大跨度钢、木混合结构屋盖设计并基于实例分析对抗震性能的研究

为有效提高建筑中屋盖的抗震性能、节约建筑施工成本,深入研究大跨度钢、木混合结构屋盖的抗震性能。基于一个工程实例对该问题进行研究。分析从基本周期与抗侧刚度比、地震作用估算、承载力设置、抗震变形验算、连接与基础设计五个测试参数展开,在此基础上确定预应力拉索的地震响应及张拉控制应力。设计的混合屋盖是使用4道X形布置的屋面预应力主索与外柱斜拉索结构,这样是确保屋盖结构在地震下能够有效工作,根据该结构结合一工程实例展开大跨度钢、木混合结构屋盖抗震性能测试。实验结果表明,大跨度钢、木混合结构屋盖相对单一结构屋盖而言,抗震性能更强;同时实例分析表明,在多向地震输入下大跨度钢、木混合结构屋盖的各个构件中,内柱是抗震性能较弱的部位。     

上海浦东机场T2航站楼结构模型模拟地震振动台试验研究

上海浦东机场T2航站楼为下部钢筋混凝土框架、上部钢屋盖,两者通过Y形钢斜柱联接而成的大跨度空间混合结构,建筑造型新颖,结构形式复杂。为研究它在地震作用下的抗震性能,进行了1:35缩尺的模型结构振动台试验。本文详细介绍了航站楼结构体系、模型材料的选取、动力相似关系的确定以及试验方案的设计,并通过对试验现象和数据结果处理分析,考察了结构的动力特性,以及加速度、位移和应变反应。试验结果表明,组成此混合结构的框架结构、钢斜柱和钢屋盖在地震反应上各具特点,差异较大。该结构体系合理,具有足够的抗侧刚度,能够满足"小震不坏"、"大震不倒"的抗震设防要求。     

大跨开合屋盖风荷载与风致响应试验与数值计算研究

为研究屋盖开孔对大跨结构风效应的影响,在边界层风洞中开展了大跨开合屋盖刚性模型风洞测压试验,分析了结构表面风荷载分布特征,基于时域分析法研究了屋盖开合对风致响应的影响。结果表明:大跨结构模态密集,第一阶模态能量最大,高阶成分的贡献不容忽视;屋盖开洞能有效的减小屋面风荷载,降低位移响应与加速度响应,减小风振系数。研究结果可为大跨开合屋盖风荷载设计提供参考。     

国家体育馆屋盖模型二维地震反应试验研究

国家体育馆双向张弦屋盖模型模拟地震振动台试验是国内外首次进行的如此大尺寸空间结构的试验,作者进行了竖向和水平的二维地震动输入的振动台试验,通过对试验得到的结构在二维地震动作用下的加速度、应变、内力响应的分析,为评价国家体育馆屋盖结构在二维地震作用下的抗震性能及今后同类结构的抗震设计提供了试验数据,同时结果表明双向张弦结构具有良好的抗震性能,是一种具有良好应用前景的新型大跨度结构体系。     

结构参数对郑州国际会展中心屋盖结构的抗震性能影响分析

本文以郑州国际会展中心展厅钢屋盖的矩形单元为工程算例,借助ANSYS,采用振型分解反应谱法,计算结构在不同参数下的自振频率、动位移、支反力、动静内力比和动静位移比并对结果加以比较分析。研究表明预张力对于结构的动力性能影响甚微,可以忽略不计;但边界条件却改变了结构在多遇地震作用下的受力性能,建议慎重选取。为掌握该类斜拉式预张力索拱结构体系的动力性能提供设计依据。     

改善桥梁结构地震性能的措施研究

为了提高结构的抗震性能,可以从结构自身的动力特性着手,在明确了不同结构在地震作用下的响应特性的基础上,通过对结构进行合理调整,使得结构在地震作用下的内力分布达到较为合理的状态.通过对一座拱桥结构体系进行地震响应分析,探讨了伸缩缝和固定墩的设置位置对结构地震响应的影响.分析研究显示,合理选择伸缩缝和固定墩的设置位置,可以显著改善全桥结构的抗震性能.     

黄土地区地铁地下结构抗震研究综述

介绍了地铁地下结构抗震研究的发展历史、研究现状及黄土地区地铁地下结构抗震的相关研究,总结归纳出地震作用下地铁地下结构的地震破坏形式与地震反应特征;对地铁地下结构的不同抗震研究方法进行对比研究,指出各种研究方法的优缺点与适用情况。针对我国黄土地区地铁地下结构抗震分析理论研究不足,基础资料积累欠缺,抗震设计尚无可靠依据的实际情况,探讨了黄土动力本构模型、黄土与结构动力相互作用、离心机振动台试验研究及抗震分析方法等因素对黄土地区地铁地下结构抗震研究可靠性的影响,提出黄土地区地铁地下结构地震动力反应分析、地震破坏机理分析、抗震性能分析及抗震设计中需要深入研究的关键问题。     

