1、1. 工程結(jié)構(gòu)抗震及振動(dòng)控制各類建筑結(jié)構(gòu) , 特種結(jié)構(gòu), 各類設(shè)備支架點(diǎn)在地震作用下的動(dòng)力分析與設(shè) 計(jì) 理論,高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震控制研究及應(yīng)用 包括結(jié)構(gòu)的主動(dòng)控制 , 被 動(dòng)控制 , 混合控制和半主動(dòng)控制 .2. 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)根本理論及應(yīng)用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)非線性有限元分析 , 各類新型混凝土結(jié)構(gòu)體系的開發(fā)與研 究, 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)理論研究與應(yīng)用 .3. 高層建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)理論鋼筋混凝土超高層建筑抗震分析與抗震試驗(yàn)研究 ,組合結(jié)構(gòu) 鋼管混凝土 結(jié)構(gòu) , 勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 的抗震分析與設(shè)計(jì)理論 , 鋼筋混凝土筒體結(jié) 構(gòu)的延性研究 與非線性分析理論與應(yīng)用 .4. 結(jié)構(gòu)檢測(cè)與加固的新

2、技術(shù)新方法研究 各類工程結(jié)構(gòu)的檢測(cè)與分析評(píng)估理論和方法 , 用新型材料加固現(xiàn)有結(jié)構(gòu) 的分析方法 , 重大工程結(jié)構(gòu)的檢測(cè)與加固實(shí)例研究 .5. 重大工程的平安監(jiān)控研究與應(yīng)用重大工程的平安監(jiān)控中的數(shù)據(jù)分析方法研究 , 重大工程的平安性評(píng)估理論 與方法, 重大工程的平安監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)及典型實(shí)例研究 .6. 核電設(shè)備及廠房系統(tǒng)的抗震研究核反響堆本體及各類附屬設(shè)備的抗震分析與設(shè)計(jì)理論 , 核電設(shè)備的樓層反 應(yīng)譜 分析, 核電設(shè)備廠房的抗震研究 , 主廠房及核電設(shè)備與地基的相互作 用研究.7. 結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn)技術(shù)研究與應(yīng)用結(jié)構(gòu)抗震模型試驗(yàn)的相似理論研究 ,結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)方法研究 , 結(jié)構(gòu)抗震 試驗(yàn)中 的數(shù)據(jù)

3、分析方法研究 , 典型重大工程的實(shí)驗(yàn)實(shí)例分析 .創(chuàng)新群體呂西林小組 20042006年研究進(jìn)展1結(jié)構(gòu)與地基的動(dòng)力相互作用研究方面，取得了以下研究進(jìn)展：1. 通過模擬地震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，考察了土結(jié)構(gòu)相互作用體系中不同軟基土 在地震鼓勵(lì)下超孔隙水壓力的變化特性， 以及重復(fù)加載過程中的影響， 探討了地 震動(dòng)力下不同地基土的超孔隙水壓力變化機(jī)理；2) . 在較大頻響范圍內(nèi)， 通過實(shí)測(cè)加速度傳遞函數(shù)和 ANSYS 有限元分析， 對(duì) 一個(gè) 1:10 的土樁基結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮趧?dòng)力過程中的模態(tài)變化規(guī)律進(jìn)行 了考察。分析了軟基土結(jié)構(gòu)相互作用體系中軟基對(duì)上部結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的影響， 得出了在土、 結(jié)構(gòu)相對(duì)動(dòng)剛度比足夠

4、小時(shí)， 軟基土結(jié)構(gòu)相互作用體系的動(dòng)力特 性，具有一階模態(tài)化的開展趨向；3) . 在試驗(yàn)研究根底上，提出了軟基土結(jié)構(gòu)相互作用體系的一個(gè)廣義簡化 動(dòng)力計(jì)算模型， 得出了模型參數(shù)的反演算法， 同時(shí)以試驗(yàn)土結(jié)構(gòu)相互作用體系 為例，給出了簡化計(jì)算模型下的物理參數(shù)結(jié)果，并討論了其合理性。4) . 推導(dǎo)出了平面二維單向、雙向無限元單元計(jì)算公式，提出了幾種不僅能 與平面 4節(jié)點(diǎn)、 8節(jié)點(diǎn)、空間 8 節(jié)點(diǎn)、20 節(jié)點(diǎn)有限單元耦合，而且還能與周圍的 單向及多向無限元保持位移協(xié)調(diào)的靜態(tài)二維、 三維全匹配型無限映射單元， 可實(shí) 現(xiàn)對(duì)無限體的全域不遺漏計(jì)算， 其單元網(wǎng)格亦可根據(jù)需要進(jìn)行任意規(guī)那么或不規(guī)那么 劃分，可用于

