非一致地震波动输入下大型钢筋混凝土框架结构-地基体系地震响应规律

为探索非一致地震波动输入对大型钢筋混凝土框架结构地震响应的影响,基于OpenSees软件平台建立二维钢筋混凝土框架结构\|地基动力相互作用有限元模型。将El-Centro地震波按P波波形分别以0°、15°、30°和35°角入射该有限元模型进行计算,对比分析框架柱内力和楼层层间位移的地震响应。研究发现非一致地震波输入方法对于大型钢筋混凝土框架结构建筑动力响应影响明显,随着地震波入射角的增大,钢筋混凝土框架结构底层柱的轴力幅值减小,剪力幅值增大,而弯矩幅值变化较小,楼层层间位移幅值也随之增大。研究结果对于大型钢筋混凝土框架结构抗震设计具有参考意义。     

不同R-μ-T关系对比研究及其在高层混合结构位移需求估计中的应用

本文结合弹塑性反应谱的研究,给出了求解钢框架一钢筋混凝土核心筒混合结构位移需求的基本步骤,并采用不同的R-μ—T关系计算了某15层混合结构的位移需求。结果表明：选取不同模型计算所得的位移需求有一定的偏差,偏差大致在25％以内,其中Newmark＆Hall模型会较大幅高估结构的位移需求。通过比较,本文最终选取吕西林、周定松模型,其估计的位移需求与弹塑性时程分析结果的偏差基本控制在30％以内,可以为工程界接受。对比分析不仅表明了选取该模型的合理性,同时说明弹塑性反应谱法是一种比较有效的估计此类结构位移需求的方法,在混合结构基于性态的抗震设计中具有应用价值。     

钢筋混凝土高层建筑抗震时程分析选波方法比较研究

针对钢筋混凝土高层建筑抗震时程分析输入地震波选择问题,以《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2016）设计谱为目标谱,将满足谱匹配原则的加权调幅选波方法与国内学者建议的其它输入地震波选择方法进行了对比研究。以3栋钢筋混凝土高层建筑（15层、30层和44层）为实例,针对8度罕遇地震作用和Ⅱ类场地条件,将上述方法建议的各7条地震波输入结构进行弹塑性时程分析。以结构最大层间位移角均值沿楼层分布为比较参数。结果表明:加权调幅法可用于钢筋混凝土高层建筑抗震时程分析,可以较好地降低结构地震反应均值的离散性。在8度罕遇地震作用条件下,以不同学者建议选择的地震波为输入,高层建筑时程分析结果仍呈现出较大的不同。     

钢筋混凝土框架结构层间位移角与构件变形关系研究

层间位移角已作为检验建筑结构抗震性能的主要指标之一而被广泛应用。为实现该指标在钢筋混凝土框架结构基于位移的抗震设计中的应用,研究了层间位移角与构件变形之间的关系。首先,采用对部分子结构的弹性理论分析得到了弹性阶段梁变形对层间位移角贡献比例的计算公式。接着,采用对15层钢筋混凝土框架整体结构的非线性地震反应计算结果的统计分析得到了在塑性阶段梁变形对层间位移角的贡献比例回归计算公式。所建立的计算公式反映了梁与柱的相对刚度和强度比例、层闽塑性变形程度的影响。最后,应用该方法进行了一算例分析,计算结果和试验结果比较一致。利用本文提出的计算方法可以方便地把对框架结构的层间位移需求转变为对梁、柱构件的变形要求。     

高层框架结构远场长周期地震响应分析

首先对3条普通地震波和3条远场长周期地震波进行了频谱特性分析,并对比了普通地震波与远场长周期地震波傅里叶幅值谱的不同点;其次采用ABAQUS大型通用有限元软件建立了16层钢筋混凝土框架结构有限元分析模型,并对高层结构的动力特性进行分析。按照弹塑性时程分析的方法,研究高层框架结构在远场长周期地震动作用下的响应,包括楼层剪力、楼层位移和楼层位移角,并与普通地震动作用下的结构响应进行对比,得出远场长周期地震动对高层框架结构的各个响应均大于普通地震动。     

