木结构节点摩擦耗能及抗震研究

对木结构节点建立了等效摩擦阻尼系统,依据能量等效原理将榫卯节点干摩擦耗散的能量等效为阻尼力做功,推导了节点关于干摩擦耗能的等效阻尼系数,以应用比较广泛的燕尾榫为例,通过有限元模拟得到了等效阻尼系数的大小。通过建立木框架结构,并在榫卯节点处引入MATRIX27单元模拟榫卯之间的干摩擦阻尼,选取兰州波和El Centro波,分别在结构考虑摩擦阻尼和不考虑摩擦阻尼的情况下进行了罕遇地震作用下的时程对比分析,引入无量纲的减震系数β来表示减震效果,得到榫卯节点在考虑摩擦阻尼的情况下,其节点位移和相对位移将会减小,而且荷载越大,减震效果越明显,说明榫卯节点的摩擦滑移在地震作用下具有较好的减震作用。     

室内管道系统抗震研究综述

根据最新震害统计资料发现,非结构构件在地震中造成的经济损失远大于结构构件。非结构构件按照地震反应特征可分为位移敏感型构件和加速度敏感型构件。其中,位移敏感型构件的破坏多受层间位移角控制,主要采用拟静力试验进行研究;加速度敏感型构件的破坏多受楼面加速度的控制,主要采用振动台试验进行研究。室内管道系统是非结构构件的重要组成部分,室内管道系统中的立管和水平管分别属于位移敏感型和加速度敏感型构件。本文系统地论述了近年来国内外学者开展的关于室内管道系统的抗震研究工作,并对室内管道系统下一步的研究工作提出了建议。     

SMA绞线-叠层橡胶复合支座振动台试验研究

对一组SMA绞线-叠层橡胶复合支座进行了振动台试验。根据试验结果比较分析了SMA绞线-叠层橡胶复合支座与普通叠层橡胶支座的隔震性能,着重分析了位移幅值对支座工作性能基本参数如等效水平刚度、最大恢复力、单位循环耗能和等效阻尼比的影响以及这些参数的变化规律。从而证明了在罕遇地震作用下发生较大水平位移幅值时,SMA绞线-叠层橡胶复合支座比普通叠层橡胶支座可提供更大的恢复力和阻尼,更有利于阻隔地震对上部结构的作用和强震作用后上部结构的自动复位。     

2021年2月13日日本福岛县地震中脉冲型地震动对结构动态响应的影响

2021年2月13日,日本福岛县近海发生M7.3级强地震及多次余震。根据台站地震动数据,从地震地面运动特征,框架结构震害特征以及有无速度脉冲地震动下框架结构的动力响应等方面对此次地震震害进行了初步探究。结果表明:此次福岛近海地震有比较明显的速度脉冲特征,地震动的加速度反应谱卓越周期较低,速度频谱却以低频成分为主。在速度脉冲型地震作用下,结构层间位移角和楼层剪力远大于非速度脉冲地震动,是此次地震中非结构构件发生破坏的主要原因。     

基于位移的抗震设计方法中的等效阻尼模型的研究

对基于位移的抗震设计方法单自由度体系弹塑性位移计算的等效线性化方法中的等效阻尼模型进行研究.在统计分析的基础上,提出了考虑场地类别和设计地震分组的等效阻尼比公式,并与不同阻尼比公式进行了比较.对不同等效线性化方法的计算误差进行了统计分析,结果表明,本文建议的公式在预测单自由度体系位移反应方面与动力弹塑性分析结果在统计意义上吻合得最好.     

