高层建筑桁架转换层地震反应线性分析方法研究

为探究高层建筑桁架转换层地震作用下的动力反应情况,采用SAP2000程序中平面壳单元和杆系单元对高层建筑桁架转换层进行有限元建模,采用模态分析法和地震反应谱分析法对高层建筑桁架转换层结构进行地震反应分析,结果表明:高层建筑中桁架转换层前8阶振型对自振周期影响较大,分析高层建筑桁架转换层地震作用反应时,主要采用前8阶振型振型,且桁架转换层及其上、下层间容易出现层间位移角突变现象,桁架转换层极易发生位移集中,是高层建筑的脆弱部分,应加强高层建筑桁架转换层设计,提升建筑安全性。     

膜型网壳结构抗震性能研究

本文采用子空间迭代法分析了单层膜型网壳结构的自振特性;推导了大跨空间结构几何非线性地震响应时程分析的计算过程,编制相应的计算程序,用振型分解反应谱法与时程法进行了结构地震响应特性分析。研究表明:膜型网壳结构的抗震性能比较好;用反应谱法分析时,水平地震作用下截断振型取15、竖向地震作用下取60可满足工程设计要求;用反应谱法计算结构竖向地震响应是安全可靠的,但进行水平地震响应分析时,最终还需用时程法进行验算。     

大跨度钢桁架转换结构振动台试验研究

以某带高位大跨钢桁架转换结构高层建筑为工程背景,进行了1/25缩尺比例的模型振动台试验,通过粘贴在钢桁架杆件上的应变片,测试了输入不同加速度峰值地震波作用下钢桁架的地震响应。在加速度峰值0.9g地震波作用下,两端支承钢桁架筒体剪力墙才出现裂缝,表明连接部位剪力墙受力性能较好;人工波作用下结构的地震响应最大,层地震作用力在钢桁架转换结构层有突变;试验中随模型结构裂缝发展和抗侧刚度衰减,层地震作用力分布发生变化,其中钢桁架转换结构层承担地震力相对减小,钢桁架应变反应也相对趋缓;钢桁架两端杆件受力较大,表明支承剪力墙对钢桁架的约束作用较大。     

大跨度张弦桁架竖向地震反应分析

在张弦桁架优化设计及约束条件影响分析基础上，建立了60m、80m、100m、125m、150m跨度模型，采用振型分解反应谱法和时程分析方法对竖向地震作用进行分析，得到了小震、大震作用下结构最大动内力系数及动内力分布规律，并对大震时结构挠度与拉索是否会松弛进行了分析，用反应谱法与时程法得到的结果基本一致。本计算结果可供张弦桁架设计参考。     

带加强层高层建筑结构地震作用的简化算法

采用振型分解反应谱法计算带加强层的高层、超高层建筑的地震作用时,通常需要考虑高阶振型的影响,于此类周期比较长、高阶振型影响显著的结构,往往需要考虑较多的振型,计算过程较为复杂.通过对带加强层高层建筑结构在侧向荷载作用下的受力和变形特点进行分析发现带加强层高层建筑结构在侧向荷载作用下内筒及外柱等构件的变形及内力在加强层处...     

基于ETABS的钢筋混凝土框架与楼梯共同工作性能分析

本文利用大型结构分析软件ETABS设计了4种包含和不包含楼梯的钢筋混凝土框架计算模型,分别采用底部剪力法、反应谱法和时程分析法对各模型进行了弹性阶段地震反应特性对比计算分析.结果显示:楼梯参与结构整体计算后,结构出现抗侧刚度明显增加、结构扭转振动显著、梯间框架柱剪力突变等现象;建议结构设计时采用包含楼梯的层间结构计算模型(M-4),使用振型分解反应谱法进行结构抗震分析计算.     

装设粘弹性阻尼器钢筋混凝土结构抗震实用分析

为了设计装设粘弹性阻尼器受控结构、推进此项技术的工程应用,分别利用粘弹性阻尼器的复刚度模型和有限元模型,编制了振型分解反应谱程序和弹性时程分析程序,并对一装设粘弹性阻尼器的16层钢筋混凝土结构和相应原结构在多遇地震下的响应进行了分析。     

海上风电工程基础结构抗震性能研究

为了探讨海上风电工程基础与结构体系的抗震性能,采用ANSYS程序建立了三种基础型式的风电塔架结构数值模型,先采用振型分解反应谱法计算了结构的地震响应,进而分别将传统地震动和最不利地震动作为输入地震动,分析了三种基础结构体系的最大地震响应。结果显示:风电结构属典型的长周期结构,基础型式对结构的振动周期影响明显,单立柱桩式结构振动周期最长,八桩承台结构振动周期最短。地震作用下,单立柱桩结构的顶端位移响应也最大;振型反应谱法与传统地震动作用下结构的响应满足现行建筑抗震规范的要求,但最不利地震作用下结构的位移响应偏大,不满足规范对位移的相关规定;组合三桩结构底部基础与结构连接处是应力集中区。海上风电工程结构抗震设计的重要性应引起充分重视。     

