考虑行波效应的二维框架结构的地震响应

运用波动方法研究二维框架结构的地震响应.对二维框架结构进行空间离散构造出被研究块体,建立被研究块体的动力学方程,推导空间离散段的段间内力与端部位移关系式;在时间域上交替运用被研究块体动力学平衡方程和段间内力与端部位移关系式进行递推计算,给出结构地震响应分析的波动方法.该方法易于求解考虑行波效应的结构地震响应问题.分别针对水平和竖向地震作用情况,分析了二维框架结构柱的剪力和梁端弯矩的行波效应.结果表明:考虑行波效应时,柱的剪力和梁端弯矩存在增大现象,一些柱的剪力或梁端弯矩甚至出现竖向地震作用比水平地震作用大的现象.框架结构的地震响应应该考虑竖向和水平地震的行波效应.     

叠层橡胶支座竖向刚度退化对隔震结构的影响

隔震结构在地震作用下,叠层橡胶支座竖向刚度随剪切变形增加而不断退化,对整体隔震结构产生的影响尚不明确.为此,通过ABAQUS建立不同层数、层高、柱距的隔震框架结构,支座本构采用修正的双弹簧模型结果.通过ABAQUS用户单元子程序UEL,采用FORTRAN语言编写了能够考虑支座竖向刚度退化的支座单元程序;输入实际罕遇地震波,对结构进行弹塑性动力时程分析,研究支座竖向刚度退化对结构地震响应的影响.结果表明:支座竖向刚度退化对结构柱底剪力、轴力、弯矩及梁弯矩有一定影响,地震响应放大系数结果为1.1～1.3;支座竖向刚度退化对支座剪切变形及上部结构层间位移影响较小.研究结果可为今后进行罕遇地震作用下隔震结构的计算分析提供重要依据.     

削弱梁端的方钢管混凝土柱-钢梁框架结构静力弹塑性分析

提出了适用于SAP2000分析设计软件的等效梁端削弱形式,进而对多层和高层削弱梁端的方钢管混凝土框架结构分别在7度、8度多遇和罕遇地震作用下进行了Push-over分析,并对其抗震性能进行了评估。结果表明：对于多层结构,削弱梁端翼缘对结构整体刚度的影响很小,考虑楼板作用模型的刚度大于未考虑楼板作用模型的刚度,在均布荷载水平加载模式作用下模型的底部剪力大于倒三角荷载水平加载模式作用下相应模型的底部剪力;对于高层结构,楼板作用对结构在弹性阶段整体刚度的影响较小,在均布和倒三角水平荷载作用下,考虑楼板作用模型的最大底部剪力比未考虑楼板作用模型的最大底部剪力分别大7％和4．5％;削弱梁端的方钢管混凝土框架结构具有较好的抗震性能。     

中心楼梯参与整体框架结构计算的地震反应分析

现行的设计和PKPM程序均未考虑到楼梯参与整体框架结构的计算,但5．12汶川地震和4．14玉树地震表明楼梯间的破坏均很严重。利用有限性分析软件SAP2000建立了楼梯布置在几何中心的模型和无楼梯对比模型的框架结构。计算结果表明,考虑楼梯后：楼层位移减小,Y方向（顺着楼梯斜板方向）的刚度大于X（垂直楼梯斜板方向）方向刚度;楼梯间的框架柱的轴力增大了2．6倍,剪力X／Y方向增大了1．6／3倍,弯矩XIY方向增大了1．1／1．6倍;楼梯问梯柱轴力、剪力、弯矩是对比模型相应最大内力的0．71,0．73,0．3倍,说明按构造设计的梯柱也是抵抗地震的薄弱环节,尤其是轴力和剪力。针对楼梯间框架柱和梯柱的加强设计给出了建议。     