5、半無限地基上的受力經(jīng)典問題數(shù)值分析、 土彈性根底板 ( 筏) 相互 作用分析以及承受軸、剪、 彎等荷載作用形式的單 ( 群)樁土靜力反響計(jì)算， 為 后續(xù)的動(dòng)力分析打下根底；5) . 在無限單元靜態(tài)分析的根底上，進(jìn)一步提出了土根底相互作用動(dòng)態(tài)分 析方法， 導(dǎo)出了具有不同波動(dòng)組合位移衰減型式的二維、三維諧振無限元， 在樁 基靜態(tài)分析的根底上， 進(jìn)一步建立了土樁根底相互作用動(dòng)態(tài)分析模型， 并將其 應(yīng)用到單、群樁的動(dòng)力計(jì)算中；6) . 研究了考慮 SSI 效應(yīng)三維結(jié)構(gòu)體系的簡化動(dòng)力有限元數(shù)值分析，可在不 對(duì)上部結(jié)構(gòu)作過多簡化的情況下直接進(jìn)行時(shí)程分析， 有益于工程實(shí)際應(yīng)用。 采用 通用有限元程序 ANS

6、YS ，針對(duì)上海地區(qū)土箱基一高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行了三維有 限元分析，研究了土體邊界位置、土性、根底埋深、根底形式以及上部結(jié)構(gòu)剛度 等參數(shù)對(duì)動(dòng)力相互作用體系的動(dòng)力特性及地震反響的影響。2在建筑結(jié)構(gòu)的地震破壞和倒塌過程模擬方面取得了以下研究進(jìn)展：1) . 進(jìn)行了高軸壓比框架柱恢復(fù)力模型試驗(yàn)研究，在 7 個(gè)鋼筋混凝土框架柱 試件的低周反復(fù)荷載試驗(yàn)的根底上， 建立了能夠考慮柱軸壓比參數(shù)對(duì)滯回特性影 響的框架柱剪力側(cè)移恢復(fù)力模型。 進(jìn)行了轉(zhuǎn)換大梁與剪力墻暗柱節(jié)點(diǎn)低周反復(fù) 荷載試驗(yàn)和框架節(jié)點(diǎn)反復(fù)荷載下的受力性能試驗(yàn)研究， 為建立相關(guān)的恢復(fù)力模型 提供了試驗(yàn)依據(jù)。2) . 在梁柱單元、單片墻單元的根底上提出了一

7、種筒體墻單元，該單元考慮 了材料非線性， 并采用較為精確的方法考慮了結(jié)構(gòu)的二階效應(yīng)， 并將此單元應(yīng)用 于高層混凝土結(jié)構(gòu)推覆分析中。 理論與試驗(yàn)結(jié)果比照分析說明， 該筒體墻單元具 有精度高、 計(jì)算穩(wěn)定和自由度少等特點(diǎn)， 為復(fù)雜體型高層結(jié)構(gòu)的彈塑性分析提供 了高效的模型。3) . 進(jìn)行了延性需求譜和彈塑性位移反響譜及其應(yīng)用的研究，對(duì)四種場地類 別上的 641條地震記錄以特征周期為界，劃分為 12 組，進(jìn)行了大量單自由體系 的彈塑性時(shí)程分析， 建立了延性需求譜計(jì)算公式及有關(guān)參數(shù)， 最后結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)的彈 性反響譜構(gòu)建了彈塑性位移反響譜， 為結(jié)構(gòu)彈塑性位移反響的求解提供了簡化計(jì) 算方法，為基于性態(tài)的抗震設(shè)計(jì)

