MPA法和Pushover法在掉层框架结构中的适用性对比分析

结合已有的规则结构分析结果,设置不同的掉层跨数、掉层数量的掉层结构,以逐步增量弹塑性时程分析(IDA)结果为依据,运用多模态Pushover法(MPA)和传统的Pushover法进行对比分析。结果表明:相对于规则框架结构,除MPA外,掉层结构的掉层部分在各类侧向力分布模式相对于IDA下的层间Pushover曲线有较大差异。SRSS分布下在掉一、二层位置,过高估计结构的响应。上接地层以上部位各侧向力下的层间Pushover曲线较IDA曲线误差较小。掉层的楼层的层剪力在上接地位置存在明显的突变。掉层跨数的改变对上部楼层弹塑性分析结果影响较小,但跨数的改变会改变同等烈度下结构的层间Pushover曲线和内力响应。与此同时,掉层跨数的增加会减轻"剪力突变"现象。伴随着掉层层数的增加,掉层部分均匀分布和倒三角分布与IDA下层间推覆曲线的差异会扩大。总之,相对于传统Pushover分析,MPA分析的结果更接近于相对准确值,需要进一步研究以提高精度。     

框架剪力墙结构抗震动力性能与抗侧向倒塌能力研究

为了探讨框架剪力墙结构的抗震动力性能和抗倒塌能力,针对一典型的20层钢筋混凝土框架剪力墙结构展开研究。首先,利用静力弹塑性方法对结构进行推覆分析,得到多遇、设防、罕遇地震下的性能点处相关参数;然后,选定合适的地震动记录和损伤指标,利用增量动力分析方法研究结构的地震反应和抗倒塌能力。结果表明:在小震和大震作用下,结构的层间位移角均满足规范限值要求,Collapse塑性铰主要出现在结构底层,可以实现大震不倒;随着楼层的增加,结构的层间剪力逐渐减小,有个别地震动记录在15层左右剪力会突然增大;结构50%倒塌概率对应的地震加速度为2.41 g,说明该结构的抗倒塌能力较强。     

地基-基础隔震系统整体地震响应有限元分析

近几十年来,基础隔震技术逐渐被重视,得到了广泛的应用,并被纳入国家建筑抗震设计规范。但是在传统的理论分析中,对于基础隔震结构往往忽视土-结构动力相互作用对其隔震效果的影响。即使考虑地基的影响,也大都是采用弹簧和阻尼器(地基动刚度)代替。笔者运用ANSYS软件的二次开发功能,提出将结构、隔震层和地基结合起来作为一个完整系统分析,并对一叠层橡胶基础隔震7层钢筋混凝土框架结构在考虑土-结相互作用情况下,进行了整体地震响应有限元计算、比较、分析。结果表明进行地基-基础隔震系统整体地震响应有限元分析是完全可行的而且是必要的。     

单层柱面网壳结构强震作用下抗震性能研究

地震是严重危害人类生命财产的自然灾害 ,但目前工程界对于网壳结构强震下的抗震性能尚缺乏透彻了解。笔者通过对单层柱面网壳典型算例进行三维地震作用下的双重非线性时程分析 ;观察其多项特征响应指标随地震动逐渐增强的变化情况 ;研究其塑性发展过程和破坏特征 ;对单层柱壳强震作用下的破坏机理进行了探讨 ;并在此基础上对不同参数柱壳弹塑性地震响应规律和破坏特征进行了分析和总结。研究表明 ,地震作用下单层柱壳破坏前均经历了一定的塑性发展过程 ,其破坏的真正原因是结构塑性发展和位形变化的交互作用 ,矢宽比较大的柱壳倾向于动力失稳破坏。     

采用粘滞阻尼器对曲线型框架结构附加阻尼比计算研究

在对曲线型框架结构进行减震设计时,由于曲线型框架结构会因为受力不均,某些构件会在地震作用下产生较大的破坏.基于云南地震高烈度区某曲线型框架结构附加粘滞阻尼器进行减震设计,借助于有限元分析软件SAP2000进行多遇、罕遇地震作用分析计算.计算结果表明:附加粘滞阻尼器后,多遇地震作用下楼层基底剪力能降低15％ ～25％左右...     