考虑土-结构相互作用的西安钟楼地震反应分析

为探讨土-结构相互作用对西安钟楼地震反应的影响,建立了钟楼上部木结构-台基-地基三维有限元模型,基于粘-弹性人工边界条件,利用振型分解反应谱法进行了地震反应分析。结果表明,考虑相互作用木结构2层相对位移反应增大了2.12倍,台基相对于地面间的相对位移增大了44%。因此,在对钟楼结构进行地震反应分析时必须考虑土-结构相互作用。     

基于能量被动耗能结构抗震设计方法的研究

将结构前两阶振型各自等效为单自由度,采用模态pushover分析确定各等效单自由度的屈服强度系数和延性系数,然后由反应谱计算各阶振型耗散能量需求,利用各振型能量分布曲线,求得各层耗散能量需求,叠加得到各层地震总能量需求,据此确定耗能装置的类型及设计参数.运用该方法对9层钢框架进行了设计,并通过非线性动力分析进行了验证,结果表明该方法精确度符合实际工程需求.     

竖向地震下双塔连体建筑的分析和设计

首先输入多条实际竖向地震记录,用时程分析考察了塔楼高度和连体跨度不同的多个算例。然后将其抽象成塔楼和连体桁架组成的双自由度体系,运用频域分析方法,得到竖向地震作用的变化规律：11随着桁架对塔楼频率比增加,连体地震放大作用越明显;2）当连体对塔楼质量比较小且两者频率比相近1,连体地震反应进一步加强。现行抗震规范的重力系数法提出的大跨度结构竖向地震的实用计算公式对于本文研究结构并不完全适用。提出考虑塔楼和桁架协同地震作用的实用算式,并对一个超高层工程实例进行竖向地震作用分析,与时程分析结果吻合较好。     

错位转换层位置对高层建筑竖向构件受力性能影响的研究

作为一种新型转换层结构——错位转换层结构,其竖向位置的移动对高层结构在水平地震作用下竖向构件受力性能有何影响目前尚未见文献报道。采用有限元程序对高层带错位转换层结构进行了水平地震作用下的时程反应和反应谱分析．分析了上部转换层和下部转换层相对位置保持不变的情况下．整体改变错位转换层位置对结构地震作用、剪力及竖向构件内力的影响。分析研究发现。错位转换层整体位置的竖向移动对结构整体剪力、上部转换层下承托墙肢内力、上部转换层框支剪力墙内力影响不大．但对落地剪力墙、上部转换层下框支柱和下部转换层梁托柱内力有较大影响。     

带黏滞阻尼器SRC框支剪力墙结构消能减震分析

针对某型钢混凝土框支剪力墙高层建筑结构高宽比过大、竖向刚度不规则等问题,采用耗能减震技术,在转换层与避难层处设置黏滞阻尼器,采用ETABS进行非线性动力时程分析,研究黏滞阻尼器对型钢混凝土框支剪力墙结构的地震和风荷载控制作用,提高型钢混凝土转换构件的抗震性能。研究结果表明,在不同地震动作用下黏滞阻尼器均能有效地降低型钢混凝土框支剪力墙结构的地震响应,结构峰值位移和最大层间位移角的减幅分别介于3%～45%和2%～43%,而黏滞阻尼器耗散总输入能量比例最高达73.65%;在风荷载时程作用下,结构各控制楼层的峰值位移减幅介于1%～11%之间。     

Uniform reliability safety format for seismic design of reinforced concrete structures

A safety format is proposed for the flexural design of reinforced concrete members for the combination of seismic and gravity loads, with load and resistance factors which depend on member type, on the value of the target theoretical probability of failure and on the ratio of the load effect due to gravity loads to that due to the nominal value of the seismic action, both obtained by elastic analysis. Safety factors are computed through an advanced Level II reliability procedure, using a limit state inequality between the member rotation ductility supply under monotonic loading and the peak rotation ductility and cyclic energy dissipation demands. Uncertainties considered are: for resistance, the uncertainty of failure under imposed cyclic deformations, and for action, the maximum peak ductility and energy dissipation demands in the structure's lifetime, as obtained through a series of non-linear dynamic analyses of multistorey buildings in 3D. using as input ensembles of bidirectional acceleration time-histories which describe probabilistically the extreme bidirectional seismic action in the structure's lifetime. Computed load and resistance factors are practically independent of the load-effects ratio. The load factor on the seismic action is found to be independent of member type and to increase with the theoretical probability of failure much faster than the elastic spectral value at the structure's fundamental period with probability of exceedance in the structure's lifetime. Simple rules for the dependence of the resistance modification factors on the theoretical failure probability are also derived. As for the computed values of the load factors the moment due to gravity loads is negligible in comparison to the factored seismic moment, a simplified safety checking inequality between the design flexural capacity and a reduced seismic moment is proposed, in which the ratio of the resistance to the load factor plays the role of a force reduction or effective behaviour factor for the member.     

