筒—柱支承式圆形筒仓结构地震作用下的动力响应研究

混凝土筒仓在工业生产工艺流程中占有十分重要的地位。筒仓的抗震能力问题往往成为设计中的主要控制因素之一。以都江堰某筒—柱支承式钢筋混凝土圆形筒仓结构为例,对筒—柱支承式混凝土筒仓地震动力响应规律进行分析。研究表明,筒—柱支承式筒仓的最薄弱部位主要在环梁顶与筒仓壁相交处、柱与环梁连接节点处,较薄弱部位为弧型剪力墙;抗震设计时需要采取一定的措施来加强以上薄弱部位的抗震能力,或采取一定的措施来减少支承结构分担的水平地震力比例;地震作用下,上部筒仓与下部支承两者刚度相差较大、运动不一致,可将其作为两个节点的多自由度体系来分析。研究结果可作为筒—柱支承式混凝土筒仓工程实际应用的参考和借鉴。     

基于振动台测试及数值模拟的长周期设计谱评估

采用分层装配式多高层建筑结构缩尺模型的振动台试验以及足尺数值结构的地震反应分析,评估抗震设计谱长周期段的合理性和可靠性。以模型结构的实测振动周期和顶点加速度时程响应作为精度验证依据,构建并扩展模拟结构;剔除楼层加速度动力放大系数复合反应中二阶以上振型的分量,建立结构第一阶振型顶点和等效单自由度体系高度处的加速度动力放大系数谱以评估抗震设计谱。结果表明:基于SRSS规则求出的第一阶振型相对于楼层加速度动力放大系数的比例系数在建议设计谱的长周期段随自振周期增大而衰减,而规范设计谱对应的比例系数衰减趋势出现异常;建议设计谱的动力放大系数与第一阶振型的动力放大系数吻合较好,且谱值基本大于第一阶振型的动力放大系数谱值;规范设计谱的动力放大系数在速度敏感周期前段出现小于第一阶振型动力放大系数的情况,这表明有必要适当增大场地特征周期。建议设计谱估算的楼层加速度谱大于由规范设计谱以及基于试验与数值分析确定的楼层加速度谱,表明建议设计谱安全、可靠,且能体现长周期结构的高阶振型反应。     

基于ANSYS的钢筋混凝土筒仓动力特性及地震响应分析

基于有限元分析软件ANSYS对某一钢筋混凝土筒承式储煤仓单仓进行模态分析和加速度时程分析,分析表明:1)筒仓实际仓储量的多少直接影响其振型频率,进而影响筒仓的地震加速度时程响应; 2)加速度时程分析结果表明筒仓整体位移及应力均与实际相近,可作为筒仓抗震设计的有效辅助方法,但仓储量对加速度时程分析有直接影响,有必要根据实际情况选择合适仓储状态作为加速度时程分析的工况。     

柱承式筒仓的地震反应分析

柱承式筒仓由于其特殊的结构形式和受力特点,在地震作用下极易发生柱顶破坏。为了深入研究柱顶破坏机理,寻找改善支承柱受力特性的方法,本文利用有限元程序ANSYS进行水平地震时静力和动力时程分析,提出了柱承式筒仓柱顶内力放大系数,以供柱承式筒仓支承柱的地震设计与研究参考。     

法门寺合十舍利塔结构整体模型振动台试验研究

法门寺合十舍利塔为特殊的竖向倒转收进结构,主体结构为倾斜外挑内收的型钢混凝土筒体,沿高度在两处形成拐点,底层为框支转换层,顶部通过型钢混凝土桁架连接形成连体结构。为了研究其抗震性能,对其1/35整体模型进行了模拟地震振动台试验,测试了模型结构的动力特性及其在7度多遇、7度基本、7度罕遇、8度罕遇水准地震作用下的加速度、位移反应等,研究了模型结构的破坏机理和破坏模式,并根据试验结果,分析了原型结构的动力特性及地震反应。试验结果表明：模型结构第1、2、3阶振型频率分别为6.348Hz（平动）、6.836Hz（平动）和14.746Hz（整体扭转）,原型结构对应的前3阶振型周期分别为0.933s、0.866s、0.401s,扭转、平动周期比为0.43;在7度基本及7度罕遇水准地震作用下结构最大层间位移角分别为1/754和1/453,表明原型结构整体抗震性能较好,能够满足中震基本弹性、大震不倒的抗震设防要求。建议采取适当措施缓解4层楼板标高附近筒体墙身的应力集中,并进一步研究结构外挑端部及其上下楼层竖向反应及其与水平反应的耦联性。     

