高阶振型对建筑结构层间位移的影响1

建筑结构层间位移是抗震设计的研究重点。本文基于广义层间位移谱,分析高阶振型对结构最大层间位移角以及对结构层间位移沿无量纲高度分布的影响,并通过调整结构侧向刚度比,分析高阶振型对结构层间位移变形类型的影响。结果表明:随着结构固有周期的增加,仅取一阶振型进行分析将会显著低估结构的最大层间位移角,高阶振型的影响决不能忽视;从结构层间位移沿无量纲高度分布的角度分析,高阶振型将会显著增加结构中上部位的层间位移需要;高阶振型将增加长周期结构的剪切变形和中上部位的弯曲变形需求,但对中下部位弯曲变形的影响并不明显;针对长周期结构的设计和分析,除计算最大层间位移角外,建议考虑层间位移沿结构高度的分布情况。     

带加强层高层建筑直接基于位移的抗震设计(Ⅰ)——方法理论

带加强层高层、超高层建筑结构目益增多,针对此类结构提出合理的抗震设计方法十分必要.根据模态理论考虑高阶振型对结构反应的贡献,基于较成熟的多层结构直接基于位移的抗震设计理论,提出了带加强层高层建筑结构直接基于位移的抗震设计方法.方法根据模态理论将结构各个振型分别等效为单自由度体系,计算各单自由度体系的地震响应,进而以振型...     

带加强层超高层建筑结构基于能力谱法的抗震设计

带加强层结构在加强层处的刚度发生剧变,从而引起侧向荷载下结构内力分布及变形的相应变化,地震作用下此类结构容易形成薄弱层,因而抗震性能较差。同时,带加强层的建筑物很多属于超限复杂高层建筑结构,无法直接套用规范方法进行抗震设计。根据带加强层高层建筑结构的受力变形特点及国内外研究者的研究成果,结合模态推覆分析理论和能力谱抗震设计方法,本文对带加强层高层建筑结构的受力变形性能作了详细的分析,提出此类结构基于能力谱法的抗震设计方法。此法采用受力层间侧移角作为性能指标,并针对加强层和普通楼层采用了不同的性能水准量化值,根据结构特点以底部和加强层上部两层楼作为薄弱层进行验算,最后通过算例验证所提方法的可行性。     

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。     

多层砖房底部两层框架抗震变形性能分析

为实现多层砖房底部两层框架结构的加固,需要研究其抗震变形性能。以某底部两层框架、上部四层砖房建筑为对象,通过STRAND7有限元软件构建有限元计算模型,考虑水平荷载与垂直荷载,深入分析多层砖房底部两层框架抗震变形性能。仿真结果表明,建筑结构振型受结构横向楼板刚度的影响较显著,不同振型的频率变化中,X向1阶频率与Y向2阶频率变化最快,楼板平面内弯曲频率变化最慢;整体结构在X向与Y向分别呈现线性剪切变形和弯剪变形,Y向上由于填充墙发挥抗震墙功能,底部两层框架变形较小;在7度多遇地震影响下,底部两层结构中第二层楼板变形较第一层严重,多层砖房底部两层框架建筑结构处于弹性工作状态。     

汶川地震近断层地震动作用下结构地震响应特征分析

研究了具有不同自振特性的建筑结构在近断层速度脉冲型及非速度脉冲型地震动作用下的结构层间变形分布,揭示了近断层速度脉冲对工程结构地震响应的特殊影响.从汶川M8.0地震近断层强震记录中选取两组典型速度脉冲型记录和非脉冲型记录,根据确定的目标地震动强度水平,利用时域叠加小波函数法对选择的强震记录进行调整,使之与目标地震动水平对应的加速度反应谱保持一致,以此作为结构地震反应分析的地震动输入.选取具有不同自振特征的3层、11层和20层典型钢筋混凝土框架结构,建立有限元分析模型,分别计算在速度脉冲型与非速度脉冲型记录作用下这些结构层间变形分布.研究表明,速度脉冲型记录与非速度脉冲型记录作用下结构层间变形有明显差异,且与结构自振特征有关.就低层结构的层间变形而言,非速度脉冲型记录的影响较速度脉冲型记录的影响大.随着结构自振周期的增加,高阶振型的影响更加明显.与非速度脉冲型记录相比,速度脉冲型记录的结构层间位移反应中值及离散程度较大.速度脉冲型记录更容易激发高层结构的高阶振型,产生较大的层间位移反应.非速度脉冲型记录对中低层结构层间变形影响较大.因此,在开展近断层结构地震影响评价时,应考虑近断层速度脉冲的影响.     

汶川地震近断层地震动作用下 结构地震响应特征分析

研究了具有不同自振特性的建筑结构在近断层速度脉冲型及非速度脉冲型地震动作用下的结构层间变形分布,揭示了近断层速度脉冲对工程结构地震响应的特殊影响. 从汶川M_S8.0地震近断层强震记录中选取两组典型速度脉冲型记录和非脉冲型记录, 根据确定的目标地震动强度水平,利用时域叠加小波函数法对选择的强震记录进行调整, 使之与目标地震动水平对应的加速度反应谱保持一致, 以此作为结构地震反应分析的地震动输入. 选取具有不同自振特征的3层、11层和20层典型钢筋混凝土框架结构, 建立有限元分析模型, 分别计算在速度脉冲型与非速度脉冲型记录作用下这些结构层间变形分布. 研究表明,速度脉冲型记录与非速度脉冲型记录作用下结构层间变形有明显差异, 且与结构自振特征有关.就低层结构的层间变形而言, 非速度脉冲型记录的影响较速度脉冲型记录的影响大. 随着结构自振周期的增加, 高阶振型的影响更加明显. 与非速度脉冲型记录相比,速度脉冲型记录的结构层间位移反应中值及离散程度较大. 速度脉冲型记录更容易激发高层结构的高阶振型, 产生较大的层间位移反应. 非速度脉冲型记录对中低层结构层间变形影响较大.因此, 在开展近断层结构地震影响评价时, 应考虑近断层速度脉冲的影响.      

