偏心形式对偏心结构扭转耦联地震响应的影响

质量偏心和刚度偏心是结构偏心的两种重要形式,从单层无阻尼结构体系地震作用下的一般振动方程出发,推导得到了不同偏心形式的结构考虑地震动扭转分量时的振动方程。在此基础上,编制相应程序对典型算例进行了数值计算,分析了结构的偏心形式、偏心率、侧扭周期比、结构周期、结构尺寸以及地震动扭转分量对偏心结构扭转耦联地震响应的影响规律。分析结果表明:结构的偏心形式对结构扭转耦联响应影响较大,不可忽视,同时地震动转动分量对结构平扭耦联响应也存在一定的影响。     

高层隔震结构扭转分析

为研究高层隔震结构在地震作用下的扭转效应,用Etabs软件建立1个高层抗震结构和4个具有不同扭转特性的高层隔震结构的空间模型进行地震响应分析,以验证此原则上部结构质量中心与隔震层刚度中心的重合与否对结构扭转效应的影响程度,而后考察偏心高层隔震结构在偶然偏心地震作用下结构的扭转效应。结果表明:由于地震作用的减小,扭转效应要远小于原抗震结构,且隔震本身对于结构扭转效应的抑制效果要好于上述原则;扭转效应的减震率大于平动效应的减震率。布置在隔震层平面外围的铅芯橡胶隔震支座对隔震层的扭转有一定的控制作用。     

层间隔震偏心结构双向地震耦合响应研究

建立双向地震作用下层间隔震双向偏心结构侧扭耦联分析模型;考虑上部结构及下部结构的弹塑性模型,隔震支座采用双向耦合非线性Bouc-wen模型模拟;分析偏心参数对层间隔震双向偏心结构的影响规律;评价双向地震作用下我国抗震规范给出的扭转影响系数静力预测值的准确性。结果表明,双向地震作用下设置中间柔性隔震层可以减小上\,下部结构扭转的耦连效应;下部结构存在双向偏心会对隔震层和下部结构扭转反应带来不利影响;LRB耦合效应对层间隔震地震响应影响较小;当下部结构偏心率较大时现行规范计算扭转系数偏于不安全。     

偏心支撑对轻钢结构住宅抗震性能的影响

偏心支撑钢框架是一种新型的偏心支撑结构,具有良好的刚度、延性及耗能能力。采用非线性有限元分析软件Sap2000建立了一个6层的轻钢结构框架模型,对框架结构分别布置中心支撑、偏心支撑,分别计算了3种结构模型在水平地震作用下的抗震性能,通过对比3种结构模型在荷载作用下的自振周期、加速度及其地震响应,分析了偏心支撑对轻钢住宅抗震性能的影响。     

偏心结构减震设计中粘弹性阻尼器的优化布置

偏心结构在地震作用下的扭转效应过大会导致结构抗震性能的退化,加速结构的破坏。为有效控制偏心结构在地震作用下的平扭耦联反应,根据粘弹性阻尼结构的性能与特点,采用3种不同的控制函数对偏心结构进行了阻尼器的优化布置,并以一个6层的偏心结构为例,比较了不同控制函数下结构的减震效果。结果表明,3种不同的目标控制函数均可有效控制偏心结构的平扭耦联效应,减小结构的扭转反应,所得结果可为实际工程粘弹性阻尼器的优化布置提供有益参考。     

基础隔震单层偏心结构扭转地震反应分析

采用微分型滞回恢复力模型模拟隔震支座的恢复力特性，对基础隔震单层偏心结构的扭转地震反应进行分析，研究隔震系统偏心距和上部结构偏心距对结构扭转反应的影响。结果表明，采用隔震技术可以显著降低隔震结构的扭转地震反应。     

双向速度脉冲地震下偏心重力柱核心筒结构的弹塑性地震响应研究

研究速度脉冲地震和结构质量偏心综合不利条件下新型重力柱-核心筒结构体系的弹塑性反应规律。选取速度脉冲和非速度脉冲地震加速度记录各10条,进行地震动双向输入,采用结构非线性分析软件CANNY进行有限元数值分析,研究脉冲型地震和结构质量偏心对新型体系弹塑性地震反应的影响。分析结果表明,速度脉冲型地震作用下各结构的层间位移角、层间剪力和层间扭转角显著高于非速度脉冲地震下的相应值。质量偏心对结构弹塑性抗震需求影响显著,层间位移角和层间扭转角都随着偏心率的增大而增大,而层间剪力则随偏心率的增大呈减小趋势。建议在重力柱-核心筒结构设计中应重视速度脉冲地震和结构偏心的耦合不利影响。     

