嘉峪关光化楼残损变形现状及抗震性能分析

中国木结构建筑是我国宝贵的物质文化遗产和文化瑰宝，具有悠久的文化历史。以嘉峪关光化楼为依托，对光化楼进行实地调研，分析光化楼主要残损变形。采用ANSYS软件建立考虑光化楼残损变形的三维有限元精细模型，并进行模态分析与时程分析。研究结果表明，光化楼主要残损变形为油饰脱落、墙体剥蚀开裂、柱偏移等，极个别柱产生较大偏移；光化楼刚度相对稳定，前20阶振型自振频率均在10Hz以内；光化楼动力放大系数与层间位移角均较小，仍具有良好的抗震减震性能。     

故宫雨花阁动力特性及地震响应分析

为研究古建筑木结构的动力特性以及抗震性能,获取建筑自身以及内部文物保护的参考依据,以故宫雨花阁为分析对象,进行环境微振动测试,并利用软件SAP2000建立结构有限元模型。经现场测试以及模态分析,得到了雨花阁的主要频率和振型;并通过输入不同地震波（加速度峰值0.4g）,获得了典型节点的地震响应曲线和各层动力放大系数。结果表明:雨花阁的一阶和二阶频率为1.34Hz和1.44Hz,振动形式为两个水平方向平动,与场地的卓越周期1.5Hz较为接近;在8度罕遇地震作用下,结构产生的地震响应较剧烈;顶层南北向的动力放大系数平均可达到2.7,因此内部文物须采取更高标准的加固措施。     

土层场地的放大作用随深度的变化规律研究——以金银岛岩土台阵为例

为了探究土层场地放大作用的机制,利用金银岛岩土台阵在四次地震中记录的26组弱震动的三分量加速度时程,采用考虑上行波场与下行波场相消干涉作用的传统谱比法,研究了土层场地的放大作用随深度的变化规律.结果表明：（1）地震波从基岩传播到土层中时,土层的多个振型被激励,放大作用随深度的变化是按照不同振型的特征而有规律地变化.自下而上直至地表,一阶振型的场地放大作用是逐渐增大的;二阶振型的场地放大作用经历了逐渐减小和逐渐增大两个过程;三阶振型的场地放大作用经历了逐渐增大、逐渐减小和逐渐增大三个过程;四阶振型的场地放大作用经历了逐渐减小、逐渐增大、逐渐减小和逐渐增大四个过程;更高阶振型的场地放大作用可以据此类推.（2）四次地震中同一振型的NS和EW两个水平分量的自振频率相差很小;二阶到六阶5个振型与一阶振型的自振频率之比小于相应的理论模型之比.（3）四次地震中均存在一些高阶振型的放大系数大于其一阶振型相应分量的放大系数的现象.目前的场地反应分析中,往往将最大放大系数对应的频率作为场地的卓越频率,这么做的结果,很有可能将不同振型的自振频率作为场地的卓越频率,导致同一地震中不同水平分量的卓越频率相差较大,或者在不同地震中同一水平分量的卓越频率差别较大,难以描述场地的固有特性;而按照不同振型分析场地放大作用的特征,可以从本质上揭示场地的固有特性.     

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。     

多室连续曲线箱梁剪滞效应地震反应分析

采用三维有限元数值仿真技术对曲线箱梁进行模态分析和地震动作用下时程分析以探讨多室连续曲线箱梁自振特性和剪力滞效应。分别建立单箱单室和单箱双室多跨连续梁空间板壳有限元模型,研究箱室数和曲率角对曲线箱梁自振频率的影响,在此基础上,对单箱双室连续曲线箱梁输入天津波以分析剪滞系数沿纵、横向分布规律。结果表明:箱室数和曲率角对自振频率影响较大,前5阶自振频率随着箱室数增加在增大,随着曲率角增加,自振频率一直在减小,且不同模型的结构前3阶振型特征各不相同;受地震动激励,多室箱梁翼板剪力滞效应显著,沿横向,剪滞系数在顶板与腹板交界处形成峰值,剪滞系数高达2.505,沿纵向,中间支座截面剪力滞效应较跨中截面严重;通过定义宽径比为主要变量,采用最小二乘法对剪滞系数进行回归分析,提出计算剪滞系数峰值的经验公式,与有限元误差不足2%,满足精度要求;     