钢筋混凝土结构加固改造技术及其在工程中的应用

为了解决既有建筑加层改造后受力体系加固的问题,以山东省某市框架剪力墙多层科研楼为研究对象,在综合分析现有钢筋混凝土结构加固改造技术的基础上,确定钢筋混凝土柱采用粘贴纤维材料加固,钢筋混凝土梁采用粘贴纤维材料+梁顶压力注胶粘钢加固,并验算结构强度和加固效果。研究结果表明,随着振动阶数的增加,结构的振动周期逐渐减小,频率和圆频率逐步增加,在第一阶振型和第二阶振型中,结构以平动为主,在第三阶振型中,结构主要发生扭转运动;在同一阶振型中,相比于加固前,加固后建筑结构的周期变大,频率和圆频率变小,加固前周期比为0.87,加固后周期比为0.35,加固后周期比远小于规范中周期比为0.9的限值要求,表明建筑物具有更大的刚度和稳定性,取得了良好的加固效果。     

上海中心大厦悬挂式幕墙支撑结构竖向地震作用反应分析

当悬挂结构自身的竖向振动周期与其支承结构的竖向振动周期接近,将出现二次共振现象,即产生竖向振动的“鞭梢效应”,从而导致悬挂结构自身及其支承结构的竖向地震作用反应都显著增大。上海中心大厦采用分区悬挂的柔性幕墙支撑结构,每个分区悬挂的幕墙质量大、支承结构刚度弱、悬挂高度高、自振周期与主楼接近,其竖向地震作用反应不容忽视。采用反应谱和弹性时程分析方法,对上海中心悬挂式幕墙支撑结构在竖向地震作用下的结构自振特性、竖向加速度、竖向位移等反应进行了分析。结果表明：悬挂式的幕墙支撑结构竖向地震作用反应显著,幕墙支撑结构的竖向地震作用反应随结构高度增加而增大;高区吊杆轴重比较低区增大约1.2倍,高区吊点加速度反应较低区增加约1.5倍;在相同分区,由于吊杆弹性放大作用,幕墙支撑结构底部的轴重比、加速度、位移反应分别较顶部增大20%、50%、100%。     

多次地震作用下高层建筑结构动力特性识别和响应分析

针对高层结构动力特性和动力响应的研究可为结构和非结构构件的抗震设计提供依据。为了排除结构形式、高度等对动力特性和响应分析的影响，选用遭遇多次地震的高层结构的结构响应作为数据集，分析结构动力特性在多次地震作用下的变化趋势，研究结构加速度响应的分布规律，分析结构加速度响应与地震动参数间的相关性。结果表明：随机子空间算法能够较为准确地通过强震记录识别结构的动力特性，且使用衰减段记录更易得到识别结果；结构1阶频率在历次地震中的变化可达9.66%,阻尼比的变化可达17.6%;楼面加速度放大系数与结构周期点处的反应谱值及地震动周期0.45 s及以上成分的相关性较大。     

上海中心大厦悬挂式幕墙支撑结构竖向地震作用反应分析

当悬挂结构自身的竖向振动周期与其支承结构的竖向振动周期接近,将出现二次共振现象,即产生竖向振动的"鞭梢效应",从而导致悬挂结构自身及其支承结构的竖向地震作用反应都显著增大。上海中心大厦采用分区悬挂的柔性幕墙支撑结构,每个分区悬挂的幕墙质量大、支承结构刚度弱、悬挂高度高、自振周期与主楼接近,其竖向地震作用反应不容忽视。采用反应谱和弹性时程分析方法,对上海中心悬挂式幕墙支撑结构在竖向地震作用下的结构自振特性、竖向加速度、竖向位移等反应进行了分析。结果表明:悬挂式的幕墙支撑结构竖向地震作用反应显著,幕墙支撑结构的竖向地震作用反应随结构高度增加而增大;高区吊杆轴重比较低区增大约1.2倍,高区吊点加速度反应较低区增加约1.5倍;在相同分区,由于吊杆弹性放大作用,幕墙支撑结构底部的轴重比、加速度、位移反应分别较顶部增大20%、50%、100%。     