三峡升船机塔柱结构抗震试验研究

通过在大型三向六自由度振动台进行三峡升船机塔柱结构的抗震试验,并辅助以动力计算分析研究,确定了升船机塔柱结构的固有频率,振型及阻尼比等动力特性,得到了升船机塔柱结构沿主轴方向的设计地震作用下的动力反应,评价三峡升船机塔柱结构的抗震安全性。对影响机房设备安全运行的各塔柱顶部最大地震相对位移进行论证。     

近断层地震作用下多层RC框架火灾后抗震性能分析

为研究近断层地震动特性对火灾后多层RC框架抗震性能的影响,以火灾后某多层RC框架结构为研究对象,结合火灾后现场材料的检测与鉴定报告,开展了结构火灾前后在近场有脉冲和无脉冲地震作用下的结构动力弹塑性时程分析,对比分析了近场有脉冲和无脉冲地震动特性对火灾前后RC框架结构整体的抗震性能的影响。研究结果表明:火灾后,整体结构地震响应明显大于火灾前,火灾后结构底层层间位移角在脉冲型地震和无脉冲地震作用下分别达到火灾前的1.44和1.54倍;近场脉冲型地震作用下结构响应明显大于无脉冲地震,罕遇地震作用下,近场脉冲型地震工况下的底部层间位移角相较于无脉冲地震工况增加了96.0%,火灾后更是增加了118.0%。研究成果可为多层RC框架火灾后安全性评估和加固设计提供参考。     

黄土地区震害预测研究的新进展

我国黄土以西北地区最为发育,其面积达63.5万平方公里,素有“西北黄土高原”之称。黄土在地震作用下具有特别敏感的效应,其震害也比别的地区更为严重。我们结合城市地震小区划工作,在黄土场地进行现场和室内的动力特性的测试和实验研究,并利用黄土显微结构对其震害现象做了初步分析。     

基于增量动力法的剪力墙结构地震易损性分析

地震易损性分析是评估结构地震灾害损失的关键。应用PKPM软件设计了不同设防烈度的6个16层剪力墙结构。应用增量动力法求得各结构在不同罕遇烈度地震作用下的最大层间位移角,回归分析给出了最大层间位移角与地震作用加速度峰值的关系式。以最大层间位移角为整体性能指标,进行结构地震易损性分析,给出了结构地震失效概率关于地震作用加速度峰值的计算公式。计算得到了不同设防烈度剪力墙结构在罕遇地震作用下的震害矩阵,为评估框架-剪力墙结构的地震灾害损失,提供了基础数据。     

漾濞6.4级地震受损穿斗木结构农房振动台试验

2021年5月21日大理漾濞6.4级地震中大量传统穿斗木结构农房遭到破坏。首先对灾区大量现役的传统穿斗木结构土墙围护房屋进行建筑结构概述，然后利用已有的二层穿斗式木结构模型，采用黏弹性阻尼器加固木构架榫卯节点，通过输入此次地震中漾濞台(距震中7.9 km)记录到的EW向地震波开展振动台试验，最后，结合农房实际震害，在分析试验结果基础上归纳总结房屋震害规律和加固效果。研究结果表明：木结构模型能较好地反映漾濞地区该类房屋在地震中的振动特性，模型各层刚度和阻尼呈竖向不规则分布，木构架横向整体性高于纵向，层间耗能纵向以二层为主，横向比较均匀。无阻尼模型整体加速度放大系数在0.92～1.43之间，位移响应在输入地震动不大时以剪切变形为主，高烈度输入时弯曲变形增加，模型在加载过程中基本完整，满足大震不倒的要求。阻尼器可为榫卯节点提供附加刚度和阻尼，安装阻尼器后模型各层耗能能力增强，测点位移响应峰值明显减小，试验范围内，输入地震动越大，层间位移角降低越显著。     

