钢筋混凝土结构非线性阻尼地震反应谱研究

阻尼比对结构的地震反应有重要的影响,目前结构抗震设计阶段通常取阻尼比为常数,不能真实反映建筑物的阻尼机理。基于对钢筋混凝土建筑物非线性阻尼比的分析研究,通过数值分析,提出了建筑抗震设计反应谱的非线性阻尼比修正系数,建立了非线性阻尼比地震反应谱曲线。该曲线不仅考虑了设防烈度和场地条件对建筑物地震反应的影响,也可反映建筑物不同结构类型和结构振动过程中阻尼性能的变化对结构地震反应影响。非线性阻尼比地震反应谱曲线与现行建筑抗震设计规范中标准地震反应谱曲线之间能保持理论体系上的一致性,对工程设计具有一定的参考价值。     

输电线路铁塔抗震性能分析

针对四川某500kV输电线路工程中代表性的酒杯型直线塔及干字型转角塔,利用钢结构分析设计软件STAAD建立了梁桁混合模型,采用振型分解反应谱法进行不同地震水准、抗震设防烈度、场地类别下的动力特性和地震响应分析。对比研究了非抗震和抗震两种情况下杆件的设计控制内力,分析了地震作用对铁塔各杆件的影响程度,同时找出了杯型塔及干字塔的薄弱部位,并针对薄弱部位采取了加强措施。     

500kV杯形塔及“干”字塔的抗震性能分析

针对四川某500 kV输电线路工程中代表性的杯形直线塔及“干”字形转角塔,利用钢结构分析设计软件STAAD建立梁桁混合模型,采用振型分解反应谱法进行不同地震水准、抗震设防烈度、场地类别下的动力特性和地震响应分析,对比研究非抗震和抗震两种情况下杆件的设计控制内力,分析地震作用对铁塔各杆件的影响程度,找出杯形塔及“干”字塔的薄弱部位,并针对薄弱部位采取加强措施.     

梁式桥抗震设计的地震能量反应谱分析

合理选取4类场地320条强震记录,研究地震动特性和恢复力模型动力参数对弹塑性SDOF体系的地震能量响应及其分配规律的影响,得到如下结论:1对于弹塑性SDOF体系,只要给出某一标准设防烈度的地震能量反应谱,其他设防烈度的能量反应谱可以根据PGA设防烈度与PGA标准烈度比值的平方调整得到;2可忽略屈服后刚度比对结构地震能量响应及其分配规律的影响;3阻尼比对地震总输入能的影响不大,但却对阻尼和滞回耗能有较大影响;4弹性和弹塑性SDOF体系的地震总输入能存在一定差别的,不能忽略结构延性对地震总输入能的影响;5低延性结构的延性能力的增加将会大幅提高其滞回耗能能力。在此基础上,采用非线性能量反应时程分析方法,建立适用于我国梁式桥抗震设计的地震总输入能谱、能量折减系数谱、滞回耗能谱和滞回耗能比谱,并为梁式桥基于能量的抗震设计提供以下建议:在采用能量方法对梁式桥进行抗震设计,因尽量使结构周期超过临界周期,以避免结构弹塑性地震输入总能量被放大;同时,还应控制梁式桥的延性不宜过大或过小。     

考虑SSI效应的特高压输电塔风振响应分析

在地震作用下考虑土-结相互作用(SSI)效应对输电塔结构影响的研究已经比较成熟,而在风荷载作用下考虑SSI效应对输电塔结构影响的研究还相对较少。以一座特高压直流线路直线塔为例,建立了输电塔-基础-地基的完整数值模型,分析了风荷载作用下不同阻尼比和刚度的地基土对上部输电塔结构响应的影响。结果表明,地基土阻尼比较小时,考虑SSI效应后上部结构的响应增大;地基土阻尼比越大,上部结构加速度风振响应越小,而上部结构位移响应基本没有变化;地基土刚度越小,上部结构的加速度和位移响应越大。总体来说,SSI效应对输电塔结构不利。     