钢筋混凝土异形柱框架地震反应谱分析

运用有限元软件ANSYS,通过建立三维空间分析模型,对异形柱框架结构与矩形柱框架结构的动力特性、频率、振型进行了探讨,用反应谱方法对比分析了异形柱框架结构与矩形柱框架结构在地震作用下的变形特性及内力分布规律。     

古建筑木结构榫卯节点采用碳纤维布加固模型振动台试验研究

对宋代殿堂式木构建筑心间缩尺模型已残损的燕尾榫节点用碳纤维(CFRP)布进行加固,并进行模拟地震振动台试验。选用El Centro波、Taft波、兰州波作为输入地震波,采用多点多指标同步测量柱根、柱头、斗栱的地震响应,对CFRP加固模型结构的破坏形态、动力特性、耗能能力进行分析。结果表明：CFRP加固模型的自振周期T的变化范围在0.53～0.67 s之间,阻尼比ξ的变化范围在2.8%～4.6%之间,随着地震激励的增加而增大;加固模型的动力放大系数 β 小于1,随着地震激励的增加而减小;模型的铺作层、柱础层通过摩擦滑移来耗能,柱架层的耗能能力最强,在模型整体的耗能、减震中起着主要作用。     

混凝土现浇肋形楼盖的动力响应研究

阐述大跨结构用振型分解反应谱法计算竖向地震作用的理论依据;应用有限元法计算不同形式现浇肋形楼盖的动力特性参数(自振频率、周期、振型向量、振型参与系数、地震作用等),并在数据分析的基础上做出对工程设计及应用有一定参考价值的分析结果。     

大跨度网壳屋盖结构动力特性及地震反应分析

针对武汉市某学校游泳馆的大跨度网壳屋盖结构实际工程,利用有限元软件ANSYS建立了三维有限元模型,研究网壳结构的动力特性及地震反应,并对其动力特性和地震反应的影响因素进一步探讨。分析结果表明,大跨度网壳屋盖结构的自振频率密集,振动以水平振型为主,第一振型为水平振型;随着支座刚度的减小,结构的低阶自振周期显著增大;随着结构阻尼比增大,网壳结构的地震反应相应减小。     

Coupled lateral-torsion vibration of asymmetric shear-wall structures

This paper presents an analysis of dynamic performance of asymmetric shear-wall structures. In the analysis, the asymmetric shear-wall structure is replaced by an equivalent thin-walled beam with lateral flexure and warping torsion deformations. Due to the asymmetry of the floor plan, the natural vibration of the structure is a coupled vibration, where lateral flexure vibrations in two orthogonal principal directions couple with a warping torsion vibration. Based on the continuum technique and the D'Alembert's principle, the governing differential equation of natural vibration and the corresponding eigenvalue problem for asymmetric multi-bent wall structures are derived. By employing the Galerkin technique, a method of solution is proposed for analysis of coupled vibration of generally asymmetric shear-wall structures and for estimate of the coupled natural frequencies and associated mode shape in coupled vibration. Results obtained from the proposed method for the example structure show good agreement with those of finite element analysis. It has been shown that the proposed analysis provides an efficient and accurate means of dynamic analysis of asymmetric shear-wall structures in coupled vibration.     

Earthquake analysis of reinorced concrete minarets using ambient vibration test results

This paper describes a Turkish style reinforced concrete minaret, its finite element model, modal testing, finite element model updating and earthquake behaviour, before and after model updating. The minaret of a mosque located in Trabzon, Turkey is selected as an application. A three‐dimensional (3D) model of the minaret and its modal analysis is performed to obtain analytical frequencies and mode shapes using ANSYS finite element program. The ambient vibration tests are conducted on the minaret under natural excitations such as wind effects and human movement. The output‐only modal parameter identification is carried out by Enhanced Frequency Domain Decomposition and Stochastic Subspace Identification methods in Operational Modal Analysis software and in doing so, dynamic characteristics (natural frequencies, mode shapes and damping ratios) are determined. A 3D finite element model of the minaret is updated to minimize the differences between analytical and experimental modal properties by changing some uncertain modelling parameters such as material properties and boundary conditions. The earthquake behaviour of the minaret is investigated using 1992 Erzincan earthquake before and after finite element model updating. Maximum differences in the natural frequencies are reduced from 21% to 8%, and good agreement is found between analytical and experimental natural frequencies. In addition to this, it is realized that finite element model updating is effective on the earthquake behaviour of the minaret. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