基于地震动参数的大型储罐潜在危险性评估方法研究

建设项目安全条件分析中有关自然条件影响分析内容通常采取定性方法加以研究。以地震对大型储罐造成的潜在危险性评估为研究对象,从地震动作用下储罐结构动力响应及破坏特征入手,详细介绍了美国联邦应急管理署(FEMA)开发的HAZUS-MH中的震害危险评估框架及理论模型。重点阐述了地震反应谱、承灾体脆弱性曲线、能力曲线以及需求曲线在危险性评估过程的应用及参数设定。以某大型低温液化气储罐为例,定量计算了地震潜在破坏程度及概率,借此说明该震害危险性评估框架和方法对我国安全评价工作的借鉴意义。     

考虑参数不确定性的框剪结构敏感性分析

建筑结构的地震需求受诸多不确定性参数的影响,为研究这些参数对地震响应的影响,以13层钢筋混凝土框架-剪力墙结构为例,基于结构非线性时程分析的结果,得到了选择不确定性参数的Tornado图形敏感程度排序,排序结果表明:对于无控和有控结构,地震动强度和地震动特征对地震需求的影响均较显著;增设阻尼器后,阻尼系数和阻尼指数也会...     

钢筋混凝土框架基础隔震数值模拟

为研究框架结构采取基础隔震措施后的性能变化,利用ETABS软件分别建立了无隔震和隔震框架模型,并采用非线性时程分析法进行了设防地震响应分析。结果表明,采用基础隔震后框架结构的前3阶自振周期延长一倍,在ALTADENA波、LEXINGT波和人工波作用下,隔震框架X向底部剪力峰值分别下降45.56%,35.63%和38.34%,Y向底部剪力峰值分别下降36.16%,19.11%和35.02%,隔震框架131号节点X向水平加速度峰值分别下降53.19%,45.58%和38.71%,Y向水平加速度峰值分别下降54.58%,33.54%和43.30%。说明混凝土框架结构在采取基础隔震措施后,其地震响应水平要明显低于无隔震结构,基础隔震可以有效削弱地震作用。     

中高层砌块砌体结构Pushover分析研究

对3种不同中高层砌块砌体结构(分别为10层、15层和18层砌块砌体结构)进行大量时程分析,对结构的惯性力分布进行研究,提出一种新的适用于中高层砌块砌体结构Pushover分析的侧向力分布模式-抛物线型分布模式,并用该模式分别对3种砌块砌体结构进行Pushover分析。通过将Pushover得到的结构能力曲线与时程分析方法得到的结构能力曲线进行比较,将10层砌块砌体结构的Pushover分析结果与一座1/4比例的10层砌块砌体模型结构的振动台试验结果进行比较。比较结果表明:笔者所提出的侧向力分布模式适用于中高层砌块砌体结构的Pushover分析。     

高阶振型在山地掉层结构中的影响研究

设置不同掉层层数、掉层跨数和坎上楼层层数的模型,对比分析各模型在不同振型数下结构响应值的误差,根据分析结果来验证常用振型数量控制方法的适用性和差异性。结果表明,高阶振型对山地结构中掉层部分的内力响应影响显著。不同的掉层结构布置对振型数的选择有重要影响,掉层层数的增加使层剪力误差超限的楼层位置从顶层转移到掉层部分,致使掉层部分对高阶振型更加敏感。伴随着掉层跨数的减少,最大层剪力误差及误差超限的楼层数均呈先增大后减小趋势,即存在最不利的掉层跨数比,此时各内力响应误差均最大。坎上楼层的增加会提高掉层部分的剪力误差值。相对于层剪力,层间位移更易于通过提高振型数来控制精度。振型位移控制法的精度较高,但会增加大量结构计算和分析成本。振型质量参与系数法仅在个别结构中的层间剪力误差较小,总体来说其控制效果较差。解决这一问题,还需进一步研究以便提出一种新的振型控制方法。     

