框架结构的三维地震弹塑性分析

利用弹塑性有限元理论和基于AutoCAD的二次开发结构分析软件NosaCad,引入变刚度梁单元和弹簧模型柱单元,建立框架结构空间三维杆系模型,并分别在双向地震波和单向地震波作用下的框架结构进行了弹塑性反应时程分析,得到了结构的自振周期、各层层间位移角和顶层水平位移曲线,并对两组结果进行比较。通过对框架结构的计算,得到框架结构在地震作用下结构的薄弱环节。     

罕遇地震作用下框架结构损伤分析

罕遇地震作用下的建筑结构往往处于弹塑性工作状态,但结构每个构件的损伤程度不尽相同.为了评价不同构件的损伤情况,编制了框架结构杆系振动模型弹塑性时程分析程序,对框架结构在罕遇地震作用下的损伤进行了分析.利用累计塑性变形倍率、平均塑性变形倍率和累计塑性转角与最大塑性转角的比值"S"对结构的损伤进行了评价.同时对结构各个杆件...     

近场地震下带楼梯框架结构弹塑性分析

为了研究近场地震作用下楼梯对钢筋混凝土框架结构的动力弹塑性影响,选取设防烈度为8度0.2g某地区钢筋混凝土框架结构,采用附加系数法设定6组模型,选用集集地震中2组近场地震波和2组远场地震波作为输入,应用Matlab2010对模型进行动力弹塑性时程分析。对比了近场和远场地震作用下不同模型的顶层位移和层间转角的变化情况,研究了近场地震对于不同模型弹塑性变形的影响。结果表明:与远场地震相比,近场地震对结构顶层位移和层间转角的影响更明显,随着楼梯对结构刚度影响增大,结构的顶层位移和层间转角最大值降低;当罕遇地震时,近场地震作用下结构产生的层间转角更大,损伤更加明显。     

内嵌墙板钢框架等效多杆模型研究

等效单杆模型在弹性阶段可以较好的模拟内嵌墙板钢框架结构中内嵌墙板的作用,但当结构进入塑性后,等效单杆模型将无法真实反映整体结构的响应.为此,根据轻质内嵌墙板在侧向水平荷载作用下的变形及应力分布规律,提出了可用于内嵌墙板钢框架结构弹塑性分析的等效多杆简化模型,并根据精细化的实体模型分析结果对该模型的可行性和有效性进行了验证,确认等效多杆模型可以准确地模拟地震荷载作用下内嵌墙板钢框架结构的抗震性能.     

考虑土-结构相互作用高层框架结构静力弹塑性分析方法的研究

本文应用子结构方法对天然地基上带刚性整体基础 (箱型基础或筏板基础 )的高层框架结构进行了平面静力弹塑性 (Pushover)分析 ,地基阻抗采用拟合数值结果得到的近似公式 ,上部框架结构采用杆系模型。并就其水平荷载模式、目标位移等几个关键问题进行了研究。文末对一栋 12层的钢筋混凝土框架结构进行了静力弹塑性 (Pushover)分析 ,说明了本文建立的考虑土 -结构相互作用高层框架结构静力弹塑性 (Pushover)分析方法的可行性     

考虑应变率效应的钢筋混凝土框架结构弹塑性地震反应分析

利用有限元软件ABAQUS对钢筋混凝土框架结构构件中混凝土应变率进行了分析,将梁、柱的弹塑性在应力-应变层次上进行模拟;研究了多维地震输入下应变率效应对钢筋混凝土框架结构弹塑性地震反应的影响以及同一地震波不同峰值加速度下钢筋混凝土弹塑性地震反应的应变率相关性,对比分析了考虑应变率与未考虑应变率下的弹塑性地震反应的差别。研究结果表明:框架柱的应变率明显大于框架梁,并且上部构件的应变率小于下部构件,构件跨中截面的应变率小于端部截面;考虑应变率效应时结构的位移反应、基底剪力和弯矩发生改变,峰值加速度较大的地震波作用下应变率效应更为显著,应变率效应对钢筋混凝土框架结构弹塑性地震反应存在一定的影响,尤其对强震下结构进行抗震分析时应适当予以考虑。     

偏心框架结构在水平地震动作用下的弹塑性分析

通过单层质量偏心体系钢筋混凝土框架结构,运用ANSYS软件,建立钢筋混凝土有限元空间实体整体式模型结构,输入罕遇地震波进行弹塑性时程分析,研究在单向水平地震作用下结构弹塑性侧扭耦合扭转地震响应。     

