静力弹塑性分析方法在高层建筑结构中的应用

为了使静力弹塑性分析方法应用于高层结构的弹塑性变形计算,该文根据静力弹塑性分析的基本原理并结合高层建筑结构特点,通过理论分析,得到了既考虑多阶振型组合又能反映结构瞬时动力特性的静力弹塑性分析改进方法.算例计算表明:文中提出的改进的静力弹塑性分析方法可以适用于高层建筑结构在地震作用下的弹塑性变形计算;并且由于高层结构抗侧移刚度较小,在地震作用下侧向位移曲线受高阶振型影响明显.     

高层剪力墙结构动力模型建立及地震响应

用连续—离散化方法建立地震作用下高层剪力墙结构动力模型,通过分布参数建立剪力墙运动方程,楼层集中质量的影响通过边界条件引入,从而推导出高层剪力墙结构频率方程,然后通过数值方法求得频率及振型。通过应用Betti定律,推导出具有集中分布参数高层剪力墙结构的振型正交条件。建立每层剪力墙与楼层集中质量地震作用下的运动方程,通过引入推导的振型正交条件,进行运动方程的解耦,从而得到广义质量及广义荷载,然后通过振型叠加的方法求得结构的地震响应。通过Simulink对一幢16层剪力墙结构进行动力特性及地震作用下的仿真分析。结果表明:应用本文建立的动力模型及动力响应求解方法进行高层剪力墙结构动力特性与动力响应分析的结果与有限元分析结果基本一致,在不同连梁刚度、不同剪力墙高宽比情况下,本文动力模型及动力响应求解方法计算结构动力特性及地震响应的误差较小,满足应用的要求。     

大底盘非对称双塔楼高层建筑动力响应分析

运用ETABS对左右塔楼均为29层的圣淘沙大厦进行了地震作用下三维动力响应分析，得到了各阶振型的参与系数和改变振型选取数时结构内力的变化情况，讨论了大底盘双塔楼高层建筑在运用振型分解法计算地震作用时振型数的一般选取原则，然F改变左塔楼楼层数而固定右塔楼为15层，通过选取不同的振型数进行动力响应计算，分析了非对称双塔楼内力随选取的振型数的增加而变化的规律，并与原始结构的计算结果进行了比较，说明了地震作用下非对称双塔楼底部剪力比对称结构大．最后，讨论了左右塔楼内力随左塔楼的层数改变的变化情况，并比较了左右塔楼的内力与相应的单体结构的内力。     

某高层框架-核心筒结构的振型分解反应谱分析

高层建筑最近十几年的快速发展是人口城市化,土地资源紧张,社会商业化的一种必然趋势.高层框架核心筒的钢筋混凝土结构作为高层建筑常用的一种结构形式,是我国目前应用较多的一种结构形式.以某一工程实例为背景,运用大型有限元软件对其进行三维建模,进行了单向地震作用和双向地震作用下的振型反应谱分析,研究成果对同类型的高层建筑具有一定的借鉴意义.     

高层建筑抗震设计振型数目选取原则

针对<建筑抗震设计规范>中高层建筑结构抗震设计时振型数目选取规定不明确的问题,研究了高层建筑结构抗震计算中诸多影响因素与振型选取的关系.经过动力学分析,认为不同的高振型会影响基底剪力沿结构高度的分布;振型参与质量是基于基底剪力等效得到的反映各阶振型对基底剪力贡献大小的参数;高层建筑抗震计算的振型数目选取与振型参与质量有关.研究结果表明:高层建筑结构抗震设计中高振型的影响不容忽视,在底部剪力和顶端位移误差小于5%的情况下,累计质量参与系数应大于90%;对于不规则结构,动力荷载参与系数应大于95%.     

墩身高阶振型对高墩地震反应影响

采用增量动力分析的方法,全面讨论了墩身高阶振型对桥梁结构地震反应的影响.首先分析了现有规范中的桥梁抗震设计方法应用于高墩的局限性;随后采用了增量动力分析方法,在考虑墩身高阶振型效应的情况下,对高墩桥梁结构在地震作用下的性能进行了研究.结果表明:由于墩身高阶振型贡献,高墩在强震作用下可能沿墩身产生多个塑性区域;墩顶位移与墩底曲率不再同步变化,高墩墩顶极限位移不能采用规范中的方法进行计算;高墩墩身的地震剪力及弯矩需求也会由于墩身高阶振型的显著影响而变得十分复杂.最后提出了针对高墩抗震设计的一些改进措施.     

