高层钢结构抗震pushover分析的侧向力分布模式及其影响

本文针对高层钢结构抗震Pushover分析的适用性和侧向力分布模式的选取等问题,首先,介绍和分析了Pushover分析常用的五种侧向力分布模式及其本质特征;然后,给出了判断侧向力分布模式合理性的准则;最后,通过对比一座15层的平面钢框架结构在Ⅳ类场地的典型地震动下的非线性时程分析和五种侧向力分布下的Pushover分析中的破坏形式和弹塑性反应,研究了高层钢结构抗震Pushover分析的适用性和各侧向力分布模式的合理性;在此基础上,本文给出了高层钢结构Pushover分析时侧向力分布模式的选取建议。     

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。     

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。     

基于凸集模型的界限pushover分析

结构的抗震性能评估中包含许多不确定性因素。当掌握的不确定性信息较少时,概率模型结果是值得怀疑的。本文首先采用双界限凸集模型考虑地面运动加速度峰值和反应谱特征周期的不确定性,并结合我国现行抗震设计规范中的反应谱,求得结构层间剪力的变异区间,在此基础上给出了一种新的界限侧向加载方式;并进一步将凸集理论融于pushover分析过程中,分析了由pushover得到的结构能力的界限变化区间。结果表明本文給出的界限pushover方法能给出性态指标的变化区间,是一种更客观可靠的抗震性能评估方法。     

Pushover加载模式对圆形双柱墩地震反应的影响

为考察pushover侧向力模式对桥墩地震反应的影响,以圆形双柱墩模型为例,进行了6个地震动作用下的非线性时程分析和4种常用侧向力加载模式的pushover分析,并以时程分析结果的平均值作为对比基准。研究表明,不同侧向力加载模式计算结果存在一定差异,静力法计算结果误差最大;给定振型下的模态法误差较小,在不同轴压比下的计算结果分布规律与时程法的吻合最好;常量加速度法的误差基本介于前述两种模式之间;M-phi曲线法的误差随着轴压比的增大而变大;与时程法相比,模态法的计算结果比其它方法更为合理。     

考虑时空耦联的等效惯性加速度加载的地下结构pushover分析

地下结构的薄弱环节在地震作用下可能发生破坏,进而影响整个结构体系的整体稳定性,地下结构的抗震能力成为结构工程领域研究的热点问题之一.在借鉴已有地下结构pushover分析方法的基础上,本文提出了一种考虑时空耦合的等效惯性加速度分布模式,详细介绍了该分布模式的求解步骤与基本特点,采用该方法对日本神户大开地铁车站进行了pu...     

平面不规则结构非弹性扭转地震反应研究进展

不规则建筑结构在侧向地震荷载作用下由于质量中心和刚度中心的不重合导致平扭耦联反应的发生,使得结构构件的变形需求分布在结构平面内并不一致,从而产生附加的强度和变形需求。尽管不规则建筑结构在地震作用下的扭转问题一直受到研究学者的关注和研究,并取得了很多显著的成果,但仍然存在着一些争议,有待于继续深入研究。本文从结构的分析模型、影响参数及地震动输入等方面回顾总结了平面不规则建筑结构在地震作用下非弹性扭转的研究进展,结合当前的研究工作指出今后研究的发展方向。     

使用偏心支撑减小不规则高层建筑的扭转振动效应

文章对比分析了一个不规则高层钢筋混凝土框-剪结构和在原结构基础上增设偏心支撑后的新结构的抗震性能,比较了它们的自振特性以及层间位移等地震作用效应。针对不规则高层建筑在地震作用下不可避免的扭转振动问题,提出在结构中适当地增设偏心支撑来减小结构的扭转振动效应及其它结构地震反应这种简单可行、经济适用的方法。     