某轨道交通上部续建结构减隔震技术的应用

针对某轨道交通续建结构设防烈度从6度提高到7度,现有结构和原设计续建结构已不能满足新规范要求,提出了相应的减隔震措施。采用有限元软件MIDAS Gen进行建模及非线性时程分析,对比了结构加减隔震装置前后在多遇、设防、罕遇地震作用下的层间位移角、楼层剪力等地震响应结果。计算分析了减隔震模型的附加阻尼比、结构整体塑性铰开展情况及铅芯隔震支座与黏滞阻尼器的滞回曲线。结果表明:应用减隔震措施后,结构的周期延长、地震下附加阻尼比增大,层间位移角、楼层剪力等地震响应显著减小并能够满足新规范要求。从结构整体塑性铰开展情况可得:在设防地震下结构刚进入屈服状态,在罕遇地震下结构处于屈服状态且远小于倒塌。由滞回曲线可以看出,铅芯隔震支座与黏滞阻尼器表现出良好的耗能能力,布置合理。为减隔震措施在解决轨道交通续建结构设防烈度提高的问题上提供了成功的工程案例,为续建结构的减隔震提供一定的借鉴参考。     

建筑场地地震力影响单因素分析

通过给定某些特定假设条件,利用反应谱原理计算出不同场地类型、设防烈度、自振周期和阻尼比情况下的地震力,利用这些计算结果来分析判断各因素与地震力之间的作用关系,计算结果表明:利用抗震设计反应谱计算出的地震力,当诸多因素中只有唯一变量时,其与自振周期成反比,与阻尼比成反比,与设防烈度成正比,与场地类型成正比。     

长周期隔震结构基于反应谱理论的地震响应预测研究

在长周期基础隔震结构的地震响应计算或设计的某些阶段(如初步设计阶段或设计完成后的评估阶段),有必要建立一种地震响应实用计算方法,通过简单计算即能体现地震动长周期分量作用,提高隔震结构的地震安全性。通过选用合适的强震记录建立适合一定阻尼比和周期范围的、相应于规范设防烈度的相对位移、相对速度和绝对加速度反应谱,给出实用算式及地震动位移峰值和速度峰值;基于周期等效等准则,建立基础隔震结构的双质点系简化计算模型,推导简化计算模型参数、动力特性及地震响应的简化算式。建立基础隔震结构地震响应预测方法。利用建立的反应谱实用算式及两质点系计算模型的参数和动力特性的简化算式,可快速预测大阻尼比、长周期隔震结构地震响应。     

台风边缘区风场特性及其作用下高耸桅杆结构风效应实测研究

以深圳356 m气象梯度塔记录的风速时程数据为基础，分析了台风“圆规”边缘区风场平均风速、湍流度及风谱特性，并进一步探讨了台风作用下梯度塔的风致响应特征。结果表明：台风边缘区域大风时段风剖面指数均值为0.243,高度40 m以下湍流强度介于GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》中C类与D类场地之间，高度320 m处湍流强度则接近C类场地的；von Karman谱与高度320 m处实测风谱吻合较好，但与低空实测谱存在一定差异；台风激励下梯度塔以横风向振动为主，且风振多模态参与特征明显，纤绳振动不可忽略；结构加速度响应幅值对梯度塔的模态频率和阻尼存在一定影响；结构x向和y向前三阶模态频率整体呈现随加速度响应增大而减小的趋势；阻尼比的识别结果较为离散，y向的前三阶和x向的一阶模态阻尼比随结构加速度响应增大而增大，而x向的二阶和三阶模态阻尼比则随响应增大呈减小的趋势。     

大底盘双塔楼连体结构抗震试验研究

通过对大底盘双塔楼、连体和带转换层高层建筑结构的1/20整体模型模拟振动台试验,测试了模型结构的动力特性、阻尼比及其在设防烈度为7度多遇、基本、罕遇和8度罕遇烈度地震作用下的加速度和位移反应等,研究了模型结构的破坏机理和破坏模式。根据试验结果和相似理论,推导、分析了原型结构的地震反应,并与结构计算分析结果进行了比较,揭示了地震作用下该结构的受力性能和特点。     