带转换层商住楼的弹塑性地震反应分析

针对商住楼住宅结构地震时易产生应力突变,为提高抗震能力,对高层带转换层商住楼结构模型进行了不同地震波作用下的弹塑性动力时程反应分析,得到结构在不同地震波作用下的顶层与转换层位移时程,以及楼层位移包络图和层间位移角包络图,为薄弱层的设计提供理论上的参考依据。     

磁流变阻尼器抗震应用的试验研究

将磁流变阻尼器安装在一 1∶ 6三层钢框架结构模型上 ,进行了模拟地震振动台试验 .试验采用不同的控制方法 ,了解了半主动变阻尼结构在地震波作用下的动力特性 ,同时对比研究了安装与未安装磁流变阻尼器时结构的动力反应试验结果 ,并对安装磁流变阻尼器结构的试验结果和弹塑性分析结果进行了分析 .     

强震作用下构件损伤对钢框架结构受力性能的影响

为研究强震作用下结构发生局部屈曲造成损伤对钢框架结构抗震性能的影响,采用通用有限元软件ABAQUS,分别建立杆系模型以及三维精细钢框架模型,比较了是否考虑累积损伤抗震指标的差异。应用国内外典型试验结果,验证了三维精细模型对模拟局部屈曲累积损伤现象的准确性及适用性。在此基础上,建立杆系和三维精细壳单元有限元模型,分别进行拟静力加载以及罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,对比了结构变形、滞回耗能、破坏形态等方面的特征。研究结果表明：加载初期,杆系模型和三维精细壳单元模型计算结果基本一致;随着结构损伤累积,两者出现明显的差别,杆系模型会低估结构的变形大小以及塑性发展程度。     

基于ABAQUS程序的结构静力和动力弹塑性分析

在ABAQUS有限元分析软件的基础上,开发了针对钢筋混凝土杆系结构弹塑性分析的混凝土材料子程序。在程序中,建立了基于应力-应变关系层面的材料非线性本构关系及滞回模型。通过分析钢筋混凝土杆件在不同受力和边界情况下的静力和动力往复性能,说明该本构模型能准确模拟杆件的性能。为了验证该程序分析结构的能力,建立了一个高层框架结构,进行了静力推覆和动力弹塑性时程分析,对结构的弹塑性有较准确的模拟,结果能够反应结构在地震时的性能,说明本程序具有良好的分析性能,可以进行钢筋混凝土高层结构的静力和动力弹塑性分析。     

国家体育场大跨度钢结构罕遇地震性能分析

采用杆端塑性铰模型、动力弹塑性分析法和静力弹塑性分析法对国家体育场大跨度钢结构罕遇地震作用下的性能进行了分析。三维动力弹塑性分析的输入包括4组地震记录和1组人工地震波;静力弹塑性分析包括单向、双向和三向推覆共12种工况。结果表明,罕遇地震作用下,国家体育场大跨度钢结构最大位移小于其限值;主结构的塑性铰主要出现在桁架柱,数量很少,且屈服程度较轻;次结构的塑性铰数量少,极少数铰的强度下降至残余强度;结构的整体刚度没有下降,承载能力未达到最大。国家体育场大跨度钢结构设计达到了预定的抗震设防性能目标。对静力和动力弹塑性分析两种方法的结果进行了比较,探讨了静力弹塑性分析合适的加载模式,为大跨度钢结构的静力弹塑性分析提供了参考。     

隔震结构的弹塑性反应分析

以某7层隔震框架结构为例,以El-centro波和Taft波为激励,采用动态时程分析对该框架结构进行了罕遇地震作用下的弹塑性反应分析,结果表明采用基础隔震后,能够保证结构在罕遇地震作用下上部结构基本上处于弹性。     

清代九檩大式殿堂弹塑性动力性能分析

为了研究清代九檩大式殿堂在地震作用下的弹塑性特性,根据《清式营造则例》清代九檩大式殿堂真实的结构工艺做法,建立了一个带斗拱、带侧脚的清代九檩大式殿堂模型,对该殿堂体系进行了弹塑性加速度反应和位移反应分析。在分析过程中考虑了木结构材料的各向异性、斗拱的减振作用、榫卯节点的连接特性、柱与础石之间的摩擦耗能作用、侧脚和生起的作用,并全面考虑了清代九檩大式殿堂所有的结构特性。分析结果能较真实地反映清代九檩大式殿堂在地震作用下的结构反应。     