中高层钢筋混凝土异形柱框架结构试验与理论研究

对-1/6比例12层大开间钢筋混凝土异形柱框架结构模型进行了振动台试验，探讨结构的地震反应和破坏形态，采用杆模型编制了钢筋混凝土异形柱框架结构的弹塑性时程分析程序，经比较，计算结果与试验值吻合较好，探讨了肢长肢厚比对该体系结构性能的影响，并提出了相应的设计建议。     

考虑场地类别与设计分组的延性需求谱和弹塑性位移反应谱

非线性反应谱是基于性能的抗震设计理论中亟待解决的基础性课题之一。本文将四种场地类别上的641条地震记录,按我国现行抗震规范设计分组的要求分为12组,对大量具有不同屈服强度系数的单自由度体系作了弹塑性时程分析。研究了结构强度水平、周期、场地类别以及设计分组等因素对延性需求的影响。结果表明,在给定屈服强度水平下结构的延性需求强烈地依赖于场地条件、设计分组等因素。对于短周期结构,延性需求随场地土变软而增大,同类场地随设计分组特征周期增大而增大。通过非线性回归分析,建立了与场地类别、设计分组相对应的延性需求谱μ-ξy-T的计算公式。在此公式的基础上,结合现阶段抗震设计规范构建了弹塑性位移反应谱,可用于结构弹塑性位移需求的简化计算,同时讨论了弹塑性位移反应谱的基本特点。     

考虑我国场地土类型的弹塑性反应谱法在高层混合结构中的应用

弹塑性反应谱法中,强度折减系数、延性系数、周期之间的关系模型（R—μ—T关系）是影响计算结果的一个重要参数。各国学者考虑不同地震动记录、滞回模型、场地土条件、阻尼比等参数,提出了不同的模型,但在场地特征对关系影响上存在不同认识。本文按考虑我国场地土类型的模型,分别进行了某高层混合结构在设防7度、7．5度、8度、8．5度、9度下的弹塑性反应谱计算,得到了一系列结构最大层间位移角,并与增量动力分析（IDA）的结果进行了对比。分析表明,考虑我国场地土类型的高层混合结构弹塑性反应谱计算结果与IDA分析50％均值曲线吻合较好。本文计算结果可为弹塑性反应谱法在复杂高层结构中的应用提供基础。     

延性需求谱在基于性能的抗震设计中的应用

基于性能的抗震设计理论涉及如何简便而合理地确定结构在指定强度地震下的弹塑性位移需求。本文给出了利用延性需求谱求解结构位移需求的一般步骤:借助模态Pushover分析将多自由度体系分解为几个非线性单自由度体系,以考虑各阶振型的影响;利用延性需求谱计算对应模态的等效单自由度体系的延性及位移需求,并以一定方式组合转化为多自由度体系位移需求。最后,通过算例分析表明:利用延性需求谱求解结构位移需求是一种具有一定精度可为工程接受的简便方法,在基于性能的抗震设计中具有较好的应用前景。     

梁铰型屈服RC框架结构地震弹塑性位移增大系数研究

本文通过弹性和弹塑性时程分析,研究了水平地震作用下梁铰型屈服RC框架模型结构的楼层屈服剪力系数、基本自振周期、楼层数3个因素对弹塑性位移增大系数的影响,通过非线性回归分析给出了弹塑性层间位移增大系数经验公式;通过分析滞回耗能沿楼层高度的分布,初步确定了梁铰型屈服RC框架结构的薄弱楼层位置;基于结构损伤分析,讨论了抗震规范中RC框架结构弹塑性层间位移角限值的水准。     

高层房屋建筑深基坑支护承压结构局部抗震性试验分析

为了研究地震时地面运动加速度作用下高层房屋建筑深基坑支护承压结构的局部抗震性能，针对高层房屋建筑深基坑支护承压结构进行局部抗震性试验分析。采用有限元软件对某高层房屋建筑深基坑工程进行分析，构建高层房屋建筑深基坑支护承压结构有限元计算模型。利用地震模拟振动台，分别输入0.4g、0.5g、0.6g的地震时地面运动加速度，测试不同深基坑施工阶段和插入比地下连续墙深基坑支护承压结构的抗震性能，并研究不同地震烈度对深基坑支护承压结构位移的影响。通过振型分解反应谱法，获取高层房屋建筑深基坑支护承压结构位移以及加速度响应，实现高层房屋建筑深基坑支护承压结构局部抗震性能测试。试验结果表明，高层房屋建筑深基坑支护承压结构的抗震稳定性与深基坑开挖深度、插入比和地震烈度有关。其中，深基坑开挖深度和地震烈度与高层房屋建筑深基坑支护承压结构的抗震稳定性成反比，而插入比与高层房屋建筑深基坑支护承压结构的抗震稳定性成正比，且能够有效提高高层房屋建筑深基坑支护承压结构的抗震性能。     