8、提供了根底。4) . 提出了矩形鋼管混凝土各組成材料的等效單軸應(yīng)力 - 應(yīng)變滯回本構(gòu)模型， 其中鋼模型考慮了鋼管壁局部屈曲的等效， 并考慮了內(nèi)填混凝土與鋼管壁之間的 粘結(jié)和滑移，為進(jìn)行鋼管混凝土結(jié)構(gòu)整體非線性分析提供了根底。5) . 將二階柔度法有限單元模型和纖維模型相結(jié)合， 并采用了虛擬階步法和 改良的滯回路徑追蹤方法等具體措施， 對(duì)基于柔度法的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)非線性分 析方法進(jìn)行了改良， 不僅消除了柔度法單元模型在用于位移法有限元程序時(shí)截面 剛度不能求逆從而導(dǎo)致計(jì)算中斷的隱患， 而且大大增強(qiáng)了程序的收斂穩(wěn)定性。 采 用編制的程序?qū)?16 根矩形鋼管混凝土柱進(jìn)行了仿真分析，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果

9、吻合較好，在此根底上對(duì)矩形鋼管混凝土柱的各項(xiàng)力學(xué)性能進(jìn)行了計(jì)算研究。6) 建立了框架結(jié)構(gòu)的離散單元計(jì)算模型。在數(shù)值求解過程中，采用同步動(dòng) 態(tài)松弛法確立與求解結(jié)構(gòu)單元平衡關(guān)系， 防止了動(dòng)態(tài)松弛法由于路徑相關(guān)性所造 成的誤差， 對(duì)框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了地震反響時(shí)程分析， 為建立強(qiáng)烈地震下建筑結(jié)構(gòu)倒 塌過程的分析方法奠定了根底。7) 根據(jù)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)， 在已有的桿段離散單元模型的根底上， 借鑒纖維模型，建立了桿段多彈簧模型， 并研究了所提模型的滯回特性、 結(jié)構(gòu)時(shí) 步、結(jié)構(gòu)幾何非線性等問題。運(yùn)用多彈簧模型，對(duì)鋼筋混凝土梁柱構(gòu)件的平面、空間壓彎耦合以及剪切變形的滯回特性進(jìn)行了分析。8) . 初步研制

10、了剪切型鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)離散單元模型倒塌仿真分析的可 視化圖形顯示系統(tǒng)，可用于倒塌仿真分析計(jì)算結(jié)果的觀測(cè)研究。3在建筑結(jié)構(gòu)的消能減震理論研究與技術(shù)開發(fā)方面取得了下述進(jìn)展：1) . 開發(fā)了金屬屈服阻尼器和油阻尼器組合耗能技術(shù)以及橡膠支座和油阻尼 器組合耗能技術(shù)， 并進(jìn)行了系統(tǒng)的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)， 研究了組合耗能系統(tǒng)的工作機(jī)理、 阻尼器參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的影響、 耗能減震的效能等， 提出了組合耗能系統(tǒng)的 分析模型，為建立設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)提供了試驗(yàn)和理論根底；2) . 對(duì)組合根底隔震系統(tǒng)中疊層橡膠支座和滑動(dòng)摩擦隔震支座的恢復(fù)力特點(diǎn) 進(jìn)行了研究，提出并分析了疊層支座的粘彈性模型和滑動(dòng)摩擦隔震支座的粘剛塑 性模型，

