基于含耗能梁段钢框筒侧向力分布的影响比较

含可更换剪切型耗能梁段钢框筒是一种新型消能减震结构,利用部分裙梁跨中耗能梁段集中塑性变形,方便震后快速替换和结构功能恢复。利用时程分析进行该结构截面的初选计算成本高,常用侧向力分布方式与时程分析的分析结果差异以及对该结构设计安全性的影响需要评估。利用SAP2000软件对1个30层含耗能梁段钢框筒进行了双向地震下的时程分析和五种侧向力分布方式的Pushover分析,并比较了"三水准"下的楼层位移、层间位移角、层剪力、层倾覆弯矩、性能点,以及大震下的柱轴力、塑性铰分布,并评价了各侧向力分布方式的影响和给出了该结构的一些设计建议。研究表明:各侧向力分布在含耗能梁段钢框筒的性能评估中有一定的参考价值,单一侧向力分布均不足以预估它的性能,宜考虑两种或多种侧向力分布来评估其性能;大震下各侧向力分布的最大层间位移角明显高于时程均值,各侧向力分布下结构的延性系数约为2;在含耗能梁段钢框筒的初步设计中,可根据均匀分布、SRSS分布、高度等效分布初选构件截面,最后宜采用时程分析对截面进行校核。     

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。     

一种基于位移的改进静力弹塑性分析方法

静力弹塑性分析作为一种新的结构抗震性能评估方法，近些年得到很大的推广。本文在已有的研究基础上，通过一种基于位移控制的多阶振型组合的静力推覆分析，采用自适应的水平加载方式，考虑高阶振型的影响。对一中等高度的结构进行推覆分析，结果表明，与采用不变的水平菏载分布形式的一般静力推覆分析比较，基于本文Pushover分析所得的结构响应与非线性动力时程分析所得结构的响应更为近似，尤其在受结构高阶振型影响较明显的结构层间位移角及层间剪力方面，其结果同动力时程分析所得更为接近。     

Y形高强钢组合偏心支撑框架结构在近场地震下的弹塑性侧向力分布研究

为研究近场地震作用下Y形高强钢组合偏心支撑框架结构(Y-HSS-EBF)的弹塑性侧向力分布,本文精细设计了4个不同层数的Y-HSS-EBF结构,通过弹塑性时程分析且考虑了结构层数、近场地震及其速度脉冲效应对结构的影响,获得了Y-HSS-EBF结构在罕遇水准近场地震下的侧向力分布,基于底部剪力法得到了Y-HSS-EBF结构弹塑性侧向力分布模式,并与已有侧向力分布模式进行了对比。结果表明:近场地震波的速度脉冲效应对Y-HSS-EBF结构的侧向力分布影响较大,应考虑其对结构侧向力分布的影响;本文建议的侧向力分布模式在精度上与时程分析结果平均值最为接近,能够为Y-HSS-EBF结构基于性能的塑性设计方法提供一定参考。     

超大型冷却塔随机地震响应分析

为全面掌握核电超大型冷却塔的抗震性能,首先进行结构的模态分析,然后采用振型分解反应谱法和弹性时程分析方法,计算结构在多遇地震作用下的响应,并对结构进行考虑材料和几何非线性的动力弹塑性时程分析,得到结构在罕遇地震作用下的响应。由于超大塔支柱跨度达到170m,还首次对结构进行了考虑行波效应的多点激励分析。结果表明:结构前8阶振型以局部振动为主,直到第9阶出现整体倾覆振型。在多遇地震作用下,支柱的最大位移和基底剪力均满足规范要求,且水平地震反应远大于竖向地震反应。在罕遇地震作用下,支撑结构位移角远小于规范限值,出现的塑性铰数量较少,且主要分布在支柱与壳体的连接处。多点输入对支柱内力影响较为不利,而对支柱位移和塔筒内力影响较小,塑性铰出现的数量稍多且破坏程度更加严重。     

钢框架-钢板剪力墙结构抗震性能研究

基于等效拉杆理论,对3组不同高度的钢框架-钢板剪力墙结构进行动力时程分析,研究了结构的层间侧移角、塑性铰出现顺序和外框架与支撑架的剪力分配等指标。结果表明:设计合理的钢框架-钢板剪力墙结构符合双层抗侧力体系设计原则。钢板剪力墙进入弹塑性状态后其支撑架的刚度并不明显退化,结构在各级地震下的外框架与支撑架的剪力分配比例较为稳定。另外,其剪力分配比例受其结构失稳类别的影响,一般情况下,外框架分配的剪力随结构高度的增加而增加。     