聊城光岳楼动力特性及地震响应分析

光岳楼位于山东省聊城市古城中央,始建于1374年,为国家重点文物保护单位。对光岳楼进行了数值模拟,建立了光岳楼上部木结构、木结构-高台基、木结构-高台基-土体结构的有限元模型,通过模态分析得出光岳楼3种模型的前8阶自振频率与振型。在分析地震响应时,选取兰州波进行地震响应分析,分别按照多遇地震和罕遇地震调整其幅值分别为55 Gal和310 Gal,输入光岳楼的3个模型进行对比分析。得出高台基对上部木结构的水平振动放大了3.8倍,在计算地震作用时不容忽视;考虑土与结构的相互作用,顶层水平振动相对于其他两个模型分别放大了2~3倍和9~10倍,因此,在计算地震作用时更能反映光岳楼的实际情况。     

三层轻木-混凝土混合结构足尺模型模拟地震振动台试验研究

轻型木结构在地震作用下的性能已有了一定的研究基础,但轻木混合结构的抗震性能研究尚未得到充分认识。本文重点介绍了首次进行的3层轻木-混凝土混合结构振动台试验,试验房屋下部一层为钢筋混凝土框架结构,上部二层为对称轻型木结构,模型平面尺寸为6.1m×3.7m。对5个上下抗侧刚度比不同的足尺模型,采用3种地震动沿房屋纵向激振,峰值加速度依次为0.1g~0.5g。每次激振后测定房屋自振频率及对应的阻尼,各层加速度和水平位移,木结构底部与混凝土结构顶部之间竖向相对位移以及螺栓锚固力等。试验结果表明:(1)轻木-混凝土混合结构具有良好的抗震性能;(2)上部木结构与底层混凝土结构间连接可靠;(3)5个模型的振动均以第1振型为主,但对于刚度比大的模型,下部混凝土结构的2阶振动较明显;(4)刚度比大的模型其地震反应小于刚度比小的模型。     

筒承式粮食立筒仓结构模态及地震反应分析

以某粮食储备库项目为背景,采用大型通用有限元软件MIDAS建立了筒承式钢筋混凝土粮食立筒单仓与群仓结构的分析模型。分别考虑空仓和满仓两种工况提取其各自前6阶振型和自振频率进行了模态分析和对比,进而分析了筒承式钢筋混凝土粮食立筒单仓与群仓结构在地震作用下的位移反应和应力反应。分析表明:群仓结构不是单仓的简单叠加,而是存在相互作用效应,不同筒仓数量与组合方式对其结构动力特性及地震反应有重要影响;仓内储料对立筒仓结构的自振频率等有重要影响,对于空仓和满仓工况应分别考虑计算;筒承式钢筋混凝土粮食立筒仓结构的质量和刚度沿高度方向分布比较均匀,其水平地震反应沿高度分布变化亦较均匀。     

隔震悬挂结构体系的单质点等效动力计算模型

通过研究双质点模型自由振动特性发现,当质量比与刚度比在某一特定范围内时,二阶振型的贡献度远小于一阶振型的.因此,隔震悬挂结构可由双质点模型等效简化为单质点模型进行计算分析.数值计算对比分析结果表明:由等效单质点模型计算的体系基本自振频率与双质点模型的一阶频率非常接近,最多相差0.3% 左右;两种模型计算的被悬挂结构相对...     

陶板幕墙抗震性能振动台试验研究

通过钢框架外挂足尺陶板幕墙模型的振动台实验,研究了陶板幕墙的抗震性能。实验中分别输入El-Centro地震波、人工波及0.5～50Hz的白噪声波。实验结果表明,最大层间位移角为1/237,表明陶板幕墙系统具有良好的抗震性能,符合抗震设计要求。实验过程中,输入同样加速度的El-Centro地震波、人工波后便输入白噪声波,以检测结构自振频率的变化,最后拟合出频率变化曲线,发现当地震加速度达到300Gal以后,结构自振频率基本不再变化。     

某首层柱顶隔震结构动力特性测试研究

为了达到隔震设计的目的并检验隔震层的工作性能,测试分析了采用首层柱顶隔震技术的某五层框架结构在环境激励和初位移条件下的动力特性,得到了结构的前3阶自振特性如自振频率、振型和阻尼比;分析了初位移条件下隔震层的自由衰减曲线和滞回性能.结果表明:环境激励条件下,隔震结构与非隔震结构动力特性相近,隔震结构在正常使用状态下具有足...     

