Ⅴ型偏心支撑钢框架滞回能需求层间分布影响因素

采用不同地震波对10层3跨、15层3跨、20层3跨等3种Ⅴ型偏心支撑钢框架结构进行了地震能量分析,研究了地震动特性和结构特性对滞回能层间分布及各构件耗能的影响.结果表明,地震动加速度峰值对滞回能层间分布及各构件耗能的影响较大,地震动频谱特性、持时及结构特性对滞回能层间分布的影响较小;滞回能在总输入能中的百分比受结构阻尼比的影响较大,但阻尼比不改变地震下结构总耗能的大小.     

强震下人字形中心支撑钢框架滞回能需求层间分布影响因素

考虑不同地震动参数和结构参数,采用非线性动力分析方法,对3个不同层数的人字形中心支撑钢框架结构滞回能需求的层间分布规律进行了研究.分析了加速度峰值、地震波持时、结构阻尼比、切线模量、楼层数、支撑长细比等对结构层间滞回能需求的影响;为中心支撑钢框架基于能量的抗震设计方法研究提供了依据.     

强震下人字形中心支撑钢框架滞回能需求层间分布

考虑远、近场地震动特性,采用非线性动力分析方法,对3个不同层数人字形中心支撑钢框架结构滞回能需求的层间分布规律进行了研究。分析了远、近场罕遇地震下各结构层间滞回耗能分布规律及支撑耗能与其它构件耗能的比例,框架中各构件耗能的比例;提出了远、近场地震下结构滞回能层间分布系数计算公式。为中心支撑钢框架基于能量的抗震设计方法研究提供了依据。     

强震下K型偏心支撑钢框架滞回能需求层间分布

选用10条远场和10条近场地震波对K型偏心支撑钢框架进行了非线性动力时程分析,探索了远场与近场地震下结构滞回能层间分布规律.研究表明,K型偏心支撑钢框架的主要耗能区域分布在耗能梁段;近场地震对结构滞回能需求及滞回能层间分布有较大影响,对各构件耗散的滞回能占总滞回耗能的比值也有很大影响.根据非线性时程分析结果,提出了K型偏心支撑钢框架滞回能层间分布系数的简化计算公式.     

地铁车站结构的地震能量反应

将地基土-地铁车站结构体系视为平面应变问题,采用Davidenkov动力本构模型和动塑性损伤模型,分别模拟土体和车站结构混凝土的动力特性,研究了中远场地震动和近断层地震动作用下地铁车站结构的能量反应特征.结果表明,地铁车站结构的阻尼耗能和滞回耗能随地震动作用时间单调增加,输入地震动特性对地铁车站结构的能量反应特征有显著影响;中柱的滞回耗能分布沿结构层间自下向上依次减少;侧墙的滞回耗能主要分布在顶层和底层;梁板的滞回耗能分布较为均匀,但顶板的耗能相对较多;中柱的滞回能量耗散最为集中,在地铁车站结构的抗震设计中应加强中柱的抗震措施.     

地铁地下车站结构的地震反应特性研究

通过Davidenkov动力本构模型模拟土体、动塑性损伤模型模拟混凝土的动力特性,建立土-地铁地下车站相互作用的二维有限元分析模型,研究地铁车站结构的地震损伤演化规律和能量反应特性,结果表明:地震动特性对地铁车站结构的能量反应特征有明显影响,地铁车站结构的阻尼耗能和滞回耗能逐步增加;通过滞回耗能密度衡量各构件滞回能量耗散的集中效应,发现中柱的滞回能量最为集中,说明地震动作用下中柱的动力反应最大;通过对地铁车站结构的地震损伤过程研究,发现局部和整体损伤指数时程变化规律一致,在变形累积效应下表现出递增特性.     

强震下抗弯钢框架滞回能层间分布

以远场、近场地震记录各15条作为输入,对3个不同层数的抗弯钢框架算例进行了非线性动力时程分析,得出了远场、近场地震作用下结构滞回能及层间分布。对比分析了结构在远场地震与近场地震作用下层间滞回能分布规律及层间位移响应的差别,提出了远场、近场地震作用下抗弯钢框架滞回能层间分布系数的简化计算公式。     

地震动特性对抗震结构滞回耗能的影响

以单自由度体系为例,研究了地震动特性对抗震结构的滞回耗能以及滞回耗能在地震动总输入能中所占比例的影响,为结构抗震的能量分析方法提供简化计算的依据。     

基于台湾集集地震的结构滞回耗能影响分析

基于能量概念进行结构的地震反应分析能更清楚地揭示结构在地震动下的破坏机制,而滞回耗能被认为是最具工程意义的能量指标,是衡量结构塑性累积损伤的重要参数.利用具有极高研究价值的1999年集集地震记录到的大量地震动研究了抗震结构滞回耗能的特性,讨论了结构自振周期、阻尼比、场地条件、结构的恢复力模型等因素对抗震结构滞回耗能的影响规律,结果表明:场地条件、抗震结构的延性水平、周期、阻尼均是影响抗震结构滞回耗能的重要因素,而结构恢复力模型对滞回耗能的影响则可以忽略.     