输电塔线体系在多维地震激励下的响应分析

通过数值模拟研究了多维地震激励下高压输电塔线体系地震响应.建立了输电塔线耦联体系三维有限元模型,考虑了输电线的几何非线性特征;依据《电力设施抗震设计规范》选取了不同场地的12条地震记录;利用非线性时程分析方法,分别研究了单维、双向和多维地震激励下输电塔线体系的地震响应.研究结果表明,输电塔线体系在多维地震激励下的响应明显地大于仅考虑单维地震激励,特别是仅考虑竖向地震激励的情况,在分析中忽略地震动的多维性将会低估结构的地震响应.为了得到精确的结构地震响应并更好地进行输电塔线体系的抗震设计,需要考虑多维地震输入.研究结果可为输电线路实际工程抗震设计提供参考.     

橡胶垫基础隔震结构考虑竖向地震作用高宽比限制研究

采用多质点层间剪切型分析模型 ,建立了橡胶垫基础隔震结构在水平与竖向地震联合作用下的运动微分方程 ,并推导了隔震结构高宽比限值的简化计算公式。在考虑了场地条件、地震烈度等影响因素下 ,分析了竖向地震作用的存在对隔震结构高宽比限值的影响规律。研究表明 ,在硬土场地上 ,竖向地震作用的存在对隔震结构高宽比限值有较大影响 ,并随着地震烈度、竖向加速度峰值的增大而增大。建在高烈度设防区较硬土场地上的基础隔震结构 ,其高宽比的确定应考虑竖向地震作用的影响     

超高层建筑竖向地震响应的特点与应对方法

计算了6个不同高度和不同结构体系的超高层建筑模型的竖向自振周期和竖向地震响应;分析了超高层建筑竖向构件和水平构件的竖向地震动响应特征。研究发现,超高层建筑水平自振周期远大于场地特征周期,而竖向自振周期则与场地特征周期接近,竖向振动响应得到放大。根据设计反应谱,对于各种抗震设防烈度,结构总竖向地震作用标准值FEvk都至少是结构总水平地震作用标准值FEk的2. 44倍。进而提出描述超高层建筑受到竖向地震全过程的4个概化模型,并指出规范简化算法的局限性。提出竖向地震作用对P-Δ效应与P-δ效应的放大主要体现在P值增大,使得"重力二阶效应"变成"重力与竖向地震响应共同作用下的二阶效应"。采用时程分析法研究了水平构件振动加速度响应,提出二次振动和竖向构件错动对水平构件振动响应有显著影响。分析了采用振型分解法计算超高层建筑竖向地震响应时质量参与系数偏低的原因,并指出当结构高度超过某一数值时,竖向地震作用下的结构第一阶振型会从竖向振动转变为水平摆动。     

后西小学教学楼结构计算分析

重庆市荣昌区基本抗震设防烈度为6度。设计基本地震加速度值为0.10g,设计地震分组为第1组,结构阻尼比为0.05,多遇地震作用下水平地震影响系数最大值为0.080。通过计算结果分析表明,满足中、小学教学用房抗震设防标准。     

昆明新国际机场航站楼A区结构模型振动台试验研究

通过对昆明新国际机场航站楼A区结构1/60模型进行地震模拟振动台试验,分析了结构形式复杂的大跨度基础隔震结构模型的设计方法,分别测试了隔震结构模型和非隔震结构模型的动力特性、阻尼比及其在不同地震动输入时结构的加速度、位移、扭转等动力反应,以及大跨度网架的竖向振动等,研究了结构破坏机理和破坏模式。试验结果表明：基础隔震能够有效延长结构的自振周期、增加结构的阻尼比、提高结构的耗能能力;通过基础隔震,可以将水平地震输入加速度峰值降低到原来的40%,对竖向加速度没有降低作用,但通过对水平加速度的降低有效抑制了大跨度网架的竖向振动;烈度8.2度地震作用下隔震结构的位移、加速度、扭转等反应均比7.5度地震作用下非隔震结构的反应要小,且隔震结构在8.2度多遇和罕遇地震作用下结构的层间最大位移角分别为1/636、1/201。试验表明原型结构设计基本合理,采用基础隔震能够有效提高结构的抗震性能,隔震层以上结构在8.2度抗震设防烈度时的水平地震作用小于非隔震结构在7.5度抗震设防烈度时的对应值。最后针对试验及分析结果对原型结构设计提出一些改进建议。图8表4参4     