基于ABAQUS高层剪力墙结构的有限元建模及其振动台试验验证

采用ABAQUS建立12层剪力墙结构的有限元模型,利用该结构1/5缩尺模型振动台试验时预留试块的材性试验结果及相似关系,确定相应原型结构材料的性能参数,将试验参数和我国混凝土结构设计规范给出的混凝土单轴受拉/压应力-应变关系曲线相结合,确定ABAQUS模型中混凝土损伤塑性模型所需的应力-应变参数;将试验参数和张劲公式法相结合,确定ABAQUS模型中混凝土损伤塑性模型所需的损伤因子参数。对比有限元分析结果和振动台试验结果,验证参数设置的有效性。ABAQUS有限元分析和振动台试验所得原型结构前三阶振型和自振周期相差很小,说明ABAQUS模型和参数设置能够反映并用于计算实际结构的弹性响应。ABAQUS有限元分析得到的结构损伤情况与试验模型的损伤情况基本一致;结构的顶点加速度曲线和滞回曲线等响应的有限元分析结果与试验结果在多遇地震作用下基本吻合,但由于振动台试验累积损伤的影响,两者的差异随着地震波幅值的增大而逐渐增大;ABAQUS有限元分析得到的位移包络曲线与剪力墙结构弯曲变形的特点相符。以上弹塑性分析结果进一步表明了ABAQUS模型和参数设置能够很好地模拟结构在地震作用下的响应。     

基于位移设计的钢筋混凝土桥墩抗震性能试验研究(Ⅱ):振动台试验

通过模型振动台试验研究了基于位移设计的钢筋混凝土桥墩的抗震性能。以完成的拟静力试验中的桥墩试件为参考原型,利用基于位移抗震设计方法和现行桥梁抗震规范方法设计了4根1:2的钢筋混凝土桥墩试件并进行了模型振动台试验。对小震、中震和大震作用下桥墩试件的破坏形态、加速度和位移反应、位移延性系数和地震总输入能(耗能)等方面进行了比较分析。综合拟静力试验和振动台试验结果,可以认为基于位移设计的钢筋混凝土桥墩能够达到预期的延性抗震要求。     

结构特征及场地类别对复合隔震结构地震反应的影响

对并联复合隔震结构的地震反应性能进行了分析。通过有限元软件模拟并联复合隔震结构试验确定了软件分析所需的一些参数,利用这些参数建立了并联复合隔震结构工程模型,并对其进行了时程分析。结果表明,复合隔震结构的基底剪力和位移在不同结构特征、不同场地类别和不同地震烈度下反应不敏感,说明其在设计与应用时非常有利。     

弹塑性地震反应谱的长周期特性研究

在基于性能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。利用统计分析方法研究了等强度的延性需求谱和等延性的强度折减系数谱的长周期(至5 s)区段的特性,关注的重点是等位移准则和场地条件影响。给出了若干具有工程价值的结论:一是周期介于1.5Tg(地震动特征周期)和2.5 s之间的结构可近似认为等位移准则成立且与场地条件关系不大,这样确定的强度折减系数当位移延性系数小于等于4时结果将是偏于安全的;二是结构周期大于2.5 s后以硬土场地等延性强度折减系数谱或等强度延性需求谱代替软土场地谱求解系统强度需求或延性需求,将会得到偏于安全的结果。     

黄土场地地铁车站振动台试验方案设计与研究

为得到可靠的试验数据,对黄土场地典型断面地铁车站大型振动台试验方案进行设计与研究.根据试验目的和特点,提出黄土场地与地铁车站动力相互作用模型体系相似设计原则,并基于Bockingham的π定理对模型结构进行相似设计;通过室内试验研究模型材料配合比、力学特性及模型制作技术;采用有限元-无限元耦合数值建模方法,分析黄土场地...     

