弹性楼盖高层框-剪结构地震内力实用计算法

装配式楼盖的水平刚度是有限的,这已为房屋的脉动振型,楼盖实测变形以及房屋的震害现象所证实。本文提出考虑楼盖变形的空间结构力学模型,采取“栅格多质点系”计算简图,对160例8～30层高层建筑进行了地震反应分析,并以刚性楼盖假定的框架地震内力为基数,给出弹性楼盖框-剪结构各种情况下的中央框架地震内力修正系数。从而使目前通用的较简单的适用于框架-剪力墙并联体的“单竖杆多质点系”抗震分析方法,作一简单修正后,即能反映楼盖变形对框架地震内力的影响。     

半刚性楼盖房屋的抗震空间分析

建筑震害调查和结构实测数据表明,某些工业与民用建筑的屋盖和楼盖平面内的抗推刚度是有限的,地震时产生了显著的水平变形。对于此类半刚性楼盖房屋,用于计算水平地震作用的振动模型不能再沿用仅适用于刚性楼盖或柔性楼盖房屋的串联质点系。给出了半刚性楼盖房屋的抗震空间分析方法,为计入楼盖水平变形对质点水平地震作用数值和构件地震内力的影响,对于单向地震输入和双向地震输入,分别提出串并联质点系和双向串并联质点系振动模型,以计算结构的二维振型或三维振型以及相应的构件地震内力。可供《建筑抗震设计规范》修订时参考。     

全装配式RC楼盖建筑结构振动台试验研究

为研究分布式连接全装配RC楼盖(DCPCD)建筑结构动力特性与地震响应，设计制作了采用DCPCD的4层2开间单跨框架-剪力墙结构1/4缩尺模型，并通过不同水准地震作用下的振动台试验，研究了结构的破坏形态、加速度与位移响应、楼盖平面内变形规律与楼盖平面内刚性特征等。结果表明：在加载过程中，全装配式RC楼盖表现出良好的工作性能，能较好地协同各榀抗侧力结构共同受力；结构整体呈现出典型的框架-剪力墙结构的出铰顺序和破坏形态；结构的自振频率随地震水准峰值加速度的增大而减小，阻尼比随地震水准峰值加速度的增大而增大；在弹性阶段结构一阶振型以整体侧移为主，伴随着一定的楼盖平面内变形；随着地震水准峰值加速度的增大，在加载后期楼盖的平面内变形愈加明显，且结构出现了一定的扭转反应，结构累积损伤已较为严重，各抗侧力构件水平振动同步性逐步降低；模型结构中的DCPCD存在不满足国内外标准中刚性楼盖界定的现象，建议应用中考虑楼盖的平面内变形对结构动力特性与地震响应的影响。     

非对称单层厂房剪扭振动地震反应

在海城、唐山地震中大量单层厂房的破坏情况表明,厂房发生侧移和扭转振动的同时,屋盖自身还产生显著的纵向和横向水平变形。一些厂房的实测变形曲线和屋盖动力实验,则进一步给出了屋盖水平刚度的具体数值。为了确切反映非对称单层厂房的实际振动性状,合理确定构件地震内力,本文提出考虑厂房扭转、屋盖变形和围护墙刚度三要素的空间结构力学模型和“串并联多质点系”计算简图,进行双向地面平动分量作用下的三维振动分析。实例计算表明,此方法能较好地反映单层厂房的震害规律。     

带高位大跨钢桁架转换层建筑结构动力分析

根据一栋带高位大跨钢桁架转换层建筑结构实际工程,建立了考虑楼板面内弹性变形高精度有限元空间质点系计算模型,进行了采用Ritz法求解技术的模态分析、单点加速度响应地震反应谱分析和时程分析。结果表明,转换钢桁架产生局部振型,形成结构薄弱环节,结构主振周期对应着地震力贡献最大的振型;转换钢桁架位置较高及其相邻层质量悬殊,使得高振型对结构动力特性影响显著;结构竖向刚度的非连续性改变了层地震力的分布,转换层及其上部结构层间位移角突变,主体结构与钢桁架平面外变形差异较大;地震波的频谱特性引起主体结构对El Centro波地震响应最强烈,而转换钢桁架局部对人工波地震响应最强烈。     