大跨维修机库结构采用耗能支撑的减震研究

大跨维修机库动力特性复杂,针对该类结构的减震研究则刚刚起步。本文结合大跨机库的地震响应特点,提出支撑柱顶与屋盖节点之间设置黏滞流体阻尼支撑的减震方案,对一大跨机库结构采用该减震方法进行了时程分析,对比减震前后结构基底剪力、柱顶侧移以及屋盖的杆件内力、位移。结果表明,该方法可以有效地吸收地震动输入能量,降低整体结构地震响应。由于机库结构特点决定了支撑柱间阻尼器的不均匀布置,导致减震效果在屋盖范围内的不均匀分布,分析结果表明屋盖杆件内力减震效果与杆件地震内力分布规律相吻合,表明该类减震方案对于大跨度维修机库屋盖地震响应具有非常好的针对性。     

不同烈度区农村自建砖砌体房屋震害特征研究

农村自建砖砌体房屋通常没有正规的设计和施工导致该类房屋抗震性能较差。文中以汶川8.0级地震为例,在不同烈度区选择具有代表性地区的农村自建砖砌体房屋为研究对象,分析了该类型房屋不同烈度区的震害特征。通过使用数量化术语的震害描述,对在不同烈度区的农村自建砖砌体房屋的墙体、楼板屋盖、附属结构的破坏进行了震害分析,得到了地震作用下仅考虑结构振动破坏时该类型房屋的破坏特征。最后也给出了降低农村自建砖砌体房屋震害的一些建议。     

复杂高层结构基于增量动力分析法的地震易损性分析

增量动力分析法(Incremental Dynamic Analysis,IDA)是一种以动力弹塑性时程分析为基础的参数分析方法,计算结构在不同地震动强度作用下的响应,能够反映结构体系随地震动强度的变化,经历弹性、弹塑性直至倒塌的全过程性能.而建筑结构的地震易损性是指在不同强度地震作用下结构达到或超过某种极限状态的条件概率.因此,增量动力分析的结果提供了结构地震易损性分析所需的数据.本文在增量动力分析的基础上,结合地震易损性分析,提出基于IDA的地震易损性分析方法,并采用该方法对某复杂超限高层结构进行抗震性能评估,得出该结构在3个地震水准下,超越5个极限状态的概率.研究表明,基于增量动力分析的易损性分析结果,可为预测重大工程结构的地震破坏和损失提供有力的科学依据.     

环向空间预应力结构模型振动台试验研究

某新建国际网球赛馆为大型空间预应力混合结构。其主赛馆看台为倒锥形现浇预应力混凝土结构,屋盖为开闭式钢结构。对该结构进行了缩尺模型的振动台试验,根据几何相似和预应力等效的原则,研究解决了小比例振动台模型中预应力筋配置和预应力施工的技术课题,探索了该类旋转对称、高宽比较小的空间结构不同于普通高层结构的振动测试布置方法。试验验证了这一结构以扭转为主的振型特点,揭示了环向预应力在保证结构维持罕遇地震作用下的整体性上的重要作用,并对工程作出了抗震性能评价。     

大震下村镇建筑砌体结构的抗震性能数值分析

为探讨村镇建筑低层砌体结构在大震下的动力响应及损伤分布情况,基于农居结构性能实地调查与检测,在有限元软件ABAQUS中建立了不同抗震构造措施的砌体结构有限元模型,并进行结构动力特性及大震下弹塑性时程的分析,对比它们的自振特性参数、位移响应参数及损伤破坏形态。分析表明,低层砌体结构合理设置构造柱后结构自振周期略有减小,但振型不变;在弹性变形阶段构造柱能有效约束结构的动力位移响应,进入塑性变形后构造柱可提高砌体结构的耗能能力,但值得注意的是,结构刚度退化后构造柱会加剧纵横向抗侧刚度的不均衡性;低层砌体结构合理设置圈梁构造柱可有效抑制承重横墙的裂缝发展及楼屋盖发生支座失效破坏,且可以明显削弱结构的扭转效应。     

郑州国际会展中心展厅钢屋盖的动力特性分析

郑州国际会展中心展览厅钢屋盖采用了空间斜拉式索拱结构体系，为探讨该体系的动力特性，采用ANSYS有限元程序，分别建立钢屋盖与下部混凝土结构共同作用、钢屋盖单独作用以及无斜拉系统的钢屋盖单独作用时的3个空间计算模型，采用子空间迭代法计算其自振周期和振型，并加以比较。从而得出钢屋盖的动力特性，为进一步研究此类结构的受力特性奠定了基础。     

Influence of earthquake direction on the seismic response of irregular plan RC frame buildings

The nonlinear response of structures is usually evaluated by considering two accelerograms acting simultaneously along the orthogonal directions. In this study, the infl uence of the earthquake direction on the seismic response of building structures is examined. Three multi-story RC buildings, representing a very common structural typology in Italy, are used as case studies for the evaluation. They are, respectively, a rectangular plan shape, an L plan shape and a rectangular plan shape with courtyard buildings. Nonlinear static and dynamic analyses are performed by considering different seismic levels, characterized by peak ground acceleration on stiff soil equal to 0.35 g, 0.25 g and 0.15 g. Nonlinear dynamic analyses are carried out by considering twelve different earthquake directions, and rotating the direction of both the orthogonal components by 30° for each analysis(from 0° to 330°). The survey is carried out on the L plan shape structure. The results show that the angle of the seismic input motion signifi cantly infl uences the response of RC structures; the critical seismic angle, i.e., the incidence angle that produces the maximum demand, provides an increase of up to 37% in terms of both roof displacements and plastic hinge rotations.     