Study on effects of damping in laminated rubber bearings on seismic responses for a ⅛ scale isolated test structure

The effects of damping in various laminated rubber bearings (LRB) on the seismic response of a ?‐scale isolated test structure are investigated by shaking table tests and seismic response analyses. A series of shaking table tests of the structure were performed for a fixed base design and for a base isolation design. Two different types of LRB were used: natural rubber bearings (NRB) and lead rubber bearings (LLRB). Three different designs for the LLRB were tested; each design had a different diameter of lead plug, and thus, different damping values. Artificial time histories of peak ground acceleration 0.4g were used in both the tests and the analyses. In both shaking table tests and analyses, as expected, the acceleration responses of the seismically isolated test structure were considerably reduced. However, the shear displacement at the isolators was increased. To reduce the shear displacement in the isolators, the diameter of the lead plug in the LLRB had to be enlarged to increase isolator damping by more than 24%. This caused the isolator stiffness to increase, and resulted in amplifying the floor acceleration response spectra of the isolated test structure in the higher frequency ranges with a monotonic reduction of isolator shear displacement. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.     

Probabilistic estimation of maximum inelastic displacement demands for performance‐based design

A probabilistic approach to estimate maximum inelastic displacement demands of single‐degree‐of‐freedom (SDOF) systems is presented. By making use of the probability of exceedance of maximum inelastic displacement demands for given maximum elastic spectral displacement and the mean annual frequency of exceedance of elastic spectral ordinates, a simplified procedure is proposed to estimate mean annual frequencies of exceedance of maximum inelastic displacement demands. Simplifying assumptions are thoroughly examined and discussed. Using readily available elastic seismic hazard curves the procedure can be used to compute maximum inelastic displacement seismic hazard curves and uniform hazard spectra of maximum inelastic displacement demands. The resulting maximum inelastic displacement demand spectra provide a more rational way of establishing seismic demands for new and existing structures when performance‐based approaches are used. The proposed procedure is illustrated for elastoplastic SDOF systems having known‐lateral strength located in a region of high seismicity in California. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

土-桩-钢结构-TLD系统振动台模型试验研究

通过系列振动台模型试验,研究土-结构相互作用对结构TLD减震控制影响。文中首先提出试验模型设计中应考虑的几个主要问题及解决方法,然后介绍土-桩基础-钢结构-TLD相互作用体系的试验成果,分析TLD的减震效果,最后与刚性地基上钢结构TLD减震试验结果相比较,揭示土-结构相互作用对TLD减震效率的影响特点。试验结果表明:土-结构相互作用使得TLD减震效率降低,这一削减作用受到输入地震动的频谱特性和强度的影响。因此,对于建在土层场地上的结构进行TLD减震设计时,应充分重视工程场地条件和地震动特性等实际情况。     

Kinematic soil-structure interaction effects on maximum inelastic displacement demands of SDOF systems

This paper presents a statistical study of the kinematic soil-foundation-structure interaction effects on the maximum inelastic deformation demands of structures. Discussed here is the inelastic displacement ratio defined as the maximum inelastic displacement demands of structures subjected to foundation input motions divide by those of structures subjected to free-field ground motions. The displacement ratio is computed for a wide period range of elasto-plastic single-degree-of-freedom (SDOF) systems with various levels of lateral strength ratios and with different sizes of foundations. Seventy-two earthquake ground motions recorded on firm soil with average shear wave velocities between 180 m/s and 360 m/s are adopted. The effects of period of vibration, level of lateral yielding strength and dimension of foundations are investigated. The results show that kinematic interaction will reduce the maximum inelastic displacement demands of structures, especially for systems with short periods of vibration, and the larger the foundation size the smaller the maximum inelastic displacement becomes. In addition, the inelastic displacement ratio is nearly not affected by the strength ratio of structures for systems with periods of vibration greater than about 0.3 s and with strength ratios smaller than about 3.0. Expressions obtained from nonlinear regression analyses are also proposed for estimating the effects of kinematic soil-foundation-structure interaction from the maximum deformation demand of the inelastic system subjected to free-field ground motions.