地震作用下夯土城墙动力响应分析——以山丹明长城为例

2022年1月8日门源M6.9地震造成山丹明长城局部破坏。为研究此次地震作用下夯土城墙的动力响应与破坏特征,基于地震现场考察结果,采用振幅等效处理后的记录地震波为输入地震动,开展双向地震荷载作用下夯土城墙的动力响应数值分析,研究不同位置测点的最大位移、峰值加速度与墙体应力分布特征,探讨地震导致夯土城墙破坏的主要内因。研究结果表明：双向地震荷载作用下,墙体位移和峰值加速度(PGA)随着高度的增加逐渐增加,但距墙体底部0.5 m高度范围内PGA放大效应不明显,最大位移、加速度均出现在墙体顶部裂缝位置处;水平地震荷载作用下墙体的地震动响应更为显著;墙体的最大主应力、最大剪应力均出现在有裂缝处的底端掏蚀悬空部位,墙体裂缝、夯筑搭接、掏蚀悬空处应力集中明显;裂缝对夯土城墙的地震动放大效应在一定高度范围内表现为弱化作用,但随高度增加逐渐过渡为强化作用;裂缝可显著增强墙体顶部地震动响应,可能是本次地震诱发城墙破坏的主要内因。研究成果可为古城墙遗址的加固修缮提供科学指导。     

单围柱重檐攒尖木结构动力特性试验及地震响应分析

为研究单围柱重檐攒尖木结构的动力特性及地震响应,以西安兴庆宫五龙坛木结构建筑为例,对其进行原位动力试验,采用峰值拾取法与随机子空间法,分析了结构的前6阶自振频率、空间振型及阻尼比。考虑单围柱、榫卯连接、斗栱铺作、抹角梁架空间构造的特征,建立了单围柱重檐攒尖木结构有限元分析模型,计算得到结构的前6阶频率、振型及五龙坛原位试验结果吻合较好。结果表明：单围柱重檐攒尖木结构一阶自振频率在1.924～1.975 Hz之间,二阶自振频率在2.146～2.15 Hz之间,一、二阶振型分别为南北平动与东西平动;三阶自振频率在2.775～2.841 Hz之间,振型为扭转振动。输入不同幅值的El Centro波、Taft波及兰州波地震激励,在罕遇地震作用下底层最大层间位移角为1/83,童柱层最大层间位移角为1/87。     

地震动相干效应对高墩大跨铁路桥梁的动力响应影响

地震动相干效应会导致桥梁结构的动力响应有别于一致激励。为了研究相干效应对高墩大跨桥梁这种重要构筑物动力响应的影响,以西部某高墩大跨连续刚构铁路桥实际工程为研究对象,利用相位差谱人工地震波合成技术,建立了考虑相干效应的高墩大跨桥梁数值分析模型。对比分析了纵向和横向地震激励下,部分相干效应对结构动力响应的影响,并与一致激励的情况进行了对比,研究了不同工况下主梁和桥墩内力响应的变化规律。结果表明:纵向激励下,部分相干效应对连续刚构桥高墩影响明显,其弯矩、剪力和相对位移均为最大值,墩高对其非常敏感,且会增大该桥伸缩缝位移响应;横向激励下,部分相干效应对连续梁桥体系的桥墩剪力、弯矩和位移响应有明显放大作用。     

平面P、SV和Rayleigh波入射下沉积河谷地震响应IBEM宽频模拟

沉积河谷对地震波的高频散射规律尚不明确。采用一种高精度间接边界元法(IBEM)用于沉积河谷对平面P、SV和Rayleigh波的二维散射宽频求解分析。数值结果表明:IBEM可高效精确地模拟地震波的宽频散射;中低频段(无量纲频率η5.0),河谷地形对地震波的放大效应显著;高频波段(η10.0),河谷放大效应减弱甚至出现缩幅效应。随河谷深度增加,位移放大频段的带宽逐渐减小,第一峰值频率降低,且在低频段频谱曲线振荡剧烈。阻尼比对沉积河谷地表位移幅值具有显著影响,尤其是在高频段衰减作用明显。实际沉积河谷场地地震反应分析,需充分考虑波型、入射波频率和角度、河谷深宽比等因素,以更科学地进行震害解释和地震安全性评价。     

