双向水平地震下时程分析法中输入波的选择

借鉴美国规范ASCE/SEI7-05和FEMA368关于三维分析的选波思路,并与我国二维分析中的双频段法相结合,提出了根据地震波两水平分量反应谱的SRSS谱与目标设计反应谱进行拟合的SRSS法和双周期法.以3个空间框架为例,分别以多遇地震下的最大弹性基底剪力、罕遇地震下的最大弹塑性顶点位移和最大弹塑性层间位移角为结构响应指标,对比分析了双频段法、SRSS法和双周期法对双向水平地震波的选择控制效果.结果表明,双周期法得到的最大弹性基底剪力离散性最小,SRSS法和双周期法得到的最大弹塑性顶点位移和最大弹塑性层间位移角的离散性均小于双频段法,双周期法具有对几种地震响应指标更全面、更好的控制效果.     

远场长周期地震动作用下高层框剪结构地震反应分析

选取3条远场长周期地震动和2条普通地震动,在比较其能量特性的基础上,采用ETABS软件建立两栋高层框剪结构的有限元模型。对比研究了地震动类型和结构基本周期对结构弹性地震反应的影响规律。结果表明:远场长周期地震动对高层框剪结构的地震反应具有放大作用;在其作用下结构的层间剪力、楼层位移和层间位移角明显大于普通地震动作用下的结果。远场地震动作用下结构的最大层间位移角出现在中下部楼层,且明显超出现行规范1/800的限值要求。普通地震动作用下结构的最大层间位移角出现在中上部楼层,能够满足规范限值要求。随着结构基本周期的增加,远场长周期地震动作用下结构的地震反应随之增大;普通地震动作用下结构的基底剪力、顶层位移逐渐增大;最大层间位移角略有下降、出现的楼层明显上移;顶层位移对长周期地震动、结构基本周期最为敏感。建议在高层结构抗震设计时进行远场长周期地震动作用下结构的抗震性能验算;且将结构位移作为重要的控制指标。     

候车室、候车厅、钟楼弹塑性地震反应分析

本文用时程分析法直接输入地震波,构件恢复力特性采用Clough=析线退化型模型,结构分析模型采用层间模型,对火车站侯车室、侯车厅、钟楼进行弹塑性地震反应分析。得出了这些结构在8度和9度地震作用下薄弱层的位置、层最大地震剪力、各层弹塑性最大层间相对位移和顶点最大位移。为这些结构在常遇地震和罕遇地震作用下的抗震能力的鉴定提供了依据。     

设计偏心距对偏心结构弹塑性扭转反应的影响

通过对三片抗侧力单元构成的偏心结构进行弹塑性时程分析,研究了弹塑性侧扭耦合反应与输入地震动强度之间的关系.随着输入地震动强度的增大,结构扭转反应经历3个阶段的变化,在弹性范围内扭转角单调增大,开裂后逐渐减小,屈服后则继续增大.扭转对侧向振动的影响则逐渐减小,侧扭耦合程度逐渐降低.分析结果表明:通过设计偏心距对偏心结构进行强度分配,可以控制弹塑性扭转反应并提高结构侧向变形能力.设计偏心距的不同取值,对刚性边构件的屈服水平和延性需求的影响最大.文章还对偏心结构基于性能的抗震设计进行了展望.     

地震波输入角度对钢网格盒式束筒结构响应的影响

为研究空间钢网格盒式束筒结构在地震作用下的弹塑性性能,采用ETABS有限元软件建立数值模型.通过改变地震波输入角度,对钢网格盒式束筒结构进行罕遇地震作用下弹塑性时程分析.从结构顶点时程位移、基底剪力、层间扭转角及各构件塑性发展进行对比分析,寻求对结构不利的地震波输入角度.分析结果表明:坐标轴方向并不是地震波作用的最危险方向,与结构X轴成45°左右的方向对该结构的影响最大;盒式束筒结构抗震防线明确,具有良好的抗震性能.     

某超限框架结构厂房动力弹塑性分析及改进

采用SAUSAGE软件对某超限钢筋混凝土框架结构工业厂房进行罕遇地震下的动力弹塑性分析,研究结构在罕遇地震作用下的层间位移、基底剪力、楼层剪力、倾覆力矩以及构件损伤。分析结果表明:该结构在罕遇地震作用下层间位移角超限,框架柱进入比较严重损坏状态,不能满足"大震不倒"的抗震性能目标。在有限元数值分析模型中,采取在工业厂房两端和错层等薄弱部位增设钢支撑等措施对结构进行改进,并进行了罕遇地震作用下的动力弹塑性分析。对比两次分析结果可以看出,改进后结构顶层最大位移减小48. 56%,最大层间位移角减小28.99%,框架柱由比较严重损坏状态减轻至中度损坏状态,实现建筑物在大震作用下不至于倒塌的目标。     