考虑楼板变形带转换层高层建筑结构简化计算

带转换层高层建筑属于复杂结构体系,其楼板变形问题较为突出,考虑楼板变形对带转换层高层建筑结构进行的地震反应简化计算研究非常必要.首先将带转换层的整体结构以转换层为界划分为若干个子结构部分;其次,对每个子结构内部的各类型竖向构件以轴线为单位运用超单元法进行简化等效,对其楼板和转换梁等水平构件则视为深梁,对所有构件考虑其类型、剪切变形、弯曲变形和轴向变形等因素的影响建立其单元刚度矩阵;最后,通过坐标变换和自由度缩减形成各子结构整体刚度矩阵,根据依次放松约束节点的计算思路完成整体结构的动力计算.算例结果表明,该简化计算法计算量小精度较高.     

钢框架-混凝土核心筒超高层结构弹性分析

用ETABS软件对一栋带加强层的钢框架一混凝土核心筒结构进行了建模分析,通过反应谱法分析了地震荷载作用下钢框架-混凝土核心筒间不同连接形式以及加强层的不同数量对该结构自振周期、结构侧向位移以及结构内力的影响。     

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。     

带加强层高层建筑直接基于位移的抗震设计(Ⅱ)——算例分析

基于带加强层高层建筑结构的特点,根据论文(Ⅰ)所提出直接基于位移的抗震设计方法,对一幢带有2个加强层的超高层建筑结构进行了基于位移的抗震设计.设定结构的目标性能水准为中震作用下结构“使用良好”以及大震作用下“保证人身安全”.中震作用下结构“使用良好”,结构处在弹性阶段,结构分析及参数计算采用弹性方法.大震作用下结构“保...     

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。     

近场地震作用下不规则层间隔震结构的动力响应分析

层间隔震结构作为一种新型的隔震形式,不仅可以降低上部结构的动力响应,还可以弥补基础隔震结构的不足.现有研究多集中在远场地震作用下的规则层间隔震结构.本文利用通用结构分析与设计软件SAP2000分别模拟了一幢8层带裙房钢筋混凝土框架层间隔震结构、基础隔震结构和抗震结构,分析并对比了三种结构在近场地震作用下动力响应特征.结果表明在近场条件下三种结构顶层均出现不同程度的鞭梢效应;相比抗震结构两种隔震结构具有很好的减震效果,而且基础隔震结构的减震效果好于层间隔震结构;由于结构刚度突变的部位剪力较大,所以应对其裙楼顶部予以加强.     

外剪-内框装配式混合结构体系适用高度的研究

提出了外剪-内框装配式混合结构体系的概念,介绍了这种新型结构体系的优点及适用范围。以1梯6户的塔式住宅为例,分别建立18层、25层和33层计算模型,研究该结构体系在不同抗震设防烈度情况下的楼层刚度、楼层受剪承载力比、地震作用下的结构剪重比、楼层位移比、楼层位移角等力学及抗震性能性能指标。经分析,外剪-内框装配式混合结构在塔式住宅应用上受力性能合理,结构控制指标符合规范要求,在抗震烈度6度和7度区33层以下住宅可以广泛应用。     

建筑物高低层地震反应差异研究

建筑物高低层的地震反应是有差异的.本文对一栋20层钢筋混凝土框架结构进行了平面地震反应分析,并对一栋在汶川大地震中带有器物反应现象的4层钢筋混凝土框架结构进行了三维地震反应分析,得到了各楼层的位移、速度、加速度时程曲线及反应谱曲线.通过对计算结果的分析验证了“随楼层增高,人的感觉和器物的反应越强烈”的现象,初步分析了产...     

Shaking table testing of an existing masonry building: assessment and improvement of the seismic performance

This paper aims to assess and improve the seismic performance of an existing masonry building with flexible floors, representative of a Portuguese building typology—‘gaioleiro’ buildings. The study involved seismic tests and dynamic identification tests of two models (nonstrengthened and strengthened) in the shaking table. Each model was subjected to several seismic tests with increasing amplitude. Before the first test and after each seismic test, the dynamic identification of the model was carried out, aiming at obtaining their seismic vulnerability curves based on a damage indicator obtained from the decrease of the frequencies of the modes. In the strengthened model, steel elements were used to improve the connection between walls and floors, together with ties in the upper stories. The results show that adopted strengthening technique is effective for reducing the seismic vulnerability of ‘gaioleiro’ buildings, namely for improving the out‐of‐plane behavior of the facades. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

两层半子结构框架试验方法研究

本文以两Ping异型柱框架结构为研究对象，设计了专门的两层半子结构试验装置。通过低周反复加载试验，分别从试验现象、破坏特征和变形特点等方面研究了两层半子结构试验方法。分析结果表明，两层半子结构试验方法能较好地模拟多层结构的受力特点，是值得推广的。