多层钢结构基础隔震性能研究

本文用算例按基底剪力法,振型反应谱法和时程分析法分析了多层基础隔震钢结构和多层钢筋混凝土结构及其对应的非隔震结构的地震力和层间剪力。     

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...     

几种push-over分析方法对比研究

Push-over方法是一种静力非线性计算方法，是近年来在国内外得到广泛研究应用的用于评价结构抗震能力的新方法。采用这种方法计算结构的弹塑性地震反应将会逐渐为广大的工程设计人员所接受，但目前对于这种用静力的方法去预测结构的动力反应，其可靠性如何一直是许多学者所关注的，而且对于现有的几种方法的优劣也没有给出综合的评价。本文在国内外有关理论和方法的基础上，对几种push-over分析方法进行了简要评述，并通过分析计算对其中有代表性的能力谱方法、位移影响系数法和适应谱push-over方法进行了详细的对比研究。指出了其中存在的问题，试图寻找并推荐一种比较好的方法。结果能够实现这一目标，对于push-over方法的发展将会有一定的推动作用。     

交错桁架-剪力墙结构体系的研究

通过分析高层住宅和灵活空间住宅两种结构的特点,提出了一种新型灵活空间高层住宅结构体系-交错桁架-剪力墙结构体系.对交错桁架-剪力墙、交错桁架和大开间剪力墙3种高层住宅结构体系在水平地震作用下的反应进行计算分析,结果表明,交错桁架-剪力墙体系的抗震性能优于后两者,而且交错桁架-剪力墙结构体系不仅增大了结构空间,而且降低了大开间结构对楼板的要求,还可以弥补交错桁架纵向刚度弱的缺点,真正满足了高层大空间住宅的使用要求,值得在高层住宅中推广应用.     

混合体系多塔矮塔斜拉桥推倒分析的适用性研究

为了研究推倒分析求解混合体系矮塔斜拉桥地震响应的适用性,以某混合体系多塔矮塔斜拉桥为工程背景,采用SAP2000建立空间有限元模型,分别对桥梁结构进行弹性和弹塑性推倒分析,探究在多塔矮塔斜拉桥地震分析中传统推倒和模态推倒的优劣及结构在塑性状态下不同计算方法的精确程度.结果表明:在弹性状态下,混合体系矮塔斜拉桥顺桥向和横...     

多层隔震结构的竖向地震作用研究

国外对隔震结构竖向地震反应的观测结果和对隔震结构竖向地震作用计算的规定,都与我国抗震规范有较大差别。本文通过反应谱和时程分析,讨论了多层隔震结构的竖向地震作用取值及竖向地震作用效应,对我国抗震规范的有关规定作了探讨,认为除位于近断层附近的隔震建筑外,其它隔震结构的竖向地震作用可取与不隔震结构相同;对于多层隔震建筑,多遇地震下可不考虑竖向地震作用,在罕遇地震下,应对所有隔震结构验算支座是否受拉或失稳,并且组合时应计入竖向地震作用效应。     

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。     

"工字型"平面不规则钢结构的弹塑性时程分析研究

为了研究"工字型"平面不规则钢框架体系结构,分析房屋的抗震技术性能影响以及此种不规则建筑的薄弱位置,应用Abaqus有限元软件建立一个三维杆系模型对"工字型"平面不规则钢框架进行模拟.通过对钢框架结构在3种不同地震波作用下进行动力弹塑性时程分析,对产生的结构顶层位移、最大层间位移、层间位移角和底部剪力进行对比研究,以及对钢结构的薄弱环节进行了分析.最后从计算结果得出结论,"工字型"不规则钢架结构的抗震性能良好,主要控制指标符合规范要求.     

带SRC桁架转换层及钢加强层高层建筑抗震性能研究

本文对一座设置钢骨混凝土桁架转换层及两道钢桁架加强层的超高层建筑结构模型振动台试验结果进行了分析,发现Ⅶ度小震和中震阶段在下部转换层和中部加强层加速度突变较大,而上部加强层突变较小：在Ⅶ度大震阶段由于转换层及其附近楼层裂缝的出现,地震能量转嫁到中部加强层,致使中部加强层加速度突变出现大幅度的增长,该层及附近楼层核心筒墙肢出现一定程度的破坏。采用SAP2000有限元程序对该结构模型进行了小震阶段三维分析,并与试验值进行了对比：从动力特性来看,前几阶周期比较吻合,高阶周期误差较大;从动力反应来看,侧移曲线、加速度包络图、地震作用包络图在整体上符合较好,但在中部加强层和转换层处突变幅度计算值偏小;从层间剪力包络图来看,试验值与有限元计算值都呈现近似直线分布。     

弹性能量半径演化谱及其在多自由度体系地震反应计算中的应用

目前用于结构抗震设计的反应谱仅能反映峰值反应,无法体现反应值随时间的变化。文中提出一种弹性能量半径演化谱,可反映线性单自由度体系弹性能量(即动能与弹性势能之和)随地震持时的变化,且其峰值近似等于结构峰值位移。文中给出了利用地震动演化功率谱得到该演化谱的方法并进一步发展了一种计算线性多自由度体系地震位移反应的新方法。通过两座框架结构的地震反应计算,将新方法与传统振型组合法及时程分析法的计算结果进行对比,发现对于振型稀疏结构,新方法计算结果与SRSS法接近;而对于振型密集结构,新方法计算结果较CQC法更精确,且避免了CQC法相关系数的复杂计算。     

Lateral load pattern in pushover analysis

The seismic capacity curves of three types of buildings including frame, frame-shear wall and shear wall obtained by pushover analysis under different lateral load patterns are compared with those from nonlinear time history analysis. Based on the numerical results obtained a two-phase load pattern; an inverted triangle (first mode) load pattern until the base shear force reachesβ times its maximum value, V_max, followed by a (x/H)^α form, hereβ and α being some coefficients depending on the type of the structures considered, is proposed in the paper, which can provide excellent approximation of the seismic capacity curve for low-to-mid-rise shear type buildings. Furthermore, it is shown both the two-phase load pattern proposed and the invariant uniform pattern can be used for low-to-mid-rise shear-bending type and low-rise bending type of buildings. No suitable load patterns have been found for high-rise buildings.     