多遇地震下框架结构填充墙的作用：汶川地震的启示

以某3层钢筋混凝土框架结构为分析对象,考虑不同的填充墙布置,进行多遏地震作用下的计算分析。结果表明分析模型中考虑填充墙及其不同布置时,结构的动力特性、规则性特征、以及内力分布等结构的抗震性能均受到明显影响。需要指出的是在多遇水平地震作用下,由于填充墙的约束作用,框架柱端节点弯矩远大于梁端弯矩。建议结构抗震分析时,力学模型中应增加考虑填充墙参与受力计算。     

抗弯钢框架近场罕遇地震层剪力分布

为研究抗弯钢框架(SMRF)强震下的层剪力分布,对8个算例进行了近场地震下的时程分析.根据结构的层剪力分布曲线,提出了近场罕遇地震下SMRF平均层剪力分布模式.同前人的层剪力分布模式及时程分析结果对比表明,模式有较高的精度.     

用位移递归法对剪切型框架结构进行时程分析

采用位移递归法 (DRM法 )对高层建筑剪切型框架结构的水平地震作用下的弹性和弹塑性时程分析的可行性进行了探讨 ;并通过算例与数值方法Wilson -θ法作了比较并得出了可行的结论 ;同时将剪切型框架结构在水平地震作用下的弹性和弹塑性时程分析结果与振型分解反应谱法和底部剪力法的结果进行对比分析并给出了相应结论     

板-柱结构抗震性能研究

目的研究板-柱结构的抗震性能,推广其在抗震区应用.方法采用三维实体单元建模,对柱网及柱截面尺寸相同的板-柱结构及框架结构进行pushover分析及非线性时程分析.结果通过pushover分析,得到了结构的基底剪力-顶点侧移关系曲线及能力曲线,构造了弹塑性反应谱并以此求出结构的目标位移,研究了结构的出铰机制,对比了各加载阶段的结构响应;通过非线性时程分析,给出了结构的基底剪力及顶点侧移时程曲线,塑性铰出铰及能量耗散情况,并将不同地震波激励下的结构侧移与pushover分析结果进行了对比.结论设计合理的板-柱结构可用于Ⅱ类场地7度抗震设防区.     

近断层地震作用下大跨度拱桥响应研究

目的对比研究近场地震作用下大跨度拱桥采用7组时程波的计算结果平均值与采用3组时程波的计算结果最大值的差异,为近断层地区大跨度拱桥的抗震设计提供参考.方法针对某大跨度拱桥建立有限元分析模型,在PEER数据库选取近场地震作用并施加于拱桥,得到时程响应的峰值.针对现行规范7组波作用时响应峰值的平均值与采用3组波组合时计算结果的最大值以及7组近场和远场地震作用的响应峰值的平均值进行对比研究.结果采用3组近场地震波组合计算所得的拱顶竖向位移、拱顶轴力、拱脚弯矩和跨中吊杆内力响应最小值分别是7组近场地震波计算结果平均值的0.42倍、0.48倍、0.79倍、0.75倍;采用3组近场地震波组合计算所得的四项响应最大值分别是7组近场地震波计算结果平均值的2.7倍、2.8倍、1.9倍、1.5倍.7组近场地震波作用所得的四项响应峰值的平均值分别是远场地震作用相应值的0.82倍、0.85倍、0.61倍和0.61倍.结论对于Ⅲ类场地的大跨度拱桥,按照规范规定采用3组近场地震波进行响应计算时,3组地震响应结果的最大值与按7组地震波计算结果的平均值之间存在很大差异、离散性很大;采用7组地震波进行时程响应计算时,近场地震响应峰值的平均值小于远场的平均值.     

