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.     

砖石古塔水平地震作用的分析方法

地震灾害是中国古塔损毁的主要因素。为了合理地评价古塔的地震作用,探讨了古塔地震分析模型的构成,以及参照现行《建筑抗震设计规范》计算地震作用时的参数确定方法;结合典型古塔的抗震分析研究,比较了振型分解反应谱法和底部剪力法所计算剪力的差异。研究表明,采用底部剪力法计算古塔的水平地震作用,可有效地简化分析工作;但所计算的基底剪力小于振型分解反应谱法的计算值,且两种方法的计算差值随着场地特征周期Tg与古塔基本周期T1的比值变小而增大。研究建议将底部剪力法采用的等效质量系数由0.85调整为1.00~0.90,对于Tg/T1值较小者取较大的等效质量系数,以保证古塔的抗震验算安全度。     

中、美、欧抗震规范底部剪力法的对比研究

目前,底部剪力法是各国计算水平地震作用的基本方法,应用该方法时需要使用各自国家的抗震设计反应谱。本文汇总了中、美、欧抗震设计规范的反应谱和底部剪力法,在相同重现期和场地条件的基础上,对比了不同烈度下3本规范反应谱的异同,并通过算例对比了分别采用3本规范的底部剪力法算出的不同设防烈度下同一结构的底部地震剪力和层间地震剪力。对比结果表明,3本规范的反应谱和底部剪力法在本质上是相同的,只在表达形式和参数设置上存在差异。     

基于性能的框架结构抗震安全评估方法研究

阐述了基于性能的地震反应静力非线性分析方法(Pushover法)的原理及实施步骤;利用结构有限元分析软件ETABS分别采用地震反应谱法、底部剪力法、Pushover法和动力时程分析法对一10层钢筋砼框架结构进行了抗震评估分析。结果表明Pushover法在整体层面和构件层面都能对结构的抗震性能做出很好的评估,对与算例类似的中底层结构是一种可靠实用的建筑结构抗震安全评估方法。     

大跨度钢桁架转换层结构的竖向地震反应分析

对某一带钢桁架转换层的复杂高层结构进行了有限元建模,分别采用振型分解反应谱法、时程分析法和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)的设计反应谱法对大跨高位钢桁架转换层结构的竖向地震响应进行了分析.对采用振型分解反应谱法计算此类结构响应时所要选取的振型数及振型组合方法进行了探讨,并对规范采用10％的重力荷载代表值...     

适用于结构时程分析法的输入地震波

本文对建筑结构抗震设计时程法所需的输入地震波提出一种基于规范反应谱的、与设防烈度、场地条件、设计近震或远震、结构自振特性有关的选择原则和方法。按远、近震和四类场地标定了反应谱、延性谱和积累损伤谱。通过对六幢不同高度的剪切和弯曲型结构模型的弹塑性分析,表明离差很小。建议在进行结构时程法分析时,按地震加速度反应谱特定的分布规律选择4条加速度记录作为输入计算。两个实际的例子表明按上述方法计算的结果与按底部剪力法计算的结果基本相符。     

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。     

框架结构自振频率和地震作用的计算问题

讨论了以剪切变形为主的框架结构自振频率和地震作用的计算问题。根据豪尔塞计算法求结构的自振频率；采用振型分解反应谱法求结构的地震作用。在考虑不同边界条件后，详细叙述了两种实用计算方法，给出“自顶向下位移法”和“自底向上剪力法”的求解结构的自振频率和地震作用的计算步骤。     

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。     

指数阻尼模型多自由度系统振型分解反应谱法

讨论了指数阻尼体系地震反应的振型分解方法,基于复模态叠加法与状态空间法给出了地震作用下的动力反应计算的实数形式一般解答;同时,为了方便抗震设计计算,以上述实数形式一般解答为基础,推导了指数阻尼系统以反应谱表示的地震作用计算公式,从而使指数阻尼系统的抗震设计与一般黏滞阻尼系统的抗震设计的过程相吻合;最后基于Matlab平台以两个案例分别验证了阻尼矩阵非奇异与部分奇异的情况下计算方法的正确性与有效性,并与常用时程积分方法计算结果对比,说明可以满足工程计算的需要。     