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。     

扭转不规则结构水平侧向力分布模式与pushover分析

水平侧向力分布模式的施加问题是合理进行pushover分析的关键环节。对于可以简化为平面模型的结构,传统的水平侧向力分布模式表现出较好的适用性,但对于因扭转不规则而导致必须采用空间模型的结构则并不适用。为此,针对扭转不规则结构的水平侧向力分布模式问题,并基于该类结构的地震响应特征,通过引入水平侧向力调整系数和水平侧向力分配系数,提出了扭转不规则结构改进的水平侧向力分布模式。对一具有典型扭转不规则特性的空间钢框架结构分别进行改进分布模式下的pushover分析和IV类场地典型地震动作用下的弹塑性时程分析,计算结果显示:改进分布模式下的pushover分析体现出扭转效应对结构反应的影响,并在一定程度上反映出更多的结构抗震信息,验证了所提出模式的可行性,说明pushover分析法也同样适用于扭转不规则结构。     

An improved modal pushover analysis procedure for estimating seismic demands of structures

The pushover analysis （POA） procedure is difficult to apply to high-rise buildings, as it cannot account for the contributions of higher modes. To overcome this limitation, a modal pushover analysis （MPA） procedure was proposed by Chopra et al. （2001）. However, invariable lateral force distributions are still adopted in the MPA. In this paper, an improved MPA procedure is presented to estimate the seismic demands of structures, considering the redistribution of inertia forces after the structure yields. This improved procedure is verified with numerical examples of 5-, 9- and 22-story buildings. It is concluded that the improved MPA procedure is more accurate than either the POA procedure or MPA procedure. In addition, the proposed procedure avoids a large computational effort by adopting a two-phase lateral force distribution..     

Pushover analysis procedure for systems considering SSI effects based on capacity spectrum method

This paper presents a new procedure to transform an SSI system into an equivalent SDOF system using twice equivalence. A pushover analysis procedure based on the capacity spectrum method for buildings with SSI effects （PASSI） is then established based on the equivalent SDOF system, and the modified response spectrum and equivalent capacity spectrum are obtained. Furthermore, the approximate formulas to obtain the dynamic stiffness of foundations are suggested. Three steel buildings with different story heights （3, 9 and 20） including SSI effects are analyzed under two far-field and two near-field historical records and an artificial seismic time history using the two PASSI procedures and the nonlinear response history analysis （NLhRHA） method. The results are compared and discussed. Finally, combined with seismic design response spectrum, the nonlinear seismic response of a 9-story building with SSI effects is analyzed using the PASSI procedures, and its seismic performance is evaluated according to the Chinese ＇Code for Seismic Design of Buildings. The feasibility of the proposed procedure is verified.     

框架剪力墙结构模态静力非线性抗震分析方法研究

本文在模态pushover分析方法基础上推导建立了模态静力非线性分析方法,对一栋10层框架剪力墙结构进行了静力非线性分析,提出了目标位移求解的等效单自由度体系弹塑性时程分析迭代法,计算结果与相应时程分析结果进行了比较,表明两者吻合较好,验证了本文计算方法的有效性。另外,对同一结构,计算分析了在不同水平荷载模式下的静力非线性分析结果,比较不同荷载模式对计算结果的影响,为静力非线性分析方法的推广使用提供参考。     

基于能力谱法的SSI体系抗震pushover分析方法

本文首先经过2次等效将土与结构相互作用的多自由度体系等效为单自由度体系,并给出了修正反应谱和等价能力谱的确定方法,进而提出了基于能力谱法考虑土与结构动力相互作用(SSI)效应的结构体系pushover分析方法(SSIPA);然后对3种不同高度考虑SSI效应的结构体系在5条地震动作用下采用本文提出的方法进行了算例分析,将结果与非线性时程分析的结果进行了比较,研究了本方法的适用性和准确性;最后,与建筑抗震设计规范的设计反应谱相结合,对9层考虑SSI效应的钢结构用本文提出的方法进行了弹塑性地震反应分析,根据我国抗震设计规范的规定进行抗震性能的评估验证了本方法的可行性。     

Pushover分析中抗力曲线的概率研究

本文在已有的研究基础上,结合我国现行的抗震规范（GB50011—2001）和地震作用统计参数,提出了pushover分析中结构体系抗力曲线的保证率计算方法。以pushover分析所得的塑性铰出现次序和最终数量作为结构主要失效模式,同时考虑了结构抗力以及地震作用的随机性对结构体系抗力曲线的影响,借助于主要随机变量的灵敏度分析,得到了确定性pushover分析曲线的保证率。框架结构算例给出了本文方法的计算结果,并用重要抽样法进行了检验。     

大跨预应力混凝土框架结构的静力弹塑性(pushover)分析

基于美国规范ATC-40和N2方法,建立了大跨预应力混凝土框架结构竖向地震反应的静力弹塑性(pushover)分析方法。编制了预应力混凝土构件截面弯矩-曲率的计算程序。这些为评价大跨预应力混凝土框架结构的竖向抗震能力提供了有益的参考。结合具体工程实例进一步说明了该方法的实施步骤。