多层厂房差异平移—扭转耦联振动的地震反应分析

刚度非均匀分布的多层厂房地震反应分析,在以往的平扭耦联振动力学模型中均采取刚性楼盖假定。本文提出考虑楼盖双向水平变形的差异平移—扭转耦联振动力学模型,建立空间结构在地面运动纵、横向平动及旋转三个分量作用下的运动方程及其数学解。 为将现行抗震设计规范推广应用于结构的三维分析,本文还按照反应谱理论,给出厂房地震荷载以及考虑楼盖空间作用时构件地震内力的计算公式。 计算结果表明,对不同刚度的楼盖,考虑其水平变形时,中间框架的地震内力约为刚性楼盖假定计算结果的120～190％。     

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。     

结构三维弹塑性分析方法及其在建筑物震害研究中的应用

介绍了作者研究开发的结构三维弹塑性分析方法及其在建筑物震害研究中的应用。采用杆系模型 ,包括梁、柱、墙单元、拉压杆单元、弹簧单元和阻尼单元 ,可建立各种结构计算模型 (质点系模型、平面或空间框架模型 )。对柱和墙单元等压弯杆件 ,采用了“多弹簧模型”和“纤维模型”来考虑变动轴力和双向弯曲荷载之间的耦合作用 ,能够表达压弯杆件在多轴荷载作用下的力学特性 ,从而比较真实地模拟结构弹塑性地震反应。为了表达各种荷载作用下杆件或弹簧的力和变形关系 ,作者开发和引进了多种材料恢复力模型 ,这些恢复力模型模拟了材料的非线性。在结构分析过程中也采用近似方法考虑了几何非线性。采用以上计算模型 ,作者开发了结构三维弹塑性分析计算机程序 ,用于分析遭受地震作用的建筑物 ,其结果与实际的地震破坏吻合较好 ,能够说明结构的破坏机制。     

结构三维弹塑性分析方法及计算机程序CANNY

介绍了作者研究开发的结构三维弹塑性分析方法及其在建筑物震害研究中的应用。采用杆系模型,包括梁,柱,墙单元,拉压杆单元,弹簧单元和阻尼单元,可建立各种结构计算模型（质点系模型,平面或空间框架模型）。对柱和墙单元等压湾杆件,采用了“多弹簧模型”和“纤维模型”来考虑变动轴力和双向弯曲荷载之间的耦合作用,能够表达压弯杆件在多轴荷载作用下的力学特性,从而比较真实地模拟结构弹塑性地震反应。为了表达各种荷载作用下杆件或弹簧的力和变形关系,作者开发和引进了多种恢复力模型,这些恢复力模型模拟了材料的非线性。在结构分析过程中也采用近似方法考虑了几何非线性。采用以上计算模型,作者开发了结构三维弹塑性分析计算机程序CANNY,用于分析遭受地震作用的建筑物,其结果与实际的地震破坏吻合较好,能够说明结构的破坏机制。     

半空间上水平层状场地自振频率特性研究

在传统的基于集中质量矩阵的剪切质点系法(集中质量法)基础上,发展了基于一致质量矩阵的剪切质点系法(一致质量法),利用剪切质点系法对半空间上水平层状场地自振频率特性进行了分析,主要考虑了土层剪切模量分布、土层层厚分布以及覆盖层总厚度3个因素对场地自振频率的影响,并总结了影响规律,同时考虑了计算厚度选取的问题.分析结果表明:所得结论对于建筑场地地震分析、结构抗震以及剪切质点系法的工程应用均具有一定的实际意义.     

高层建筑结构考虑楼板变形时水平振动的常微分方程求解器解法

本文对需考虑楼板变形的框架－剪力墙结构的水平振动建立一个连续化的并联模型，导出其振动方程组，用常微分方程求解器求解其自振频率和相应的振型。为抗震计算提供一个简便可行的算法。     

半刚性楼盖空间结构变-扭振动分析

实测数据表明,多种类型楼盖的水平刚度是有限的。对于非对称空间结构在水平干扰下的振动分析,应该考虑屋盖和楼盖水平变形的影响,采用“水平变形-扭转”耦联振动理论,以取代习用的“平移-扭转”振动理论;并采用“串并联质点系”或“立体质点系”作为结构振动分析的力学模型,以取代“串联刚片系”力学模型。本文提出的振动新理论,既适用于房屋结构,也适用于其他结构。     