结构Pushover分析的侧向力分布及高阶振型影响

Pushover分析方法是逐渐得到广泛应用的一种评估结构抗震性能的简化方法,已被引入我国新的建筑结构抗震设计规范。侧向力分布的选取是结构Pushover分析中的一个关键问题,尤其高阶振型影响显著时其选取直接影响Pushover分析的结果。本文通过拟合规范反应谱,挑选了适用Ⅱ类场地的4条地震动记录和4条人工波,对比了典型地震动下非线性时程分析和采用5种不同侧向力分布的Pushover分析的5层、10层和15层钢筋混凝土结构在不同地震动强度时的反应。通过结构振型参与系数量化了各个结构的高阶振型的影响。研究发现,随着结构层数的增加和地震动强度的增加高阶振型的影响变大,侧向力的选取变得十分重要。本文对在高阶振型影响下钢筋混凝土框架结构的Pushover分析中侧向力的选取提出了建议。     

钢结构加层混凝土框架结构Pushover分析侧向力分布研究

针对钢结构加层混凝土框架结构,考虑地震作用下其层间刚度变化的影响,提出了一种计算侧向力分布的方法——层间刚度侧向力分布法。通过对一钢结构加层混凝土框架结构进行推覆分析,得到各楼层侧移、层间位移角和塑性铰分布情况,并与时程分析结果进行了比较分析。结果表明,文中方法推覆分析得到的楼层侧移和层间位移角与时程分析结果吻合较好,塑性铰分布情况也较一致,并且本方法得到的推覆曲线是推覆计算结果的下限,用于结构的抗震评估更安全。     

基于能量原理的钢筋混凝土筒体结构抗震性能研究

本文通过能量法研究了钢筋混凝土筒体结构的抗震性能。文中采用振型分解法按等效单自由度体系求解筒体结构的滞回输入能;用pushover法分析了滞回耗能在结构层间的分布规律及结构自身的耗能能力;根据楼层滞回耗能与弹塑性层间位移的关系求出了薄弱层的弹塑性位移。对一高层钢筋混凝土框架-筒体结构在7度罕遇地震下的抗震性能进行了评估,通过与非线性动力时程分析的对比,证明了方法的可行性。     

考虑土-结构相互作用的框架结构抗震性能分析

目前结构的抗震分析主要是采用刚性地基假定,忽略了土-结构相互作用,而在实际情况中结构的地震破坏与刚性地基假定的预期结果并不相同。为了对比差异,本文以一6层混凝土框架结构为例,分别进行了Pushover分析和非线性时程分析。结果表明:当考虑土-结构相互作用时,结构的基底剪力减小,周期增大,顶点位移增大且结构的破坏主要集中在首层,柱端出现了塑性铰,更符合实际的震害情况。并将Pushover分析与非线性时程分析的结果进行对比,验证了Pushover分析的可靠性。     

平面不规则混凝土框架结构非线性静力分析侧向力计算方法的研究

针对平面不规则混凝土框架结构，考虑地震作用对其产生的附加扭转振动效应，提出了两种计算侧向力分布的方法。通过对一平面不规则框架结构进行推覆分析，得到各楼层侧移、层间问侧移角和塑性铰分布情况，并与时程分析结果进行了比较分析。结果表明，两种方法推覆分析得到的塑性铰分布情况与时程分析得到的情况相符合，楼层侧移和层间位移角与时程分析结果吻合也较好，并且从结果精度上看，分层法的误差要小一些。     

若干典型巨型钢框架结构的罕遇地震反应分析

针对若干有代表性的巨型钢框架结构进行了在强震作用下考虑几何非线性的弹塑性时程反应分析，得到了结构的位移、速度、加速度时程响应，给出了结构各层位移包络值、层问位移包络值和塑性铰出现的位置，并讨论了巨型梁柱、地震波等因素对巨型钢框架结构抗震性能的影响。     

螺栓拼接连接可更换耗能梁段-钢框筒结构抗震性能评估

为了增强传统钢框筒结构(Steel framed-tubed structures, SFT)的抗震性能和震后功能可恢复能力,提出了螺栓拼接连接可更换耗能梁段-钢框筒结构(Steel framed-tubed structures with bolt-splice-connected repairable link beams, SFT-RLB)。首先给出了SFT-RLB结构构件的设计方法;然后基于OpenSEES平台提出了整体结构的弹塑性数值模型建模方法,通过子结构试验结果验证了有限元模型的准确性;继而设计了SFT和SFT-RLB结构算例,对比了2种结构的弹性和弹塑性性能;最后采用IDA方法对结构算例的抗地震倒塌能力进行评估。分析结果表明,SFT-RLB结构主要通过耗能梁段发展塑性耗散地震能量代替裙梁端部形成塑性铰,其耗能能力和变形能力均明显优于SFT结构。大震作用下,裙梁中设置的耗能梁段充分进入塑性耗散地震能量,可以有效地减小结构的基底剪力和层间侧移角,从而降低结构的地震作用,减轻主体构件的损伤程度。SFT-RLB的残余层间侧移角小于试验测得的可允许更换残余侧移角,证明结构具有震后...     