双向地震动作用弹塑性反应谱研究

在基于性能/位移抗震设计中,弹塑性反应谱在计算结构地震位移反应方面越来越受到重视.考虑实际地震动的多维性和结构非线性反应空间耦合特性,研究并建立了双向地震动作用弹塑性反应谱模型,将其定义为在两个相互垂直的主轴方向上分别具有水平平动自由度,恢复力特性满足二维屈服面模型的理想弹塑性单质点系统,分别承受双向和单向地震动作用,在同一主轴方向上的最大位移反应之比.给出了一种等强度折减系数的弹塑性谱.通过硬土场地10组双向地震动记录等强度折减系数谱的统计平均结果,分析了结构周期、强度折减系数和阻尼等因素对谱值及结构双向地震反应的影响.结果表明,双向地震动作用相对单向地震动作用主要增加结构较长周期方向的最大位移反应;若增加结构较短周期方向的设计强度,可在一定程度上降低双向地震动不利影响;因定义的谱为比值形式,阻尼对其影响不大.     

基于不同强震记录的高层结构时程响应比较

为比较在5.12汶川地震和东日本大地震作用下高层结构时程响应的差异,分别从这两次地震记录库中挑选出典型场地地震动加速度记录各3条作为结构输入地震动,采用ANSYS软件建立一88层高层建筑结构三维有限元分析模型进行时程响应分析.结果表明,在东日本大地震强震记录作用下高层结构的位移反应、加速度反应以及基底剪力和弯矩值,均明显大于5.12汶川地震动记录作用的结果.     

粘滞阻尼器对平面“L”形框架结构减震效果

不规则框架混凝土结构的延性较差,地震时除了产生平移振动,还会产生扭转振动,从而引起结构破坏.文中针对L形框架结构,考虑不规则建筑的偏心影响,双向输入El-centro地震波,以顶层最大位移、层间位移、周期比及位移比作为控制参数,分析粘滞阻尼器对其的作用效果,得出设置粘滞阻尼器后结构的减震效果明显,最大位移减小率为5.63%~15.69%,最大层间位移减小率为13.5%~50.2%.     

近场脉冲地震下混凝土框架结构特殊反应

针对某十二层钢筋混凝土框架结构,通过比较分析近场脉冲地震和不含速度脉冲地震作用下结构从弹性到弹塑性的地震反应过程,深入探讨了近场速度脉冲对结构弹性及弹塑性地震反应的影响。结果表明:近场脉冲地震与不含速度脉冲地震作用引起的结构弹性地震反应差别不大,含速度脉冲地震会引起较大的结构弹塑性变形反应,尤其是顶层位移、层间位移和基底剪力会明显增加;规范反应谱不能充分体现速度脉冲对结构弹塑性地震反应的影响;近场脉冲型地震含有较丰富的低频成分,谱值随周期增大衰减较慢,长周期的谱值较大,将对长周期结构的影响较短周期结构明显。     

框支剪力墙中落地剪力墙合理刚度优化研究

落地剪力墙刚度是影响框支剪力墙结构安全性和经济型的重要因素之一.对框支剪力墙结构忽略楼板变形,运用振型分解反应谱法求解结构地震作用并将其作为目标函数,以层间位移与层高之比为约束条件,在层间位移与层高之比满足规范要求的条件下,使结构地震作用最小的落地剪力墙刚度即为合理刚度.在具体的数值求解中,可编写优化程序运用MATLAB、MATHCAD等软件进行计算.算例结果显示,本优化方法较全面的考虑了结构总高度、标准剪力墙刚度、层高、楼层自重等因素对落地剪力墙刚度的影响,同时具有概念简单、运算方便等优点,适用于框支剪力墙的初步设计.图2,表3,参9.     

含断层剪力墙框-剪结构的楼层地震剪力

在用数值分析法分析含断层剪力墙框-剪结构地震响应的基础上,采用杆系-层间模型,对不同剪力墙高度的剪力墙刚度中断的框-剪结构模型进行动力分析,通过输入EL-Centro地震波,将所得到的结构最大位移反应和楼层剪力与振动台的试验结果进行对比,结果吻合较好,文中得出反应点以上的截断剪力墙,比在其下截断对于框-剪结构和抗震和受力更为有利的结论。     