NASTRAN程序在高层建筑动力特性分析中的应用

利用大型通用计算软件 MSC/NASTRAN 和 MSC/PATRAN,采用一个三维有限元模型对建筑物的固有频率和固有振型的计算和研究,并将计算结果与安徽省建筑设计院所提供的二维模型计算结果进行了比较。结果表明在分析中必须同时考虑柱、梁和楼板的物理特性和几何特性才能得到较好地模拟建筑物的动力学特性,同时发现考虑水平方向振动的各阶振型基本对应自由振动下的某一振型。采用二维模型进行分析时必须注意会失去某些方向的固有频率和固有振型。     

预应力平行圆管混凝土空心板柱结构地震后承载力试验研究

建造了一个4层现浇无粘结预应力混凝土空心板柱结构的1/4比例模型,分别进行地震前第3层楼板弹性范围内的荷载试验和地震后第1层楼板极限荷载试验,通过测量楼板挠度、钢筋应力及空心楼板的裂纹发展情况,探求预应力混凝土空心板柱结构地震的损伤破坏,楼板的承载能力的变化情况。试验结果表明,在相同荷载作用下,楼板跨中、平行布管方向预应力暗梁和垂直布管方向预应力暗梁跨中地震后挠度均大于地震前。空心楼板的整体性较好,强烈地震对楼板的刚度响应较小,楼面承载力试验过程仍可划分为三个阶段:弹性阶段,开裂扩展阶段和破坏阶段。地震对垂直布管方向预应力暗梁刚度影响大于平行布管方向预应力暗梁,垂直布管方向预应力暗梁跨中挠度地震后比地震前增大程度明显大于平行布管预应力暗梁。基于前述试验结果,并考虑空心楼板的裂纹发展情况,建立了空心楼板极限荷载状态下的塑性铰线分析模型,计算空心楼板的极限荷载略小于试验结果,计算结果与试验数据吻合较好。     

考虑楼板变形影响底层框架抗震墙砖混结构的地震反应分析

采用串并联多自由度体系进行底层框架抗震墙砖混结构地震反应分析,以考虑楼板变形的影响假定各榀抗侧力结构和楼板均以剪切变形为主。计算结果表明底层抗震墙的布置对底部各层特别是过渡层砖墙的地震反应有较大的影响。     

两层钢管混凝土柱与组合梁单边螺栓端板连接框架拟动力试验研究

为揭示半刚性钢管混凝土组合框架在地震作用下的动力特性和破坏形式,对2榀两层单跨钢管混凝土柱与 组合梁单边螺栓端板连接组合框架进行拟动力试验研究。该试件的梁柱连接节点形式为平齐端板或外伸端板连接 ,组合楼板采用钢筋桁架楼承板,试验影响参数为柱截面类型和端板类型。研究了El-Centro地震波作用下结构 的加速度反应和位移响应,分析了滞回性能、刚度、延性和耗能能力等,评价了梁柱半刚性连接和楼板组合效应 对组合框架结构整体性能的影响。试验表明：半刚性钢管混凝土组合框架具有良好的抗震性能和耗能特性。在柱 截面宽度和含钢率相同条件下,采用单边高强螺栓端板连接方式,圆钢管混凝土组合框架的最大位移响应和累积 耗能比方钢管混凝土组合框架大;方钢管混凝土组合框架的水平承载力和初始刚度优于圆钢管混凝土组合框架。 研究成果将为我国装配式组合结构设计理论与应用提供科学依据。     

底框砌体房屋转换层楼板厚度

底框上部刚体结构在地震作用下,水平力要通过转换层楼板传给下部剪力墙等受力结构,因此楼板 要有充分的平面内抗弯刚度。合理的板厚非但能保证结构的整体稳定性,而且可避免结构的过剩强度储备或个 别薄弱环节。     

设置水平接地构件的掉层RC框架#br# 结构振动台试验研究

在山地掉层结构的实际设计中是否应建议设置水平接地构件是一个具有争议的问题。基于岩质地基的前提,设计和制作设置水平接地楼盖与未设置水平接地楼盖的6层1/8掉层RC框架结构模型各一个并进行振动台试验。对两模型的试验宏观现象及频率、振型曲线、阻尼比、加速度响应、位移响应、扭转响应等进行对比研究。结果表明：水平接地构件的设置加强结构顺、横坡向的刚度,显著改变结构的振型曲线;水平接地构件所在楼层的加速度放大系数受到限制,且相邻下层的加速度放大系数随地震强度增加而增大;两模型顺、横坡向变形规律不同且水平接地构件的设置大大减弱结构的扭转效应;设置水平接地构件的模型整体破坏相对轻些,且未发生显著的损伤转移。