钢筋混凝土掉层框架结构多点输入地震响应特征分析

山地建筑不同标高基础的地震动存在差异,其对山地建筑地震响应的影响程度有待研究。以自贡地形台阵为背景,以该台阵采集的汶川地震记录为输入,设计4组空间钢筋混凝土（RC）掉层框架结构。分别按上接地地震动的一致输入、下接地地震动的一致输入、上接地与下接地不同地震动的多点输入开展了算例结构的弹性和弹塑性时程分析。将一致输入结构响应与多点输入结构响应之比定义为结构地震响应差异系数,从结构地震响应差异系数、破坏特征等方面分析了多点输入对岩石地基基础上的空间RC掉层框架结构地震响应的影响。结果表明：弹性分析时,基本周期较长的RC掉层框架结构侧向变形和层剪力的地震响应差异系数在0.85~1.12之间,基本周期较短结构的侧向变形和层剪力的地震响应差异系数在0.38~1.22之间,按一致输入地震动设计的RC掉层框架结构可能偏不安全;弹塑性分析时,多点输入下RC掉层框架结构的地震响应与一致输入下的有明显差异,最小差异系数可到0.27;在极罕遇地震作用时,多点输入下RC掉层框架结构底部的破坏状态比一致输入下严重,宜对其掉层部分和坎上1层进行适当的抗震加强。     

爆破地震波作用下框架结构的非线性动力分析

对岩石爆破地震波作用下框架结构进行了动力分析，建立了爆破地震波作用下框架结构的非线性时程分析方法，利用福建周宁水电站地下厂房开挖爆破的地震波，对其周边的一栋七层钢筋混凝土框架结构进行了实例分析，通过与构造地震波作用下结构的动力反应的对比，对其安全性进行了评估，得到该框架结构在本次爆破地震波作用下安全度满足要求的结论。     

多层框架隔震结构的平移-扭转耦联响应

建立了地震作用下多层框架隔震结构的平移－扭转耦联振动模型和相应的运动方程，分析了基础隔震下双轴偏心框架结构平移－扭转偶联地震响应，在隔震和非隔振情况下，计算了多层框架结构不同偏心的地震反应。结果表明，对易于扭转变形的结构，采用基础隔震技术可明显减少结构的扭转响应和层间变形。     

钢管混凝土框架结构抗震性能

为了解钢管混凝土框架结构抗震性能,推广在地震区的应用,进行了八层钢管混凝土柱-H钢梁框架结构模型振动台试验和有限元模拟分析,研究了结构在El-Centro波、天津波(N-S)和武汉人工地震波激励下的最大地震作用、层间剪力、应变和位移反应.试验结果与数值模拟结果符合较好,结构位移受低阶振型影响较大,结构变形呈弯剪型,随着地震波峰值加速度增大,高阶振型主导作用加强.研究表明,钢管混凝土框架结构具有较好的抗震性能,ANSYS8.1可以较好地模拟钢管混凝土框架结构地震反应.     

既有框架结构的新型等效简化动力模型构建方法

为了实现对长期服役后的结构在地震、风等动荷载作用下安全性和舒适性的评估,利用监/检测数据建立一个能准确反映实际建筑在地震、风等动荷载作用下动力响应的结构动力学模型至关重要。本文针对非常普遍的框架建筑结构,提出了一种基于少量移动传感器的框架结构等效简化动力学模型构建方法。首先,提出建筑结构等效简化模型构建的层间剪力等效原理,证明了以该原理构建的简化模型具备准确模拟实际建筑结构动力响应的能力。其次,推导了框架结构简化模型形式,并研究了简化模型参数特点。然后,提出了一种框架结构简化模型参数的迭代识别方法,实现了仅使用少量无线移动传感器的简化模型参数识别。最后,通过一个12层3跨钢框架结构数值模拟算例,研究了在不预知结构刚度退化的具体形式和仅使用少量移动加速度传感器的条件下,由本文所提方法构建的等效简化模型对实际框架结构在不同水平动荷载作用下结构动力响应的预测能力。数值试验结果表明,等效简化模型能准确模拟不同荷载工况下框架结构加速度和位移响应。因此,本文提出的框架结构等效简化模型构建方法将在评估既有框架结构在风、地震等动荷载作用下的结构安全性和舒适性方面具有重要的应用前景。     