Shaking table test of super high-rise structure on liquefied ground

为了研究液化地基上超高层结构在地震作用下的动力特性和动力响应,设计了液化场地超高层结构模型,并对其进行振动台试验。分析了超高层结构的自振频率、阻尼比、振型、加速度响应、位移反应、结构顶层加速度响应组成和地基孔隙水压力。结果表明：随着加速度峰值的增大,结构的自振频率下降,阻尼比增大;由于结构刚度变化不大,结构振型曲线的形状变化不明显;结构的动力响应不仅与输入地震波的加速度峰值有关,还与地震波的频谱特性有关;结构顶层的加速度反应主要由结构弹塑性变形加速度分量组成,其次是基础转动引起的摆动加速度分量和平动加速度分量;当地震波加速度到达第1个峰值时,砂土层的超孔隙水压力存在负值。     

液化地基上超高层结构模型振动台试验研究

为了研究液化地基上超高层结构在地震作用下的动力特性和动力响应,设计了液化场地超高层结构模型,并对其进行振动台试验。分析了超高层结构的自振频率、阻尼比、振型、加速度响应、位移反应、结构顶层加速度响应组成和地基孔隙水压力。结果表明:随着加速度峰值的增大,结构的自振频率下降,阻尼比增大;由于结构刚度变化不大,结构振型曲线的形状变化不明显;结构的动力响应不仅与输入地震波的加速度峰值有关,还与地震波的频谱特性有关;结构顶层的加速度反应主要由结构弹塑性变形加速度分量组成,其次是基础转动引起的摆动加速度分量和平动加速度分量;当地震波加速度到达第1个峰值时,砂土层的超孔隙水压力存在负值。     

时程分析法输入地震记录的选择与实例

从场地条件、设防烈度、持时及地震记录的反应谱与规范反应谱的拟合程度等方面考虑 ,提出了一种为时程分析法选择实际地震记录的方法。经实际工程检验 ,其结果符合规范要求     

岩石边坡随机地震响应及动力可靠度分析

地震动是个动态随机过程,而传统岩石边坡地震可靠性分析往往基于拟静力法,忽略了地震的随机性。现有基于数值分析软件的地震响应功率谱法虽可考虑地震随机特征,却相对费时费力。提出一种岩石边坡随机地震响应及动力可靠度分析方法。首先,运用虚拟激励法建立了岩石边坡随机地震响应的快速计算方法。根据响应计算结果,基于首次穿越破坏准则建立了岩石边坡动力可靠度计算方法。算例分析表明,本文随机地震响应快速计算方法简便可行,且具有较高的计算精度。本文动力可靠度计算方法低估了边坡的地震可靠性,能更真实地反映边坡在地震中的实际安全情况。地震作用下边坡可靠性受地震设防烈度、场地类别和地震时间的影响。而对于传统拟静力法,地震力仅根据设防烈度确定。因此,当对于不同的场地类别和地震时间时,本文动力可靠度计算法将更具优越性。     

核燃料元件厂房楼层反应谱的计算分析

正工程概况某压水堆核燃料元件生产车间。长49.500m,宽36.500m,四层框架结构。抗震设计依据GB50011-2010《建筑抗震设计规范》,抗震设防类别为重点设防类,设防烈度为8度(0.20g),地震分组为第一组,场地类别为Ⅱ类。设备抗震分析需提供7.800m、12.300m层的三向分量楼层加速度反应谱(含2%、4%两种阻尼比),设备布置见图1、图2。