极端温度对板式橡胶支座连续梁桥地震响应影响研究*

为研究温度对板式橡胶支座连续梁桥抗震性能的影响,以1座两联3×30 m的预应力混凝土连续箱梁为对象,考虑极端温度对桥墩本构关系和橡胶支座力学特性的影响,运用MIDAS/Civil有限元软件对桥梁地震响应进行研究。通过对地震作用时不同温度工况下桥墩墩底弯矩、墩顶位移和支座位移的地震响应分析,得到极端温度对板式橡胶支座连续梁桥地震响应的影响规律。研究结果表明:与常温工况相比,极端温度引起支座刚度、桥墩混凝土材料参数的改变,使地震作用下极端低温工况桥墩内力和位移响应最大增大35.65%和24.78%,极端高温状态支座位移最大增大15.31%;温度变化对橡胶支座力学参数的影响会导致桥墩和上部结构连接刚度发生改变,导致桥墩和支座地震响应变化显著,使桥墩内力和位移响应均与温度呈负相关,支座位移与温度呈正相关;根据现行规范计算的极端低温时桥墩墩底弯矩偏小,极端高温时桥墩弯矩偏大,设计中应予重视;极端低温导致支座和桥墩刚度增大,会使交接墩地震响应较其他桥墩更显著,在设计中应着重关注。     

斜撑框架结构弹塑性地震反应计算分析

运用结构弹塑性时程分析的基本原理 ,针对钢筋混凝土斜撑框架结构的特点 ,编制了斜撑框架结构弹塑性时程分析程序。然后以工程中常用的 3种类型的斜撑框架结构为研究对象 ,对该种结构体系在地震波作用下的反应进行了计算 ,并对该种结构体系在地震波作用下的反应性能进行了分析。计算结果表明 :斜撑形式对斜撑框架结构的动力特性有较大影响 ,不同斜撑形式的斜撑框架结构在地震波作用下的反应特性有较大的不同。     

SRHSC梁主要设计参数损伤敏感度分析

以型钢高强混凝土(SRHSC)梁为研究对象,结合SRHSC梁受力机理及承载能力的试验研究成果,提出了极限状态下的承载能力是评价梁力学性能的关键指标,将损伤前后梁正截面抗弯承载力之比和斜截面抗剪承载力之比的均值作为自变量,给出了SRHSC梁损伤表征函数,并借助"预定损伤法",揭示了主要设计参数对SRHSC梁损伤演化的影响规律。研究成果将为建立地震激励下SRHSC框架结构楼层损伤模型提供理论和数据支持。     

结构响应与损伤识别敏感性探讨

利用小波多分辨分析的特性,研究结构不同位置加速度响应信号对损伤的敏感性问题。通过对一个5层框架结构在不同损伤工况下的数值计算结果表明,不同位置的加速度传感器表征结构损伤特性的能力是不同的,每一传感器只能描述其附近区域结构的工作状态。如果仅利用某一个或者某一些传感器信息进行损伤诊断,就有可能导致错误的诊断结论。只有综合利用多传感器的数据信息,才能使损伤识别更具全局性,才可能准确地识别出结构损伤的发生。     

基础弹性刚度变化对铁路简支梁桥地震响应的影响研究

以某特大铁路简支梁桥为例 ,考虑m值变化对基础弹性刚度的影响 ,笔者建立了铁路简支梁桥单墩有限元计算分析模型 ;运用大型通用软件ANSYS ,采用时程分析方法 ,对不同地震输入激励条件下的桥墩动力响应进行计算研究 ;研究结果表明 ,m值变化引起的基础竖向刚度的变化对桥梁结构地震响应的影响较大。笔者的研究成果为硬土质基础的铁路简支梁桥的抗震安全设计 ,提供了重要参考。     