单层楼阁式木架动力与耗能性能试验研究

中国传统楼阁式木构由柱基层、柱架层、铺作层和屋架层组成,地震作用下各结构层间出现的非线性响应表明了楼阁式木构是一个高度非线性的结构体系,其中蕴含了丰富的减隔震机理,而整体楼阁式木架的抗震机理复杂且各结构层协调工作机制、动力及耗能性能尚未被完全揭示。为了探究楼阁式木架的动力及耗能性能,基于先前研究内容对1/16缩尺的观音阁单层木架简化模型进行了振动台试验。将三条地震波缩尺并调整地震动峰值加速度（PGA）后输入,分析木架在单向地震激励下的动力响应。试验结果表明,当输入地震动加速度较小时,三条地震波作用下木架响应都较小,当输入地震动加速度较大时,三条地震波作用下木架均会出现柱摇摆、柱脚滑移和柱脚提离等结构响应;木架层间位移角主要由柱架层提供,且随着PGA增大,铺作层层间位移占比减小,柱架层层间位移占比增大。基于试件位移响应和加速度响应,进而分析木架表现出的滞回特性,结果表明在柱摇摆前滞回曲线呈现较大初始刚度,在柱摇摆后滞回曲线呈现二阶刚度,在柱脚提离后滞回曲线呈现负刚度;同时对不同地震激励下的木架累积耗能及耗能占比进行了分析,结果表明,随PGA增大,柱脚摩擦滑移耗能占比越大,且PGA越大,柱架层摇摆耗能占比越大,铺作层耗能占比越小。     

单斜式中心支撑钢框架滞回能层间分布

选取10条近场地震波和10条远场地震波,采用非线性时程分析方法研究了单斜式中心支撑钢框架在罕遇近场、远场地震作用下滞回能及层问分布;对近场、远场罕遇地震下的滞回能层问分布进行了对比分析;提出了简化的滞回能层间分布系数计算公式,为中心支撑钢框架基于能量的抗震设计方法研究提供了技术储备。     

新型消能伸臂体系的抗震性能

将某60层超高层建筑简化为带两道伸臂的分析模型,基于将抗震性能影响的赘余伸臂设计成消能伸臂的理念,提出了粘滞阻尼器型与防屈曲支撑型两种新型消能伸臂体系,对其在地震波作用下的层间位移角、楼层加速度和能量响应进行分析.结果表明:新型消能伸臂体系对层间位移角和楼层加速度均有较好的减震效果;防屈曲支撑型对减少层间位移角响应更为有效,而粘滞阻尼器型则对楼层加速度的减震效果略优.两种新型消能体系均能减少地震输入能和充分发挥阻尼器耗能,从而有效减少结构动能和应变能,其中尤以防屈曲支撑型为优.因此,在工程实践中优先推荐使用防屈曲支撑型,对舒适度要求特别高的可选用粘滞阻尼器型.     

新型弧形钢棒阻尼器性能的有限元数值分析

设计了一种新型弧形钢棒阻尼器,该阻尼器采用局部削弱构造,从而有效地解决了端部应力过大的问题.新型弧形钢棒阻尼器有两种削弱方案:A方案,端部截面尺寸不变,中部削弱;B方案,端部削弱,中部保持削弱后的截面尺寸不变.采用ABAQUS软件对其进行有限元分析,研究不同削弱方案对新型弧形钢棒阻尼器的滞回耗能能力、承载力特性、应力分布情况的影响.结果表明:两种方案的新型弧形钢棒阻尼器的等效粘滞阻尼系数均比弧形钢棒阻尼器大,耗能效果得到了提升,且A方案的新型弧形钢棒阻尼器耗能效果提升更多;随着削弱程度的增加各试件的滞回曲线逐渐收缩、等效粘滞阻尼系数呈先上升后下降的趋势、耗能量和初始刚度逐渐减小、峰值应力逐渐从耗能元件的两端转移至中部;采用A方案进行局部削弱时,中部截面直径宜控制在端部截面直径的70％～80％;采用B方案进行局部削弱时,中部截面直径宜控制在端部截面直径的60％～70％.