考虑屈服位移的竖向不规则结构抗震性能评估

本文给出了一种改进的模态pushover方法,对竖向不规则结构进行抗震性能评估。通过考虑不规则结构高振型的影响,利用模态pushover方法将结构简化为不同的等效单自由度体系,并对其进行弹塑性时程分析,将所得到的结果进行组合,得到原结构的楼层位移和层间位移等性能指标。由于结构处于屈服阶段与处于弹性阶段时的各节点变形的关系有显著区别,因此对于进入塑性阶段的振型,采用屈服后的各节点变形关系计算位移变形响应,将计算得到的各个振型结果组合得到整体结构的位移。通过四个算例分析,表明改进的方法所得到的结果更加接近于弹塑性时程分析的结果,证明此方法能够有效地应用于竖向不规则结构的抗震性能评估与计算。     

强震区非对称连续梁桥地震响应及性能评价

为研究高烈度地区不等跨连续梁桥的抗震性能，依托某高速公路上一座主跨为（40+60+35）m的典型不等跨连续梁桥，建立其动力分析有限元模型，获得该桥的模态特性。在E1概率和E2概率两种地震水平作用下，同时采用反应谱分析和时程分析法，对不等跨桥梁结构的地震响应进行分析。最后根据桥墩验算截面的弯矩-曲率关系曲线，探讨该桥梁的抗震性能。研究结果表明：动态时程反应分析与反应谱分析所得的结果基本吻合，由于反应谱分析假定结构线弹性状态而时程反应分析考虑了材料的弹塑性，在E2概率水平下，两者个别响应值有较大差别；由于反应谱法是对各阶模态下最大响应的组合，动态时程反应分析是同一时刻各地震波引起的结构响应的组合，因而时域和频域计算结果会存在一些误差，频域结果偏于保守；E1、E2概率地震作用下，主桥桥墩检算截面仍然在弹性范围内工作，满足弹性设计要求。     

地下结构地震反应规范计算方法的对比分析

随着地下空间大规模开发利用,地震灾害对其造成的潜在威胁不容忽视。基于《城市轨道交通结构抗震设计规范(GB50909-2014)》和《地下铁道建筑结构抗震设计规范(DG/TJ08-2064-2009)》建议的分析方法,选取惯性力法、反应位移法(国家规范法、上海规范法)、动力时程方法(线弹性方法、等效线性化方法)三类共5种计算方法,以典型两层双柱三跨地铁车站结构为分析对象进行地震反应的对比验算,对上述计算方法的适应性进行评价。分析结果表明,与动力时程方法相比较,惯性力法计算得到的侧墙剪力值偏大,中柱结果较为接近;对于反应位移法,国家规范方法和上海规范方法的计算模型略有不同,但两者计算结果基本相近,其中土体强制位移、集中地基弹簧、土体动剪切模量等参数取值对计算结果影响显著;对于动力时程方法,线弹性方法和等效线性化方法的结果较为接近,且变化趋势相同。     

GPU/CPU协同粗粒度并行计算及在城市区域震害模拟中的应用

采用精细结构模型和动力时程分析以提高城市区域建筑震害预测精度已经成为一重要研究方向,而传统的CPU计算平台成本过高,难以推广。本文提出采用基于GPU/CPU协同粗粒度并行计算的方法来实现城市区域建筑震害的高效精细化动力时程计算,可以显著提高效率并降低成本。简述了所采用的程序架构、计算模型、参数选取,对并行计算的效率进行了详细的讨论,并通过一个中等大小城市的案例展示了该方法的优势。     