基于振动台实验的结构损伤识别研究

选择美国加州大学圣地亚哥分校7层钢筋混凝土剪力墙足尺结构振动台实验,开展结构损伤识别研究,实验采用白噪声、环境振动和不同强度的地震动交替激发,记录地震动激发实验前后的结构反应。基于该记录计算和对比自振频率和振型曲率的变化、剪切波走时及其变化和结构层间位移角,分析发现一层和二层振型曲率较大,走时较长,走时变化也较大,现场检查发现一层和二层的破坏也较为严重,这些参数可用于识别结构损伤程度和定位损伤位置,而自振频率和层间位移角变化仅可反映出结构损伤程度,难以揭示结构损伤位置。     

单索面混凝土矮塔斜拉桥的动力特性

以厦门银湖矮塔斜拉桥为例,通过引入拉索自振频率影响度的概念,分析了拉索的存在对矮塔斜拉桥自振特性的影响,探讨了矮塔斜拉桥的自振特性与相应连续梁桥(或刚构桥)的区别;在分析矮塔斜拉桥地震反应的基础上,通过引入振型贡献率的概念,分析了高阶振型对矮塔斜拉桥动力性能的影响;分析了矮塔斜拉桥的振型耦联效应。最后首次较全面地总结了单索面混凝土矮塔斜拉桥的动力特性,对进一步认识矮塔斜拉桥的动力性能有一定的参考意义。     

高台基古建筑木结构动力特性及地震反应分析

为了分析高台基古建筑木结构的抗震性能,以西安鼓楼为例,分别建立鼓楼的高台基、上部木结构、整体结构的三维有限元模型.通过模态分析,分别获取了它们的主要频率和振型;通过对上部木结构和整体结构模型输入El Centro波、Taft波、兰州波三种地震激励,分析了柱顶节点的地震响应;并对这些有限元分析结果进行了对比.结果表明:高...     

下蜀土边坡地震稳定性的大型振动台试验研究（Ⅱ）——试验结果及分析

选用天然下蜀土,设计并完成了一几何相似常数为20、坡高为0.5 m、坡角为45°的模型边坡1 g大型振动台试验,通过对模型边坡动力特性、动力反应及宏观变形等三方面的研究,揭示了下蜀土边坡的地震反应机理。试验结果表明,下蜀土边坡有着稳定的一、二阶自振频率和阻尼比,随着地震动加载幅值（PGA）逐渐增大,其一阶自振频率逐渐减小,一阶阻尼比逐渐增大;坡高范围内,PGA放大系数均大于1,且自下而上逐渐增大,并在坡肩处达到最大,其在坡脚处的值小于水平方向其他位置处的值,输入El Centro波（经时间相似常数4.47压缩）时的值分别大于输入El Centro原波和Kobe波（经时间相似常数4.47压缩）时的值;随着输入PGA的增大,土体非线性特征逐渐增强,边坡也逐渐趋于失稳破坏状态;震后模型边坡坡脚、坡顶等部位出现了不同程度的裂缝,说明边坡中出现了通过坡脚的（潜在）滑动面。     

南京细砂动剪切模量和阻尼比的试验研究

动剪切模量和阻尼比是重大工程开展场地地震反应分析必不可少的参数。完成了南京细砂的自振柱和动三轴试验,研究了固结围压、孔隙比、含水量和荷载频率对动剪切模量和阻尼比的影响。试验结果表明:固结围压和孔隙比对最大动剪切模量的影响显著,建立了最大剪切模量与固结围压、孔隙比之间的经验关系,最大剪切模量随细砂中含水量的增加而减小并趋于稳定;固结围压对动剪切模量比具有一定影响,其他3个因素对动剪切模量比和阻尼比的影响不明显;排水条件下泊松比随剪应变幅值的增大而增大,剪应变幅值在1.0×10-4~1.0×10-3范围时,泊松比增大的趋势更加明显;采用自振柱和动三轴试验测试得到的动剪切模量比和阻尼比基本一致。     