高烈度设防多层轻钢结构抗震性能分析

利用有限元分析软件SAP2000构建6层纯框架轻钢结构,以此为基础对结构布置中心支撑（CBF）、偏心支撑（EBF）和钢板剪力墙（SPSW）,计算在8度罕遇地震作用下的地震响应,从抗侧力、模态分析和动力时程分析,对4种结构体系进行弹塑性时程的对比分析,比较其动力特性及抗震性能.     

921台湾地震近断层强地面运动的周期和幅值特性

本文以 92 1台湾地震的 30组近断层加速度时程为样本 ,研究了他们的周期(频率 )和幅值的随机特性 ,主要内容包括峰值加速度PGA、特征时刻与持时、幅值概率密度谱、幅值包线、周期频度谱以及穿零率函数。提出了二次峰点法求包线的方法 ,并建立了相应的数学模型     

Effect of the model updating on the earthquake behavior of steel storage tanks

In this paper, effect of the finite element model updating on the earthquake behavior of steel storage tanks considering fluid-structure interaction is investigated. For this purpose, a cylindrical steel storage tank filled some liquid fuel oil located in Trabzon, Turkey is selected as an example. Initial finite element model of the storage tank is developed by ANSYS software and dynamic characteristics (natural frequencies, and mode shapes) are determined analytically. Ambient vibration tests are conducted on the storage tank under natural excitations to obtain dynamic characteristics (natural frequencies, mode shapes and damping ratios), experimentally. Peak Picking technique in the frequency domain is used to extract experimental dynamic characteristics. When the analytically and experimentally identified dynamic characteristics are compared to each other, some differences are found between both results. To minimize these differences, initial finite element model of the storage tank is updated according to experimental results using some uncertainties modeling parameters such as elasticity modulus. To investigate the effect of finite element model updating on the earthquake behavior of the storage tank, earthquake analyses are performed before and after model updating. In the earthquake analyses, YPT330 component of 1999 Kocaeli earthquake is selected and applied to the models in the horizontal directions. It is seen from the analyses that the displacements and the stresses after model updating are more effective than the displacements and the stresses before model updating.     

工作荷载与地震作用下直接空冷结构体系模型试验研究

直接空冷结构体系是火力发电厂随着空冷工艺出现而形成的一类特殊工业建筑,结构体系及其受力性能复杂。取1/4子结构,模拟边界条件,按1:8缩尺比例制作模型进行风机扰力和地震作用下的试验研究。测试了结构的动力特性,结构与风机的共振点,结构在不同风机转速和风机开启状况下的幅频曲线以及结构构件的动应变。选择ElCentro波对模型进行拟动力试验。得到了结构的动力反应,分析了结构自振频率与阻尼比变化、变形性能、滞回性能和破坏模式等,给出了骨架曲线及其特征点。采用SAP2000有限元程序进行数值计算,分析结果与试验结果基本吻合。研究表明扭转振动是直接空冷结构体系的主要振型,应该考虑振型耦合;风机多点谐振激励引起的结构振动响应较小,风机低频运转对结构的影响大于高频运转对结构的影响。直接空冷结构体系为单道防线体系,大震下结构系统进入非线性后,设备系统能够保持弹性工作状态,结构易形成柱铰破坏机制。     

钢结构环形天桥振动特性测试与分析

钢结构环形人行天桥是一种特殊的结构形式。本文以福州市某钢结构环形人行天桥为工程背景,进行了该桥的环境振动和强迫振动试验,利用基于频域法中基于传递率的参数识别方法进行识别与分析人行天桥的动力特性与振动响应。进一步,建立有限元模型对该桥的动力特性进行了理论模态分析,理论计算和实测结果吻合较好,并研究了梁高、墩壁厚参数变化对钢结构环形人行天桥动力特性的影响,为同类结构的振动研究提供参考。此外,建议人行桥舒适度指标允许值参考英国规范BSI,为目前人行天桥所存在的振动问题提出了有益的建议。