11、 即疊層橡膠支座采用彈性恢復(fù)力模型和粘滯阻尼力模型， 滑動(dòng)摩擦隔震 支座采用雙線性庫侖摩擦阻尼恢復(fù)力模型和粘滯阻尼恢復(fù)力模型， 用提出的分析 模型對(duì)振動(dòng)臺(tái)隔震試驗(yàn)房屋模型進(jìn)行了三維非線性動(dòng)力時(shí)程分析， 取得了計(jì)算與 實(shí)驗(yàn)吻合良好的結(jié)果，為進(jìn)一步的研究和工程應(yīng)用提供了理論指導(dǎo)；3) . 進(jìn)行了消能減震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)的研究，并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。設(shè)計(jì)參數(shù)的 研究內(nèi)容包括消能部件的支撐剛度、層間最大阻尼力與結(jié)構(gòu)層間屈服力比值等。 通過對(duì)消能裝置的耗能特性理論分析， 導(dǎo)出了消能裝置產(chǎn)生的層間等效阻尼比與 這些參數(shù)的關(guān)系曲線， 給出了這些參數(shù)的合理取值范圍， 為消能減震結(jié)構(gòu)的工程 實(shí)際應(yīng)用和合理設(shè)計(jì)提供了依據(jù)

12、。4) . 針對(duì)兩個(gè)重大工程，建立了三維空間分析模型，對(duì)增設(shè)粘滯阻尼器等減 震裝置前后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線性地震反響分析， 研究了阻尼減震結(jié)構(gòu)的非線性動(dòng)力 特性和減震效果；對(duì)粘滯阻尼器的阻尼剛度、 粘滯阻尼器的個(gè)數(shù)、 各層的總阻尼 力占各層層間總剪力的比例等對(duì)減震效果的敏感性進(jìn)行了研究。5) . 考慮鋼筋混凝土的非線性和粘滯阻尼器的非線性，探索性地進(jìn)行了罕遇 地震作用下結(jié)構(gòu)非線性動(dòng)力時(shí)程分析， 考查了規(guī)模較大的復(fù)雜高層鋼筋混凝土結(jié) 構(gòu)的非線性動(dòng)力分析的可行性和收斂性能， 初步探討了鋼筋混凝土的非線性特征 對(duì)減震效果的影響。上述研究進(jìn)展與其他成果匯總在一起，獲得了 2005 年度上海市科技進(jìn)步一 等獎(jiǎng)

13、和 2006年度國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)( 2007年 7月網(wǎng)上公示)4在復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)抗震研究、新型抗震結(jié)構(gòu)體系開發(fā)和性能研究方面的進(jìn)展：1) . 模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)方面，提出了通過參數(shù)的冪指數(shù)列變換來確定待求參 數(shù)相似常數(shù)的簡便“似量綱分析法 。根據(jù)該方法，以正截面抗彎等效和斜截面 抗剪等效為原那么， 推導(dǎo)出了能考慮混凝土強(qiáng)度和鋼筋強(qiáng)度不同相似常數(shù)影響的模 型配筋公式，被應(yīng)用于復(fù)雜高層整體模型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并通過了試驗(yàn)驗(yàn)證。2) . 進(jìn)行了混合結(jié)構(gòu)體系高層建筑模擬地震振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)研究，對(duì)一混合 結(jié)構(gòu)體系的復(fù)雜超高層建筑進(jìn)行了 1/35 模型的模擬地震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，分析模型 結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性和不同烈度地震作用

14、下加速度、 位移和應(yīng)變反響， 然后根據(jù)相似 關(guān)系推算出原型結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性和反響， 研究了其在各水準(zhǔn)地震作用下的破壞機(jī) 理和破環(huán)形式，為混合結(jié)構(gòu)體系的開發(fā)應(yīng)用，提供了試驗(yàn)與理論依據(jù)。3) . 以某一復(fù)雜高層建筑工程(消能減震高層方鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu))為研 究對(duì)象，進(jìn)行了振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)研究和整體結(jié)構(gòu)在地震作用下的動(dòng)力彈塑性時(shí)程 分析，研究了結(jié)構(gòu)在不同地震作用下的地震反響和抗震性能， 對(duì)阻尼器參數(shù)取值 和減震效果進(jìn)行了深入研究， 并在粘滯阻尼器減震效果分析的根底上， 提出了一 種優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，以尋求阻尼器參數(shù)和位置的較優(yōu)配置方案。4) . 進(jìn)行了多個(gè)大型復(fù)雜工程的模擬地震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)、節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)和非線性分 析，研究了該類型結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性和破壞機(jī)理， 建立了分析方法， 主編了全國第 1 本由政府批準(zhǔn)發(fā)布的?超限高層