独塔刚构体系斜拉桥地震反应分析

基于非线性有限元理论,以某独塔双索面刚构体系斜拉桥为例建立了动力空间有限元模型,对该桥的动力特性进行了研究。在此基础上通过三角级数拟合规范反应谱的方法,合成了适用于结构分析的人造地震波,并以此和两条实际地震记录作为输入地震动,应用时程分析法对比分析了一致激励和行波激励下的结构地震反应。研究结果表明,在考虑纵向+竖向组合作用时,独塔双索面斜拉桥的内力和位移反应比纵向分量单独作用时更为显著;行波效应可以明显减小结构的位移反应,对结构抗震来讲是有利的。以上结论将为此类桥梁的设计和发展提供一定的理论依据。     

连续弯箱梁自行车桥地震响应分析

为研究厦门市弯箱梁自行车桥的地震响应规律,采用SAP2000有限元软件建立自行车高架桥三维壳体模型,在考虑多遇地震和罕遇地震水准作用及不同加载方向的基础上,分别采用反应谱分析法和时程分析法进行该桥的动力响应分析。结果表明：自行车桥z方向位移分量最大,且z方向分量极值均发生在曲线分叉段;相对剪力而言,桥墩竖向支反力相对较小;E1和E2地震水准响应情况随时间的变化趋势基本一致,桥梁结构未进入塑形状态,抗震性能良好,安全性指标较高;反应谱法计算得到的响应包络值相对3条不同的地震时程结果的峰值大,在实际桥梁抗震分析过程中需要综合考虑两者的分析结果。文章研究结果对今后自行车桥设计和抗震性能分析具有指导意义,并可为研究者对该类桥的进一步研究提供借鉴。     

结构抗震设计中的强度折减系数研究

借助于单自由度弹塑性动力时程分析程序，对延性结构的强度折减系数进行了研究，在统计平均和回归分析的基础上，建立了平均强度折系数的函数形式，本文所建立的平强度折减系数函数，从理论上明确了结构具有延性对弹性地震力的折减关系，研究成果可供结构抗震设计规范采纳应用。     

基于离散时间传递矩阵法的变截面梁地震时程分析方法研究

为提高变截面梁地震动力求解的计算效率,提出了基于离散时间传递矩阵法的时程分析方法。首先,从欧拉梁的偏微分振动方程出发,基于逐步时间积分法的线性化方法并结合张量变换原理,建立了变截面梁的动力时程计算方法;其次,考虑地震动激励的非一致输入效应,采用数值迭代求解的方式建立了变截面梁地震动力时程分析的离散时间传递矩阵算法;最后,编制了数值仿真计算程序,并结合具体算例进行了算法的有效性和高效性验证。算例结果表明:在采用相同计算模型的前提下,离散时间传递矩阵法不仅能够在计算精度方面与有限元法保持一致,同时还拥有更高的计算效率。     

核环吊缩尺模型抗震性能动力时程分析

为研究核环吊在地震作用下的瞬态响应机理,完成了核环吊缩尺模型的抗震实验,并采用ABAQUS时程分析法研究了缩尺模型的动力响应。首先介绍了核环吊缩尺模型实验的设计方法和准则;其次通过与谱分析的对比分析说明了进行动力时程分析的必要性;最后介绍了ABAQUS中时程分析法的具体方法和步骤。仿真与实验结果的对比分析表明:ABAQUS的Slide-Plane连接单元可准确地模拟大车与小车不跳轨情况下的轮轨约束,验证了关键参数设置方法的准确性,为今后的核环吊产品的抗震设计提供了借鉴和参考。     

Optimal placement of dampers and actuators based on stochastic approach

A general method is developed for optimal application of dampers and actuators by installing them at optimal location on seismic-resistant structures. The study includes development of a statistical criterion, formulation of a general optimization problem and establishment of a solution procedure. Numerical analysis of the seismic response in time-history of controlled structures is used to verify the proposed method for optimal device application and to demonstrate the effectiveness of seismic response control with optimal device location. This study shows that the proposed method for the optimal device application is simple and general, and that the optimally applied dampers and actuators are very efficient for seismic response reduction.