柱承式钢筋混凝土粮食立筒群仓与单仓结构模态对比分析

针对目前国内外对柱承式钢筋混凝土粮食筒仓特别是群仓结构动力特性研究欠缺的现状,以某粮食储备库项目为背景,采用大型通用有限元软件MIDAS建立了柱承式钢筋混凝土粮食立筒单仓与群仓结构的分析模型,分别考虑空仓和满仓工况进行了模态分析,并提取其各自前六阶振型和自振频率,对单仓与群仓结构进行了对比分析,旨在为群仓结构抗震设计方法的进一步研究提供一定的理论基础。     

论可能存在的地幔柱地震导波

假想的地幔热地幔柱预期地震波速低,因而可支持类似于断层带地震导波、光纤波和海洋声音固定和测距通道声波的弹性导波传播。地幔柱导波在波导中对几何复杂性并不敏感,其频散会使其在地震记录中与众不同并提供可以补充地震层析成像波导结构的有关信息。检测这类波将成为地幔柱存在新一类强有力的证据。嵌于无限介质中的圆柱形通道支持两类轴对称弹性波振型,即扭转振型和纵向—径向振型。扭转振型有与柱体表面横切的直线质点运动。纵向—径向振型在含有圆柱体轴的平面上有椭圆形质点运动,在轴附近有反向运动。椭圆形质点运动的方向随距离与轴反向:基本振型为一倍,第一谐波为两倍,依此类推。每种振型只有在超过其截止频率时才存在,相速度和群速度在无限介质中等于剪切波速。在高频率时两种速度在通道中接近剪切波速。所有振型在它们的群速度中均有最小值,在地震记录上产生艾里相位。对于剪切波速有百分之几的反差尽管对于地球的热地幔柱而言是现实的,但最大的信号是反向频散的,并有约0.1～1Hz和15～30s持续时间的优势频率。可观测到的地幔柱波至少有两个可能的来源:(1)深地幔中地幔柱与高振幅核震相焦散线的相交;(2)向下传播的导波在核幔边界ScS状的反射。最近广泛部署的宽带地震仪使搜索这些波成为可能。     

隔震建筑结构的强震观测与初步分析

福建省防灾减灾隔震大楼自2005年8月架设强震观测结构台阵以来,已多次记录到大楼地震动力反应,这些宝贵的结构反应资料对于评价隔震效果、分析结构反应特性具有十分重要的价值。本文从中选取了震级在3.7~7.6、震中距在189~3 595km的24次地震的台阵资料,对大楼的振动特性和隔震效果进行了初步分析,得到的结论是:(1)大楼场地土层的特征周期在0.63~0.68 s;(2)中心大楼在小地震作用下表现的振动卓越频率分别为4.7Hz(垂直向)、1.31Hz(南北向)、1.40Hz(东西向),大楼水平向第一阶振型的频率分别为1.41Hz(南北向)、1.59Hz(东西向),即自振周期为0.70 s(南北向)、0.63 s(东西向);(3)大楼在小地震时隔震效果不明显,其南北向隔震效果比东西向好;随着地下室记录峰值的增大,顶层放大倍数有所降低,大楼卓越频率也有所降低;(4)初步分析表明大楼在小震时仍有扭转效应,其扭转周期为0.5 s,有待进一步分析。     

基于HHT变换瞬时能量谱的长周期结构地震反应分析

基于HHT变换得到瞬时能量谱,并以简谐地震反应为理论基础进行多自由度体系在地震动作用下的瞬态反应计算。通过对一个长周期(十五层)结构工程实例的地震瞬态反应计算分析,揭示长周期结构有别于短周期结构动力响应的独特特性:长周期结构位移响应的瞬时能量峰值的时间滞后于地震动能量峰值的时间,且主要受到瞬态振动的控制,并以低阶振型的控制为主,第一阶振型峰值位移滞后的时间最长,滞后的时间主要取决于结构的第一阶自振周期。研究结果表明,长周期结构在强烈地震动作用下,地震动强度出现的最大时刻并不总是对应于结构破环与倒塌的时间。