钢框架-混凝土抗侧力结构的抗震性能研究

在双重抗侧力结构体系中,地震作用主要由支撑框架或剪力墙等抗侧力结构承受,框架则主要承受竖向荷载,但是对框架的水平抗力也有具体要求。我国规范和美国规范对钢框架-剪力墙结构中框架应该承担的剪力有不同的规定,并且给出相应的抗震校核方法。此外,人们需要了解在混合结构中减少柱的数量对结构抗震性能的影响。为此,本文进行了2种钢-混凝土混合结构地震响应的有限元分析,并且考虑了柱距的变化,得到了轴压比的变化规律,对由两国抗震校核方法的计算结果进行了对比,提出了相关的设计建议。     

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。     

钢混凝土管柱-钢桁架竖向混合结构抗震性能试验研究

工业建筑结构体系取决于生产工艺及使用要求,生产工艺的复杂性往往导致复杂的结构形式。为了满足工艺要求,形成了一类钢筋混凝土管柱-钢桁架竖向混合结构。为了研究其抗震性能,选取一实际结构,取1/4子结构,模拟边界条件,按1/8缩尺比制作模型。对模型进行动力特性测试,选择El Centro波(1940 NS)对模型进行拟动力试验,再进行拟静力试验,试验得到了该结构的动力特性参数及在地震作用下的动力反应。分析了结构自振频率及阻尼比变化,变形性能,滞回性能和破坏模式等;在试验基础上,给出了结构水平承载力的计算公式,为建立该类结构的抗震设计方法提供依据。     

考虑SSI效应的设圈梁构造柱农村民居振动台试验研究

将参数化建模的方法引入减震结构的分析与设计中,通过预设目标和迭代优化计算,以天水市某高层住宅消能减震结构为例,寻找最优的阻尼器布置方案。为评估和验证该消能减震结构的抗震性能,分别采用Perform 3D和ETABS等软件分析结构在多遇和罕遇地震作用下的结构响应,分析结果表明：小震作用下,消能减震结构的楼层位移、层间位移角、楼层弯矩及楼层剪力均减小6.5%以上,达到了设计要求;大震作用下,结构框架柱、框架梁、剪力墙和阻尼器能够满足既定的性能要求,层间位移角满足规范限值,能够达到“大震不倒”的设计目标,研究结果为实际工程预设减震目标和阻尼器优化布置提供参考。     

Approximate modal decomposition of inelastic dynamic responses of wall buildings

Two approximate methods for decomposing complicated inelastic dynamic responses of wall buildings into simple modal responses are presented. Both methods are based on the equivalent linear concept, where a non‐linear structure is represented by a set of equivalent linear models. One linear model is used for representing only one vibration mode of the non‐linear structure, and its equivalent linear parameters are identified from the inelastic response time histories by using a numerical optimizer. Several theoretical relations essential for the modal decomposition are derived under the framework of complex modal analysis. Various numerical examinations have been carried out to check the validity of the proposed modal decomposition methods, and the results are quite satisfactory in all cases. Fluctuating bending moment and shear at any location along the wall height contributed by each individual vibration mode can be obtained. Modal contributions to shear and flexural strength demands, as well as the corresponding modal properties, under various seismic loading conditions can also be identified and examined in detail. Furthermore, the effects of higher vibration modes on seismic demands of wall buildings are investigated by using the modal decomposition methods. Several new insights into the complicated inelastic dynamics of multi‐story wall buildings are presented. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

Sliding response of gravity dams including vertical seismic accelerations

Seismic safety assessment of gravity dams has become a major concern in many regions of the world while the effects of vertical seismic accelerations on the response of structures remain poorly understood. This paper first investigates the effect of including vertical accelerations in the sliding response analysis of gravity dams subjected to a range of historical ground motion records separated in two groups according to their source-to-site distance. Analyses showed that the incidence of vertical accelerations on the sliding response of gravity dams is significantly higher for near-source records than for farsource records. The pseudo-static 30% load combination rule, commonly used in practice to account for the non-simultaneous occurrence of the peak horizontal and vertical accelerations, yielded good approximations of the minimum safety factors against sliding computed from time-history analyses. A method for empirically estimating the vertical response spectra based on horizontal spectra, accounting for the difference in frequency content and amplitudes between the two components is investigated. Results from analyses using spectrum compatible horizontal and vertical synthetic records also approximated well the sliding response of a gravity dam subjected to series of simultaneous horizontal and vertical historical earthquake records.