广州珠江新城东塔罕遇地震作用弹塑性分析

广州珠江新城东塔为高530 m的复杂超高层建筑,设计采用了劲性钢筋混凝土核心筒+外围巨型框架+钢伸臂桁架的结构抗侧力体系。运用ABAQUS与BEPTA程序,考虑结构几何非线性,采用显式积分的方法,对该结构进行罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,以检验结构在罕遇地震作用下的抗震性能。研究结果表明：通过在顶部收进较大的核心筒剪力墙内埋设钢板加强,错洞墙剪力墙内埋设钢骨桁架加强,与剪力墙连接的环桁架在剪力墙内贯通后,在罕遇地震作用下结构的层间位移角满足规范要求;首层剪力墙和巨型柱均具有较高的受拉承载力;各主承重构件均未出现明显损坏,结构抗震性能较好。     

模块化装配式钢框架抗震性能研究

针对国内外工业化装配式高层钢结构体系的研究不足,为多高层装配式钢框架结构体系的研发与设计提供依据,利用有限元软件ANSYS 14.0对取自装配式实际工程中的单榀两层单跨钢框架进行静力及拟静力分析;研究框架在低周反复荷载作用下的耗能能力及延性性能,分析框架的承载能力及破坏机理。研究表明:装配式钢框架具有良好的变形性能,地震作用下,桁架梁端部弦杆形成塑性铰以消耗能量,装配式钢框架滞回曲线饱满表现出较好的塑性变形能力及耗能性能。     

深圳证交所大厦弹塑性动力分析

深圳证交所大厦的结构总高度为236.95m,为超B级高度的超限高层建筑,存在侧向刚度不规则、竖向体型不规则和抗侧力构件不连续等3项结构不规则。为评估结构在罕遇地震作用下的性能,基于ABAQUS程序和混凝土塑性损伤模型,利用自行开发的前处理转换程序和材料用户子程序,对结构进行弹塑性动力时程分析,给出了在罕遇地震场地波和ElCentro波作用下结构变形、关键构件的塑性损伤以及结构整体弹塑性反应。结果表明:采取抗震加强措施后的结构能满足"大震不倒"的抗震性能要求。     

上海世博会中国馆结构弹塑性时程分析

上海世博会中国馆东方之冠建筑造型和结构体系独特,结构为复杂大跨大悬挑钢-混凝土混合结构,主体结构为四个混凝土筒体,上部楼屋面采用混凝土梁板体系、型钢梁-混凝土板梁板体系和钢桁架梁-混凝土板梁板体系。由于上部结构悬挑较大,结构1阶振型为扭转振型,不满足现行建筑抗震设计规范的要求。采用NosaCAD2005有限元程序建立整体结构分析模型,压弯构件采用纤维截面模型,墙体采用非线性平板壳单元,以反映构件非线性复杂受力情况。通过7度多遇和7度罕遇烈度下的弹塑性时程分析,研究了该结构的变形、内力、破坏情况的发展历程。计算结果表明,小震情况下,结构构件未出现损坏;大震情况下,结构最大层间位移角满足1/100的限值要求,筒体构件损坏顺序和分布较为合理,能在一定程度上耗散地震输入能量。出现塑性铰的杆件未超过极限承载能力,结构可以满足"小震不坏"、"大震不倒"的抗震设防要求。最后根据构件的受力或损坏情况,给出了设计改进建议。     

核心筒部分悬挂结构振动台试验及分析

提出核心筒部分悬挂结构体系,该体系将框架-核心筒结构有多道抗震防线的优势与核心筒悬挂结构减震性能好的优势相结合:在地震反应相对较小的底部采用框架-核心筒结构,在地震反应相对较大的上部采用核心筒悬挂结构,并采取在悬吊结构楼板与核心筒之间设置阻尼器和设置素混凝土连接键的构造措施,实现对结构地震反应的有效控制。进行了一个8层1:10比例的核心筒部分悬挂结构模型的模拟地震振动台试验研究,分析了结构在弹性阶段、弹塑性阶段的动力特性以及该结构在不同峰值加速度的El Centro地震波作用下的地震反应,建立结构分析模型,用SAP2000程序对该结构进行了弹性和弹塑性时程地震反应分析,计算结果与试验结果吻合较好。试验及分析表明,该结构具有良好的减震性能。