反应谱法与时程分析法抗震分析对比

为了研究反应谱法与时程分析法的地震响应对比分析,采用ABAQUS有限元分析软件对多层钢框架结构中的一榀钢框架建立计算模型,比较反应谱法和时程分析法在多层钢框架下的结构顶层位移、最大层间位移、层间位移角和Mises应力值等地震响应.通过计算及模拟可知,由反应谱法得到的结构顶层位移是时程分析法的1.09倍,前者的最大层间位移及层间位移角是后者的1.07倍.结果表明,反应谱法和时程分析法在多层钢框架下的地震响应均符合规范要求,反应谱法计算的地震响应比时程分析法的地震响应大,反应谱法得到的地震响应偏于安全.分析结果为多层钢框架的抗震方法提供了理论支持.     

剪力墙高宽比对底部框剪砌体结构抗震性能的影响

针对7度设防地区的底部框剪砌体结构,采取不同的剪力墙高宽比,用非线性时程分析的方法,对该结构在不同地震动强度下的地震反应进行分析.对比不同高宽比下该结构的层间最大剪力、各层最大相对位移以及各层最大加速度.结果表明:随着剪力墙高宽比的适当加大,建筑物的地震反应呈现出均匀性减小.     

RC框架结构合理破坏机制的实现

为使RC框架结构在强震中有效形成合理的破坏机制,提高其抗震性能,采用OpenSees平台模拟变轴力柱弯曲性能和结构反应下降段的基于柔度法纤维模型,考虑楼板及板筋、结构超强、内力重分布等影响因素,对按现行规范设计的各设防烈度区6层规则框架进行非线性Pushover分析,考察了我国抗震规范中强柱弱梁措施的有效性及控制效果的影响因素,与汶川地震震害现象进行对比,并通过算例分析探讨了实现以梁铰为主的合理破坏机制的有效措施.分析结果表明:大震下6度区框架出铰较少,7度、8度区框架以柱铰为主,并出现了层侧移机构,结构抗震能力不足,与震害现象基本相符9,度区形成了以梁铰为主的梁柱铰机构.现行规范措施除9度区以外均不能实现框架结构预期的破坏机制,提高强柱弱梁系数、减小轴压比和提高小震设计地震力等措施可有效避免柱铰机制.     

地震作用下框架-剪力墙结构动力响应研究

针对框架-剪力墙结构中框架与剪力墙相互作用下的地震响应求解问题,建立了高层框架-剪力墙结构的动力分析模型。框架结构部分对剪力墙结构部分的影响通过边界条件的引入,推导出框架-剪力墙结构的频率方程及振型正交条件,进一步对无限自由度框架-剪力墙结构的振动方程进行解耦,推导出框架-剪力墙结构的广义质量及广义荷载,然后通过振型叠...     

小高层钢结构住宅抗震性能研究

从研究钢结构小高层结构体系的抗震性能出发,分别建立了钢框架、钢框架支撑2种三维空间有限元模型。利用有限元软件分别对2种模型进行了7度和8度抗震设防烈度下的动力特性分析和动力时程分析,并对两种模型动力时程分析结果中的顶点位移和层间位移进行了对比,提出了设置钢支撑对实际工程中小高层钢结构住宅抗震性能的影响。     

底框基础隔震结构的三维非线性时程分析

基于有限元理论,采用大型有限元分析软件SAP2000 Nonlinear建立了底部2层框架上部砌体非隔震结构和基础隔震结构的实体模型,并采用非线性时程分析法对此模型进行了3向(2个水平向和1个竖向)地震作用的地震反应分析．分析结果表明,底部2层框架上部砌体结构采用基础隔震技术后。结构的水平地震反应明显低于相应非隔震结构的水平地震反应．尤其是刚度突变的转换层,隔震后水平地震反应降低很多,但基础隔震结构的竖向地震反应有可能会增大,危及基础隔震建筑物的安全．