桩-土-结构相互作用弹塑性地震反应分析

采用动力有限元时程分析方法，以多高层框架结构为对象，研究了水平地震作用下桩-土-结构相互作用时上部结构弹塑性动力特性和规律。结果表明，弹塑性分析和弹性分析引起的结果有较大的差异；考虑弹塑性相互作用后柱的剪力、轴力和弯矩在不同的楼层有放大现象，按折减方法来考虑相互作用并非总是安全的，柱的剪力、轴力、弯矩和等效应力的折减系数沿楼层变化曲线不尽相同，应引起注意。     

框架倾覆弯矩比例对框架——剪力墙结构抗震性能的影响

为研究不同框架倾覆弯矩比例的框剪结构抗震性能的差异,按现行中国规范设计了6个框剪结构模型,运用IDARC程序对其进行7度大震下弹塑性时程分析和比较,并进行基于性能的抗震评估.结果表明:按中国规范设计的超过框架结构最大适用高度且在基本振型地震作用下框架倾覆弯矩比例达60%的框剪结构,在7度大震下抗震性能能够得到保证;相对于框架倾覆弯矩比例小于50%的框剪结构,其抗震性能没有明显下降.     

长春光大银行主体钢结构在罕遇地震作用下的时程反应分析

分别采用基于塑性铰法的空间梁柱单元分析程序和简化的DRAIN-20分析程序，对其主体巨型钢框架结构进行了考虑双重非线性的罕遇地震作用下的时程反应分析。分析中使用了三条典型地震波和一条当地人工地震波，分别得到了顶层位移和加速度时程曲线、层间位移包络值和塑性铰出现的位置与先后顺序。分析结果表明结构在体系设计上是合理的和在大震作用下具有足够的安全度。     

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。     

基于多层框架结构的楼层阻尼比修正的仿真研究

附加有效阻尼比的确定是消能减震结构设计的关键。为探究布置消能器楼层数的不同对结构设计安全性的影响,以新疆地区某多层钢筋混凝土框架结构为研究对象,采用非线性时程分析方法和等效结构模型的振型分解反应谱分析方法,基于各楼层剪力计算结果,引入楼层阻尼比修正系数k_mn,对等效结构模型的附加有效阻尼比进行迭代修正。结果表明:采用小震时程分析阻尼比的等效结构模型,其楼层阻尼比修正系数随着阻尼器布置楼层数的逐渐增加呈现出先增后减的趋势,当阻尼器布置层数为楼层总数的3/5时折减率最低;采用中震时程分析阻尼比的等效结构模型,当阻尼器布置楼层数不少于2/5时,可满足设防要求;对于多层框架结构,考虑综合成本,黏滞阻尼器的布置楼层数可不采用满布的形式。     

大型支撑框筒结构的非线性地震反应分析

大型支撑框筒结构是巨型桁架体系的主要形式之一。本文对大型支撑框筒结构进行了罕遇地震下的弹塑性时程分析，结果表明，大型斜撑区段端部，即大型斜撑与角柱相交处是大型支撑框筒结构抗震的薄弱环节。总的来说，大型支撑框筒结构的抗震性能优越，是超高层建筑设计中应予优先考虑的一种高效巨型结构体系。     

基于楼层剪力的等效阻尼比计算方法研究

针对现有附加有效阻尼比计算方法存在的问题,本文从能量的角度揭示了阻尼比对结构影响的机理。从结构设计的角度,提出一种在时程分析下基于楼层剪力的消能减震结构等效阻尼比计算方法。对布置黏滞阻尼器和软钢阻尼器的消能减震模型,采用本文提出的等效阻尼比计算方法,建立等效结构进行结构响应对比。结果表明,由该计算方法得到的等效阻尼比能够准确地评估阻尼器在结构中的耗能效果,建立的等效结构能够准确反映消能减震结构实际情况。基于楼层剪力的等效阻尼比计算方法通过等效结构楼层剪力大于或等于消能减震结构楼层剪力判断迭代完成,该方法计算过程不涉及阻尼器参数及结构形式,适用于所有阻尼器类型与结构类型。计算得到的等效结构进行设计能够确保结构设计的安全。