高层建筑简化振型及在结构风振计算中的应用

基于弯剪型悬臂梁模型分析高层建筑的动力特性,给出控制高层建筑振型形状的特征参数;通过对具有不同特征参数的基阶振型曲线进行拟合分析,得到既形式简洁又能准确反映实际结构基阶振型的简化模型;同时,给出控制简化振型形状的振型指数的确定方案.将简化振型应用于实际高层建筑的结构风振计算,结果表明,采用该简化振型能更准确地体现风荷载沿建筑高度的分布情况,提高风荷载和风振响应计算的精度.     

高耸钢筋砼筒体-钢框架塔台结构的地震响应

以首都机场新塔台结构缩尺模拟地震振动台试验模型为研究对象，采用时程分析法分析高耸塔台结构各振型的地震响应，并对这种上下部由不同材料组成的复合结构(下部为钢筋砼筒体。上部为钢框架结构)的非经典振型阻尼比进行了探讨．研究结果表明，该结构地震位移响应可以不考虑高振型的影响，但应考虑高振型对地震响应内力的影响、该结构在地震作用下的运动方程可近似采用实模态强振解耦法．用现行规范方法求解地震响应时应对规范的地震影响系数进行修正，以消除计算误差．研究结果为提出这类复合结构体系抗震计算模型和设计理论提供了依据．     

高耸机场塔台结构地震反应的高振型影响分析

以顶部带有2层钢框架的北京机场控制塔台的振动台试验模型为计算对象，采用基于振型叠加的结构地震响应时程分析法，计算了该高耸塔台模型在地震作用下各个振型的时程反应．计算中采用了Rayleigh阻尼，由于结构是钢一钢筋混凝土结构，振型阻尼比不易确定，在本次计算中振型阻尼比取振动台试验测出的第1阶和第2阶振型阻尼比．结果表明高振型对塔台结构的最大位移的影响不大，但高阶振型对塔台结构地震剪力的影响却不容忽视．将计算结果与试验值进行了对比分析，验证了所得结论的正确性．     

振型数的选取及扭转振型的确定

在地震作用下，振型分解法是进行抗震分析最常用的方法，该法的优点在于根据要求的精度只取部分振型即可代表结构的总体反应．本文讨论了合理振型数的有效选择方法；并且讨论了振型方向因子和判定扭转振型、     

塔式结构地震波响应仿真分析

文章利用ANSYS有限元程序对高耸塔式结构进行了地震波激励的动态响应分析。通过模态分析,得到塔式结构水平振动的前四个振型和相应的固有频率.在输入地震波的情况下,采用瞬态动力学分析技术,确定了结构的动力响应,为进一步对高耸塔式结构进行振动控制提供了必要的技术参数。     

框架-剪力墙结构高层地震问题的数值分析

应用大型有限元ANSYS软件对框剪结构高层进行了地震响应和地震波瞬态分析,通过框剪结构高层在自振及地震波作用下的分析,得到了结构的位移与地震频率的关系,可为框剪结构高层的抗震设计提供参考价值.     

基于质量参与系数的空间结构动力模型简化

本文根据大跨度空间结构的动力特性,获得了大跨度空间结构地震反应的内在特征、变形机理及其振型分布规律.针对采用传统振型叠加法分析大跨度空间结构地震反应时质量参与系数累积速度慢的特点,根据质量参与系数的定义、振型截断原理及两者间的理论关系,提出了一种适用于大跨度结构动力分析整体计算模型的简化方法.数值算例验证了本文简化方法的有效性、准确性及计算效率.数值分析结果表明,本文简化方法简单、高效,且具有足够的分析精度.     

双塔高层钢结构抗震性能的有限元分析

针对高层建筑结构分析计算中专业设计软件在大震作用下结构弹塑性分析方面存在的缺陷,以北京某双塔高层钢结构为例,运用大型通用有限元软件ANSYS建立了结构三维模型,进行了结构的动力特性和模态分析,并采用振型分解反应谱和弹性/弹塑性时程分析方法,分析了该双塔高层钢结构在地震荷载作用下的结构响应.通过对计算结果的分析可以看出,通用有限元软件能够很好地对高层钢结构的抗震性能进行分析计算;双塔高层钢结构顶部鞭梢效应明显,建议通过减小顶部结构自重并在构造上予以重视加以解决.     