偏心多塔结构同基础隔震效果分析

偏心隔震结构在地震动作用下,除发生平动外,还将发生平-扭耦联的反应,从而使震害加重,尤其是隔震层较易发生破坏。本文利用自行编制的分析程序,对偏心多塔隔震结构进行了数值分析,在此基础上,提出偏心多塔结构同基础隔震的设计方案。数值模拟计算结果表明,对偏心单塔隔震结构,在地震作用下采用多塔同基础隔震的方案,能大幅度降低结构隔震层的扭转反应,其中最大扭转加速度最少降低55%,最大扭转角最少降低84%。可见,在条件许可时,将相邻偏心单塔结构采用同基础隔震的方案,对提高隔震效果是有利的。     

平面不规则结构非弹性扭转地震反应研究进展

不规则建筑结构在侧向地震荷载作用下由于质量中心和刚度中心的不重合导致平扭耦联反应的发生,使得结构构件的变形需求分布在结构平面内并不一致,从而产生附加的强度和变形需求。尽管不规则建筑结构在地震作用下的扭转问题一直受到研究学者的关注和研究,并取得了很多显著的成果,但仍然存在着一些争议,有待于继续深入研究。本文从结构的分析模型、影响参数及地震动输入等方面回顾总结了平面不规则建筑结构在地震作用下非弹性扭转的研究进展,结合当前的研究工作指出今后研究的发展方向。     

某周期比超限偏心结构地震反应控制分析

本文以周期比超限的某偏心结构工程为研究背景,基于SAP2000建立三维有限元模型,采用黏滞阻尼器、黏弹性阻尼器、软钢阻尼器、复合铅黏弹性阻尼器和钢支撑五种减震方案对其进行扭转控制,针对不同扭转控制方案分别进行了模态分析、反应谱分析和动力时程分析,对比研究了多遇地震作用下各控制方案的周期比、层间位移、支撑内力及阻尼器的耗能能力。研究表明:五种控制方案均具有有效抑制结构扭转振动响应的能力,降低结构的最大层间位移角,并使之满足规范要求;后四种控制方案能明显减小结构的周期比,将结构第一扭转反应控制在第三振型;对于此类偏心结构体系的扭转振动控制,本文建议阻尼器设置应尽量远离刚度中心,以达到最佳扭转控制效果。     

An alternative approach for computing seismic response with accidental eccentricity

Accidental eccentricity is a non-standard assumption for seismic design of tall buildings. Taking it into consideration requires reanalysis of seismic resistance, which requires either time consuming computation of natural vibration of eccentric structures or finding a static displacement solution by applying an approximated equivalent torsional moment for each eccentric case. This study proposes an alternative modal response spectrum analysis(MRSA) approach to calculate seismic responses with accidental eccentricity. The proposed approach, called the Rayleigh Ritz Projection-MRSA(RRP-MRSA), is developed based on MRSA and two strategies:(a) a RRP method to obtain a fast calculation of approximate modes of eccentric structures; and(b) an approach to assemble mass matrices of eccentric structures. The efficiency of RRP-MRSA is tested via engineering examples and compared with the standard MRSA(ST-MRSA) and one approximate method, i.e., the equivalent torsional moment hybrid MRSA(ETM-MRSA). Numerical results show that RRP-MRSA not only achieves almost the same precision as ST-MRSA, and is much better than ETM-MRSA, but is also more economical. Thus, RRP-MRSA can be in place of current accidental eccentricity computations in seismic design.     

结构偏心对基础隔震结构地震反应的影响

本文对基础隔震偏心结构在不同场地上的地震动作用下的反应进行了深入研究，探讨了上部结构偏心、隔震层偏心、场地条件等因素对于基础隔震结构地震反应的影响，选取了能反映结构偏心特性的参数，以便将分析各因素对隔震结构地震反应的影响转化为分析参数的影响。通过大量的数值计算与分析，得到了一些对实际工程有意义的结论。     

某耗能减震框肢剪力墙转换结构分析

采用复合型铅粘弹性阻尼器对带转换层框肢剪力墙结构的某酒店进行了耗能减震设计,对耗能减震结构和钢支撑结构进行了对比分析,包括反应谱和局部非线性多遇地震作用和罕遇地震作用下的时程分析。结果表明,底部框架结构布置复合型铅粘弹性阻尼器后,在多遇和罕遇地震情况下层间位移能满足《建筑抗震设计规范》要求,并且采用耗能减震结构能优化整体结构,不会对转换层上部结构产生不利的影响,能更好地改善结构的抗震性能。     

曲线桥地震响应分析

曲线桥是现代交通中的一种重要桥型。与直线桥相比,曲线桥的自由振动与地震响应有着其自身的特点。文中运用有限元法,对曲线桥与直线桥的自振特性与地震响应作了对比分析。分析结果表明,曲线桥的以扭转为主的自振频率比直线桥高。在地震作用下,曲线桥上部结构的内力与直线桥相差不大;曲线桥竖向支座反力比直线桥小;曲线桥水平支座剪力比直线桥大。因此,在对曲线桥进行抗震设计时,上部结构可按直线桥进行设计,但应该准确计算其水平支座反力,并采取适当的支座抗剪措施。     