基于随机地震动模型的双洞平行地铁隧道净距影响研究

为了研究隧道净距对双洞平行地铁隧道抗震性能的影响,以常州地铁1号线为工程背景,建立有限元分析模型,基于随机地震动模型合成随机地震动,对双洞平行隧道进行随机地震动作用下的地震动力反应分析。结果表明,随机地震动作用下,双洞平行隧道之间存在相互作用,相互靠近一侧各点动力响应均比外侧各点强烈;隧道间净距过小会造成衬砌结构明显水平位移偏移,且在隧道内下侧出现应力集中现象。在实际工程运用中,应提前对小净距隧道结构采取预加固等措施,预防地震对隧道造成大面积破坏。     

热冲击煤细观损伤与能量响应的相关性研究

为研究热冲击煤细观损伤和能量响应机制的相关性，以平煤十矿24130工作面的煤作为研究对象，借助4K科研相机研究了不同热冲击煤的细观结构特征和热冲击对煤的损伤致裂效应。采用HC-U7非金属超声波探测仪、电热鼓风干燥箱、伺服万能试验机等仪器，开展了不同温度热冲击煤样加载试验，研究了热冲击对煤体单轴抗压强度、弹性模量、泊松比、动态破坏时间、冲击能量指数的影响规律，分析了热冲击煤细观结构、宏观破坏状态、煤物理参数与力学参数及能量指数之间的变化关系，并阐述了热冲击煤受力加载过程中煤能量响应机制。结果表明，煤体细观结构与煤能量响应机制具有较好的正相关性。热冲击煤能量响应特征的差异是由煤初始损伤造成的，煤损伤的存在削弱了煤储存弹性应变能并发生破坏的能力。热冲击温度越高，煤样孔隙越发育，孔隙周围更容易形成高应力区相互叠加，更大程度降低力学性能。损伤发育程度越高，能量积聚和耗散能量越低，峰值前能量积聚和峰值后能量释放越稳定，破坏前能量耗散行为的主导作用越明显。     

下承式系杆拱桥动力特性及地震响应分析

为了研究下承式系杆拱桥的动力特性及地震响应,以某座下承式系杆拱桥为研究对象,采用Midas/Civil软件进行有限元建模,研究分析不同的风撑设置形式与拱肋内倾角对桥梁结构的动力特性及地震响应的影响。经过研究分析得出结论:风撑设置形式对高阶自振频率存在较大影响,拱肋内倾角有利于拱结构受力要求,也能减少拱结构的位移,选择合适的拱肋内倾角,有利于桥梁整体结构受力要求。     

高烈度区某特别不规则高层框架剪力墙结构基础隔震设计

以高烈度区某特别不规则的高层框剪基础隔震结构为研究对象,阐述了采用钢板叠层橡胶隔震支座(LNR、LRB)进行隔震的结构设计方法。针对不规则项及结构薄弱部位提出了加强措施。在设防烈度为8度(0.2g)的地震作用下,对该建筑的隔震及非隔震结构进行了动力时程分析。在罕遇地震下,对隔震结构的层间位移角、隔震支座的水平剪切位移、隔震支座的轴向拉应力、隔震层的抗风承载力进行了时程分析验算。研究结果表明:运用基础隔震技术可达到明显降低上部结构的地震作用的效果,提高特别不规则高层框架剪力墙结构的抗震性能及地震安全储备。     

燃气爆炸下碳纤维复合加固板的动力响应和参数分析

为研究燃气爆炸对碳纤维复合加固板的行为响应,运用实验的方法,构建碳纤维复合加固板模型,改变碳纤维加固方式、碳纤维布的粘贴布层数和碳纤维筋间距等参数,分析碳纤维复合加固板的抗爆性能和参数。结果表明:Z-CZ-JG型碳纤维复合加固方式对提高板的抗爆性能效果最好;碳纤维布的粘贴层数在考虑安全性与经济性时,粘贴2层碳纤维布加固效果最好;改变碳纤维筋间距能影响碳纤维复合加固板的抗爆性能,但是在配筋率不变的情况下,减小碳纤维筋间距可以提高板的抗爆性能,但提高幅度较小。在燃气荷载作用下碳纤维复合加固板整体呈弯曲破坏,粘贴碳纤维布和内嵌碳纤维筋能够提高钢筋混凝土板的整体性和抗弯刚度,遏制加固板上裂缝的扩展,提高加固板的抗爆性能。