钢框架-钢板墙和钢管混凝土柱-钢梁框架结构抗震性能对比分析

为满足建筑工业化的迫切需求，进一步拓展钢框架-钢板墙结构和钢管混凝土柱-钢梁框架结构2种典型结构体系在高烈度区的应用，以某高烈度地区保障性住房建设项目为结构方案原型，分别对其进行多遇地震下的反应谱抗震设计，并补充了弹性动力时程分析验算，同时对比分析了罕遇地震下2种结构的弹塑性抗震性能。结果表明，钢框架-钢板墙结构体系在地震作用下的侧移模式呈弯曲型，塑性铰主要出现在钢板墙附近的梁端和柱端，而钢管混凝土柱-钢梁框架结构体系侧移模式呈剪切型，塑性铰主要出现在结构中间层的梁端。2种结构体系均能够满足预期的抗震设计要求，适用于高烈度区的多高层民用建筑。     

超高层矩形建筑混凝土结构层间位移角限值分析

研究超高层矩形建筑混凝土结构层间位移角限值。建立超高层矩形建筑混凝土框架结构模型,所有建筑支撑柱均采用矩形截面,通过有限元运算软件ABAQUS对超高层矩形建筑混凝土弹性和弹塑性层进行时程分析,构建ABAQUS有限元模型。分析混凝土结构弹性层间位移角限值,研究混凝土强度等级和建筑层数对层间位移角的影响。依据REER选择法选择部分实际地震数据,将得到的地震数据转换成反应谱,通过程序产生7个人工波。把选择的地震波依次施加至模型,对超高层矩形建筑混凝土进行弹塑性动力时程分析。对15个超高层矩形建筑混凝土结构模型在7个地震波作用下不同性能水平极限状态的层间位移角限值进行记录,获取大多数数据的下限值,将其看作相应性能水平下混凝土结构层间位移角限值。实验结果表明:结构层数对开裂层间位移角的影响大,混凝土强度等级对开裂层间位移角影响小,超高层矩形建筑混凝土弹性层间位移角限值为0.002;完好性能、轻微损坏、轻~中度损坏、中等损坏、不严重损坏水平下结构弹塑层间位移角限值依次是0.004、0.005、0.009、0.012、0.016。     

Seismic instrumentation of high -rise buildings

An optimal assessment method for the design of accelerograph arrays to monitor the seismic response of high-rise buildings is presented. This method uses a finite element model of the structure based on a simplified multi-degree-of-freedom system model defined using the parameter identification method. The off-diagonal element of the Modal Assurance Criterion (MAC) matrix of mode is taken as the target function in order to facilitate the selection of optimum locations. An example for a high-rise building in Dalian indicates that a minimum of 15 locations provide the optimum sites for monitoring the dynamic response of the selected building in view of economic benefit.     

高耸结构振动的夹层控制及分析方法

提出了在高耸建筑物中设置纵向夹层控制结构地震响应的措施,并给出了分析方法。该方法将夹层隔开的各子结构假设为弯曲振动的梁,子结构间用分布弹簧—阻尼器连接,通过两次振型分解整个结构体系化为n个单自由度体系来分析。最后通过实例进行了参数研究和控制地震响应效果的分析。     

轻钢住宅结构体系的动力特性研究

通过轻钢结构的动力特性的研究,为今后轻钢住宅的结构设计提供参考。运用AN-SYS有限元计算软件对多层(6层)和小高层(10层)国家标准AAA级住宅进行建模分析,在模型设计中分别采用纯框架结构、框架-支撑结构和框架-核心筒结构,通过模态分析、8度区多遇地震下的反应谱分析和8度区多遇、罕遇地震下的时程分析,得到三种结构体系的自振周期、各层质心位移、层间位移角、多遇和罕遇地震下节点位移时程曲线,经过比较分析,总结三种结构形式的动力特性。分析结果表明,纯框架结构适用于低多层和中低烈度的轻钢住宅。     

地下室埋深对高层建筑地震反应的影响分析

为研究地下室埋深对高层建筑地震反应的影响,以实际工程中的某高层剪力墙结构为研究对象,采用理论分析和三维数值模拟相结合的方法,研究了地下室埋深和地基支撑刚度对高层钢筋混凝土结构抗震性能的影响。结果表明:随着地下室埋深的增加,结构的周期有变大的趋势;同时结构承受的地震作用将减少,使得结构抗震性能有较明显的提高;地基对结构支撑作用的变化对结构抗震性能的影响不大。