近场地震下竖向刚度不同的混合结构动力性能分析

近场地震的动力特性明显不同于远场地震,因此有必要对结构在近场地震作用下的动力性能展开研究。以上部钢结构-下部混凝土结构这类竖向刚度不同的加层混合结构为研究对象,对其在近场脉冲型地震、近场无脉冲型地震及远场地震作用下的动力响应进行研究。结果表明:在多遇、设防、罕遇地震作用下,近场脉冲型地震会使结构的层间位移角、层间剪力、加速度等动力响应均放大并出现超限的情况,而且都比罕遇地震作用下结构的响应增大更明显;在进行近场区加层混合框架结构的设计和建设时,近场脉冲效应会使结构存在不满足规范的情况,有必要对竖向刚度不同的加层混合结构在近场区的适用性进行深入研究。     

中国古代木构建筑抗震机理及抗震加固效果的试验研究

为探究中国古代大木作(带有斗栱的木构建筑)结构抗震机理和抗震加固的有效方法，对缩尺比为1／3．52二等材宫殿当心间模型在同样条件下分别进行了模拟地震动的振动台试验研究，测试了模型结构加速度、速度和位移的动力时程响应；模型结构的自震频率和阻尼比。结果表明，古代大木作结构的抗震机理主要表现为两个方面：(i)因柱根滑移而隔震;(ii)斗栱以及普柏枋因弹塑性变形和摩擦滑移消耗掉大量地震能以致结构减轻了震害。     

饱和砂土中箱型隧道的地震反应分析

饱和砂土地基在地震作用下存在液化的潜在危险,液化引起的地基失效可能会导致地下结构的严重震害。以Opensees作为计算平台,对饱和砂土中带中柱箱型隧道的地震反应进行输入不同幅值地震动时的动力数值计算,研究场地和结构的加速度反应及其频谱特性、场地的永久变形、隧道的震后位移以及隧道的内力分布。计算结果表明,饱和砂土中箱型隧道的地震附加内力仍受周围土体的相对位移控制,此外在震后隧道可能会产生侧移和上浮的永久位移,并且可能存在残余内力。     

隔震结构改进等效线性化设计方法研究

采用现有10种等效周期及等效阻尼比计算公式配合中国《建筑抗震设计规范》(简称《抗规》)加速度谱的等效线性化方法,对100个隔震模型进行位移估算。发现难以取得高精度的位移估算结果。基于此,提出等效周期和等效阻尼比的改进计算方法,用于《抗规》加速度谱进行隔震结构等效线性化设计,并讨论了地震强度、特征周期以及地震动特性对改进方法的位移估算精度的影响。结果表明:地震强度、特征周期以及地震动特性对改进方法的位移估算精度均有一定影响,但绝大部分位移估算精度能够控制在±20%内,并且大部分可控制在±10%内。     

隧道结构地震反应分析研究现状

简要介绍了隧道结构的震害现象,总结了隧道结构的震害机理、震害的影响因素、地震反应计算方法中的反应位移法和隧道结构振动台试验等4个方面的研究进展。在对当前研究成果评述的基础上指出了当前研究中的一些问题,并对隧道结构抗震研究的重点问题进行了总结归纳,包括地震动输入的确定、结构抗震计算方法、特殊地质环境下隧道的动力特性、隧道结构地震破坏的准则与评价指标、隧道结构抗震反应分析模型、振动台试验的可靠性等。这些工作可以为从事这一领域研究和设计工作的有关人员提供一定的参考。     

液化场地桥梁群桩基抗震分析简化方法

基于已完成的液化场地土—桩—桥梁结构地震相互作用振动台试验,利用两步法、等效单桩法,建立了液化场地群桩基础抗震分析的动力非线性文克尔地基梁模型。该模型考虑了桩—土相互作用的影响。首先,按照等刚度原则将群桩简化为等效单桩;其次,选用弹簧元件和阻尼原件并联的宏单元模拟桩—土动力相互作用;然后,计算地震作用下自由场地的土体位移和孔压比;最后,将地震作用下自由场地土体位移和孔压比作为模型的外部激励,计算桩的动力反应规律。将简化方法计算结果与液化场地桥梁桩基振动台试验结果进行对比发现,两者吻合较好,验证了简化方法的正确性。