某大型复杂结构地震响应与控制研究

针对某大型复杂结构的地震响应及控制策略进行了研究。首先,建立该结构的整体有限元模型,采用Ritz向量法对结构进行模态分析,研究该复杂结构的振动特性,基于位能加权平均法求解了该复杂结构等效阻尼比;随后,研究了不同布置型式下粘滞消能支撑的受力特点和计算模型;最后.对该结构进行减振设计,分析了不同消能支撑布置形式下的减振效果。结果表明,采用消能减震装置能有效降低复杂结构的地震响应,且并不改变结构体型;同等减震效果前提下,采用人字形支撑比采用斜撑更为经济。本文工作可供类似的大型复杂结构减震设计参考和借鉴。     

考虑轨道约束的连续梁拱桥地震反应及减震控制研究

以一座大跨度单线铁路连续梁拱桥为背景,建立了考虑轨道约束和相邻构件碰撞效应的动力分析模型;通过输入40组水平双向地震动记录进行非线性时程分析,探究轨道约束和拱肋对桥梁地震响应的影响,采用"减震榫-拉索限位器"与"自恢复耗能支撑(SCEDB)-屈曲约束支撑(BRB)"控制水平向地震反应,并对比两种组合减震控制系统的减震效...     

双向偏心结构扭转耦联地震反应的序列最优控制

本文分析了不对称建筑结构平移-扭转耦联振动的动力特性及地震作用下的响应;根据地震动输入结构的过程,推导出一种更为一般的最优控制算法,所获得的控制力表达式同时包括地震响应和地震激励。通过对一非规则四层框架结构的扭转耦联地震反应控制分析表明,该算法不仅能有效地控制结构的平移地震反应,而且更有效地抑制结构的扭转耦联地震反应。     

对称结构在水平地震作用下的扭转效应和抗扭设计探讨

针对水平地震作用下对称结构抗扭设计中存在的问题,分析了对称结构扭转振动的原因,然后分别采用静力和动力方法研究了考虑偶然偏心作用时结构反应的增大效应,比较了这两种方法计算结果的异同,最后结合我国抗震规范提出了适当的结论和改进建议,为对称结构的抗扭设计提供了理论依据。     

不同支撑形式高强钢组合偏心支撑抗震性能研究

耗能梁段作为偏心支撑结构的耗能元件,在大震作用下通过弹塑性变形吸收地震能量,保护主体结构处于弹性受力状态。现行规范基于强度的设计理论,为了保证耗能梁段进入塑性或破坏,梁柱构件需要进行放大内力设计,导致截面过大,而且基于强度的设计方法很难保证结构的整体破坏状态。目前,抗震设计越来越重视基于性能的设计思想,该方法能够评估结构的弹塑性反应。对于高强钢组合偏心支撑,其中耗能梁段和支撑采用Q345钢,框架梁柱采用Q460或者Q690高强度钢材,高强钢不仅带来良好的经济效益,而且能够推广高强钢在抗震设防区的应用。利用基于性能设计方法设计了4种不同形式的高强钢组合偏心支撑钢框架,包括K形、Y形、V形和D形,考虑4层、8层、12层和16层的影响。通过Pushover分析和非线性时程分析评估该结构的抗震性能,研究结果表明:4种形式的高强钢组合偏心支撑钢框架具有类似的抗震性能,在罕遇地震作用下,几乎所有耗能梁段均参与耗能,而且层间侧移与耗能梁段转角沿高度分布较为均匀。其中:D形偏心支撑具有最大的抗侧刚度,但延性较差,而Y形偏心支撑的抗侧刚度最弱,但延性最佳。     

Effect of orthogonal inplane structural elements on inelastic torsional response

The elastic torsional stiffness of a structure has important influence on the seismic response of an asymmetric structure, both in the elastic and inelastic range. For elastic structures it is immaterial whether the stiffness is provided solely by structural elements in planes parallel to the direction of earthquake or by a combination of such elements in parallel and orthogonal planes. The issue of how the relative contribution of structural elements in orthogonal planes affects the torsional response of inelastic structures has been the subject of continuing study. Several researchers have noted that structural elements in orthogonal planes reduce the ductility demands in both the flexible and stiff edge elements parallel to the earthquake. Some have noted that the beneficial effect of structural elements in orthogonal planes is more pronounced when such elements remain elastic. These issues are further examined in this paper through analytical studies on the torsional response of single-storey building models. It is shown that, contrary to the findings of some previous studies, the torsional response of inelastic structures is affected primarily by the total torsional stiffness in the elastic range, and not so much by whether such stiffness is contributed solely by structural elements in parallel planes or by such elements in both parallel and orthogonal planes. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.