拱形波纹钢屋盖动力特性测试及分析

拱形波纹钢屋盖是一种新颖的金属拱形薄壳结构，在我国已经得到了广泛的应用。由于结构的复杂性，目前有关的理论研究尚不够深入，动力研究还很少有人涉及。以18m和30m两种跨度的W666型拱形波纹钢屋盖为研究对象，测试了拱在竖向平面内振动时的频率、振型及阻尼。在所提简化计算模型的基础上，采用有限元方法计算了结构的动力特性，其结果与试验数据符合较好。测试和分析结果为该结构的动力反应研究提供了方便。     

土-大型地铁地下车站结构动力接触效应研究

以苏州地铁一号线的星海站为工程背景,考虑土与地铁车站结构非线性动力相互作用效应,分析了土与地下结构接触面的动力分离与滑移效应、土与地下结构接触面上动土压力和动摩擦力的分布规律与反应幅值,以及动力接触效应对地铁车站结构动力反应的影响规律。研究结果表明：强地震发生时,在地铁地下车站结构侧墙顶端,出现了土与结构接触分离现象,在车站结构顶底板处,土与结构产生了相对滑移现象;考虑动力接触效应时,地下结构总体动力反应是变小的。给出了车站结构侧墙上动土压力分布规律及其动土压力系数,以及车站结构顶底板上的动土压力分布规律及其反应幅值。研究结果对进一步了解土与地下结构的动力接触效应及其对地下结构动力反应的影响,具有一定的参考价值和指导意义。     

郑州大学体育馆钢屋盖动力特性分析

以郑州大学新校区体育馆钢屋盖为研究对象,采用ANSYS分析程序,建立了钢屋盖空间结构计算模型,利用子空间迭代法计算自振周期和振型,从而得到钢屋盖动力特性,为进一步研究该结构的动力响应打下基础。     

不同场地条件下地连墙对地铁车站结构地震动力响应的影响

地铁车站多采用基于地下连续墙(简称：地连墙)的明挖施工方法,施工后地连墙作为永久结构与车站共同受力。在车站结构抗震分析中,考虑到地连墙可能对结构抗震的有利作用,出于安全储备考虑通常忽略地连墙的存在,但地连墙对车站结构地震响应的影响规律和机理仍有待深入研究。以某典型两层三跨地铁车站结构为对象,基于近场波动有限元方法并结合黏弹性人工边界条件,开展有无地连墙情况车站结构地震响应特性对比研究,揭示不同场地条件下地连墙对车站结构地震响应的影响规律,阐明地连墙的影响机理。研究结果表明：地连墙具有减小车站结构总体层间位移效应,有利于侧墙和底层中柱抗震,但同时放大了顶底板与侧墙连接处的弯矩和正应力;地连墙对结构顶层中柱端部及中跨中板板端的内力和正应力的影响与场地条件相关,坚硬和中硬场地条件下具有减小效应,软弱场地下略有增大作用。上述结构响应规律的原因可归结为地连墙增加了结构侧墙刚度,降低了结构整体侧向变形,但限制了侧墙的弯曲变形,导致结构顶底板与侧墙交接处的弯曲变形和内力增大。     

Estimation of seismic drift demands for frame structures

A process is outlined and evaluated for the estimation of seismic roof and storey drift demands for frame structures from the spectral displacement demand at the first mode period of the structure. The spectral displacement demand is related to the roof drift demand for the multi‐degree‐of‐freedom (MDOF) structure using three modification factors, accounting for MDOF effects, inelasticity effects, and P‐delta effects. Median values and measures of dispersion for the factors are obtained from elastic and inelastic time history analyses of nine steel moment resisting frame structures subjected to sets of ground motions representative of different hazard levels. The roof drift demand is related to the storey drift demands, with the results being strongly dependent on the number of stories and the ground motion characteristics. The relationships proposed in this paper should prove useful in the conceptual design phase, in estimating deformation demands for performance assessment, and in improving basic understanding of seismic behaviour. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

大跨度球面网壳结构的风振系数研究

大跨度球面网壳结构应用日趋广泛,其结构特点使风荷载常常起主要甚至是控制作用,风振动力响应研究日益受到关注与重视。本文讨论了网壳结构风振响应时程分析计算方法,并采用节点位移风振系数来衡量网壳结构风振特性。对角锥型双层球面网壳结构进行了不同几何参数即跨度、矢高、球壳厚度等多种情况下的位移风振系数的研究,得出该类网壳的风振系数随几何参数的变化规律,并回归出计算公式,为双层球面网壳结构的抗风设计提供参考。