结构底部损伤往往很严重,因其主要依靠底部形成塑性铰区后的转动耗散外部输入的地震能量。为了突破整体剪力墙通过牺牲自身主体部位来保证结构的耗能能力和延性的方式,本文提出了一种带耗能装置的开缝剪力墙。该类耗能剪力墙通过在整体剪力墙中开竖缝并附加外部耗能装置来提高结构的变形和耗能能力,同时减轻主体墙肢的损伤。本文针对该类耗能剪力墙的抗震性能和设计方法主要进行了以下工作:
  (1)通过理论分析的方式对带耗能装置开缝剪力墙的结构性能进行了研究,包括结构弹性抗侧刚度和极限受弯承载力的计算公式推导。在此基础上进行了具体的算例分析,分析结果表明耗能装置的刚度和屈服剪力是影响带耗能装置开缝剪力墙结构性能的重要影响因素,这为本文进一步的分析研究提供了理论基础。
  (2)依据带耗能装置开缝剪力墙的实际受力特点,在OpenSees平台上建立了该结构的数值模型,并利用已有试验数据分别对该数值模型中墙肢和耗能装置部分的有效性进行了验证,结果表明基于刚度法的纤维梁柱单元和分层壳单元相结合的数值模型以及二节点连接单元分别可以较为准确地预测带耗能装置开缝剪力墙中的墙肢和缝内耗能装置的非线性滞回行为。
  (3)在建立的带耗能装置开缝剪力墙的数值模型基础上,对1个整体剪力墙试件和3个耗能装置截面参数不同的开缝剪力墙试件进行了低周往复加载分析,从破坏机制、滞回曲线、骨架曲线、承载力和变形以及耗能能力方面综合对比了各试件的抗震性能。分析结果表明:当耗能装置刚度和屈服剪力设计适中时,带耗能装置开缝剪力墙与整体剪力墙相比承载力和刚度的降低程度小,但变形和耗能能力明显提升,具有更为优越的抗震性能。
  (4)针对在结构性能理论分析和抗震性能弹塑性分析基础上确定的带耗能装置开缝剪力墙的关键设计参数,即缝内耗能装置的刚度和屈服剪力,进行了参数化分析,引入结构设计耦连比CRD来体现耗能装置刚度和屈服剪力的不同。参数化分析最终确定了带耗能装置开缝剪力墙的最佳结构设计耦连比CRD处于0.45~0.55范围,配合参数化分析试件设计过程中采用的结构基于抗震性能控制的设计方法,可以使设计得到的结构达到预期的优越抗震性能。
[硕士论文] 张龙
土木工程;结构工程 东南大学 2017(学位年度)
摘要:随着高层建筑结构的迅速发展,结构对抗侧力构件的要求也相应提高,使得各种不同的新式剪力墙被研究人员关注,其中就包括钢板-混凝土组合剪力墙。钢板-混凝土组合剪力墙结合了型钢和混凝土两种材料的受力性能优势,具有承载能力高、延性比和侧向刚度大、耗能能力强的良好性能。目前,国内外对钢板-混凝土组合剪力墙的研究还不够完善,同时缺乏足够的工程经验和计算理论,这些都阻碍了它在实际工程中的应用,因此系统全面地研究这种形式的剪力墙及其抗震性能是很有必要的。本文基于ABAQUS有限元分析软件建立了精细化的钢板-混凝土组合剪力墙的数值分析模型,并且对其进行模拟分析验证,进而将模型进行了简化使其更适应实际工程设计分析的需要,最后通过简化的数值模拟模型研究了该类剪力墙在单调和循环荷载下的部分抗震性能。本文内容主要包括以下几点:
  (1)为研究钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能,本文基于著名的ABAQUS有限元分析软件提出了该类剪力墙形式进行非线性数值模拟分析的精细化模型的建立方法,并对建立模型所依据的一些理论,包括混凝土结构模型理论、两种材料的基本模型和粘结滑移理论,进行了简要地论述。本文结合新版混凝土结构设计规范提出了混凝土损伤塑性模型参数的计算方法并确定了两种材料的计算参数与有限元软件所需的输入参数之间的换算方法,为进一步的精细化模型建立做铺垫。
  (2)本文参考以往的研究资料,在已有的试验基础上设计了相应钢板-混凝土组合剪力墙构件,利用ABAQUS有限元软件模拟分析了钢板-混凝土组合剪力墙构件在单调荷载作用下的力学性能。本文对比了采用忽略钢板与混凝土板界面粘结滑移时采用的绑定设置的模型分析结果、采用实体单元设置连接件的模型分析结果与试验结果。模拟分析的结果表明:本文建立的精细化的钢板混凝土组合剪力墙模型能够较为准确地模拟出实际构件的受力状况、破坏特征,特别是模拟出的栓钉的剪切变形特征以及剪切滑移效果与实际试验的结果较为接近,从而验证了所建立模型的可靠性。
  (3)为了提高数值模拟分析模型的计算效率,本文对精细化的数值模拟模型的简化方式进行了研究。简化的方式是通过非线性弹簧单元来代替实体单元来模拟栓钉的作用。本文通过对不同栓钉的布置的构件进行模拟分析,对栓钉剪切滑移曲线进行了鲁棒性测试,也验证了简化栓钉布置获得的剪切滑移曲线能够在密布栓钉的情况下也有一定的适用性。将布置单栓钉所获得的剪切滑移曲线应用于非线性弹簧单元模拟的模型,并对比两种模型的模拟结果与试验结果的差异,结果表明弹簧模型也同样能较为准确地模拟出实际构件的受力状况,从而验证了简化模型的可靠性。
  (4)本文在简化后的的数值模拟分析模型的基础上,设计了一系列钢板-混凝土组合剪力墙的构件,并利用ABAQUS软件研究了这些构件在单调水平荷载和循环荷载作用下的力学性能。通过绘制各剪力墙构件的承载力—水平位移的P-Δ关系曲线,并结合承载能力、变形能力、延性比和滞回耗能等参数指标,研究了轴压比、钢板厚度等部分抗震性能影响参数对钢板混凝土组合剪力墙构件在单调荷载和循环荷载下的力学性能的作用。结果表明:考虑钢板与混凝土板界面粘结滑移特性的精细化模型与直接采用完全连接的绑定模型相比,其结果与试验结果更为接近;高厚比、钢板厚度、轴压比和栓钉布置间距对钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能都有不同程度的影响;高厚比与钢板厚度的增大都会明显提升构件的承载力、变形能力,但过厚的钢板会影响构件的延性比;稀疏布置的栓钉会使得构件的抗震性能指标下降;轴压比较小时(μ<0.2),增大轴压比有利于构件的抗震性能的提高,但是当轴压比较大时(μ>0.2),结果的变化趋势却会相反。
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