框架-剪力墙结构剪力墙中断的可行性模拟分析

通过设置剪力墙高度为模拟变量,运用NosaCAD软件对按照规范配筋的框架-剪力墙结构分别进行了罕遇地震与多遇地震作用下的结构模拟分析。假设罕遇地震下层间位移角的要求,与多遇地震下一致作为剪力墙中断是否可行的判断依据。基于中断剪力墙结构与全高结构的层间位移角对比分析,发现在ELCENTRO波作用下罕遇地震时,剪力墙只做到第五层时结构层间位移角超出依据,当只做到四层时出现多遇与罕遇地震下层间位移角同时超限,验证了假设的合理性,同时表明剪力墙中断的可行性。12层的框架-剪力墙结构可以在顶部适当的楼层对剪力墙进行中断到第6层。     

双重耗能智能框架摇摆墙结构地震响应对比分析

针对框架剪力墙结构在强震作用下存在连接处楼板或连梁破坏以及剪力墙底部出现塑性铰的问题,在课题组开发的智能框架剪力墙双重结构体系中,将剪力墙设置为底部连接金属阻尼器的摇摆剪力墙,形成一种新型双重耗能单元控制的智能框架摇摆墙结构体系.以6层混凝土框架剪力墙结构为原型,应用ABAQUS有限元分析软件,建立传统框架剪力墙结构、智能框架剪力墙双重结构、摇摆墙与框架间连接BRB结构和摇摆墙底部连接金属阻尼器的双重耗能智能框架摇摆墙4种结构对比模型,进行非线性动力时程分析,考察各结构的动力响应.结果表明:新型双重耗能单元控制的智能框架摇摆墙结构体系在BRB屈服强度为0.1f_y~1f_y区间时,结构地震响应均比传统结构有所减小,框架结构层间位移也得到有效控制,进一步说明在合理参数取值下双重耗能单元控制的结构地震动响应小于单一耗能单元结构.     

基于优化原理框-剪结构中剪力墙合理数量

通过对两种层间最大位移角计算方法的对比分析,指出采用位移曲线二阶求导的方法是可行的.以结构协同工作的连续化分析及我国现行抗震设计规范反应谱理论为出发点,以结构地震作用最小为目标函数,最大层间位移角为约束条件建立优化模型,并用MATLAB高级语言编写了三种常见的荷载作用下的优化程序.通过算例计算了不同设防烈度、场地土类别及设计分组下剪力墙的合理数量,结果表明所需的剪力墙合理数量与设防烈度呈非线性关系;当结构较规则时,该法对超过40 m的高层建筑仍然适用.该模型能反映出结构高度、结构重量等因素对剪力墙合理数量的影响,且简单、实用,可供初步设计使用.     

断层剪力墙框剪结构地震作用的时程分析

采用杆系-层间模型和弹性时程分析法对不同高度和结构刚度特征值的断层剪力墙框剪结构进行动力分析.该法与振动台实验结果对比,吻合较好.设定了最大层间位移角θmax为可中断剪力墙的条件.计算表明:随着刚度特征值的增加,可中断剪力墙的高度随之增加.给出了两者之间的表达式;结构高度对中断剪力墙高度的影响较小.     

新型框剪结构在地震作用下的性能研究

抵抗水平荷载与地震作用是高层建筑结构设计的主要矛盾,剪力墙结构、框架-剪力墙结构是常用的抗侧力结构体系。其中,跳层剪力墙结构尚处于理论研究和试验检验阶段。借鉴跳层剪力墙结构的纵向布置思路,对传统框架-剪力墙结构的墙体做了错列布置,得到框架—跳层剪力墙结构,并从概念设计的角度比较了不同高宽比、不同墙体布置方案的新型框剪结构与传统框剪结构在地震作用下的表现,结构在地震作用下的反应借助MIDAS/GEN软件进行计算。通过对时程分析结果进行讨论分析,得出结论:新型结构体系在地震作用下具有更好的侧向刚度。     

框架-剪力墙基础隔震结构的地震扭转反应

为了研究框架-剪力墙基础隔震结构的地震扭转反应，建立了地震作用下高层框架剪力墙基础隔震结构的平移-扭转耦联振动模型和运动方程，分析了单轴偏心基础隔震结构的平移-扭转耦联地震响应，并探讨了不同偏心率下隔震结构的地震反应．结果表明：在结构设计中应合理调整隔震结构上部结构和隔震层的偏心率．只有在上部结构和隔震层的偏心率满足一定关系的情况下，采用基础隔震才能明显减小结构的扭转反应．     

框架-剪力墙结构高层地震问题的数值分析

应用大型有限元ANSYS软件对框剪结构高层进行了地震响应和地震波瞬态分析,通过框剪结构高层在自振及地震波作用下的分析,得到了结构的位移与地震频率的关系,可为框剪结构高层的抗震设计提供参考价值.