平面不规则基础隔震结构抗扭设计研究

针对平面不规则结构在水平地震作用下的振动特性,通过调整隔震层隔震支座的布置,得到3种不同工况的隔震层刚心与上部结构质心、刚心相对位置关系,分别以楼层位移和层间位移为指标的扭转位移比,作为平面不规则基础隔震结构扭转响应指标,利用弹塑性时程分析方法,通过对3种不同工况的扭转指标对比分析研究,提出适用于平面不规则基础隔震结构的抗扭设计方法。结果表明：对于平面不规则结构,应在保证隔震层扭转位移比小于1.2的基础上,使隔震层的刚心和上部结构的刚心分别位于上部结构质心的两侧,可有效控制上部结构的扭转。     

侧向荷载分布方式对高层建筑静力弹塑性分析结果的影响

Pushover方法作为一种建筑结构弹塑性地震响应的简化近似计算方法和抗震性能评价方法已得到广泛应用。但由于其理论基础不严密,其准确性需要给予必要确认,同时其适用性也受到一定的限值。就侧向荷载分布方式,对静力弹塑性pushover分析结果的影响进行了研究。用四种不同的侧向荷载分布方式,对一栋24层的高层结构进行了分析。分析结果表明:在不同侧向荷载分布方式作用下,pushover分析结果相差很大。就分析结果而言,选择实时模态的荷载分布方式更为合理。     

循环往复加载的地下结构Pushover分析方法及其在地震损伤分析中的应用

考虑到地震作用下地下结构往往受到双向往复荷载作用,本文提出了循环往复加载的地下结构Pushover分析方法.介绍了该方法的实施步骤、基本功能与特点.该方法考虑了地震作用下地下结构双向受力的特点,利用多点位移控制的推覆分析算法进行地震作用下正向加载-卸载-反向再加载的全过程分析.该方法将一次循环加载过程近似看作一次地震作用过程,提出了基于循环往复加载Pushover分析的损伤模型,避免了对土-结构整体模型进行复杂的动力相互作用分析;通过一次循环往复加载的Pushover分析,根据结构构件刚度的改变对结构损伤进行有效评估.结合实际工程进行算例分析初步验证了循环往复加载Pushover分析及地震损伤模型的有效性.     

Influence of soil to structure stiffness on the accuracy of the pushover method for underground structures

The pushover method for underground structures is a seismic analysis method featured by high calculation accuracy and a simple implementation process. The method has been widely used in seismic design and other related scientific research; however, the influence of different soil-structure flexibility ratios on the accuracy of this method is still not well understood. In this study, we select the cross-section structures beneath the Daikai subway station as the research object and establish 12 finite element analysis models with different soil-structure flexibility ratios using ABAQUS. All models are computed by the dynamic time-history method or the pushover method. Furthermore, the dynamic time-history solution result is taken as the standard solution, and the precision and application of the pushover analysis method are discussed based on the parameters of peak interlayer displacement and peak internal force of the middle column section. The results show that the soil-structure flexibility ratio has a significant influence on the calculation accuracy of the pushover method, and the calculation accuracy of this method is the most ideal when the soil-structure flexibility is equal to 1. The research results can provide significant references for the seismic design of underground structures or the improvement of simplified seismic analysis methods.     

交错桁架多层钢结构推倒分析方法研究

随着基于性能的抗震设计思想的发展,推倒分析开始成为罕遇地震下多、高层结构抗震设计的有力工具。本文以交错桁架多层钢结构为例,采用推倒分析对其在E l Centro波作用下的地震反应进行研究,分别采用位移系数法和能力谱法确定结构目标位移,同时进行结构在相同地震动下的弹塑性时程分析。研究表明,推倒分析能准确地评价交错桁架多层钢结构的抗震性能,采用位移系数法和能力谱法确定的结构顶点侧移均与弹塑性时程分析吻合较好,对层间位移及塑性铰分布的预测,能力谱法比位移系数法更为准确。     

基于易损性的基础隔震结构地震动选取方法研究

对基础隔震结构进行动力弹塑性时程分析时,地震记录的选择是关键.提出基于基础隔震结构弹塑性动力放大系数谱进行地震记录选取的方法:首先采用动力弹塑性时程分析方法对基础隔震结构的两自由度简化模型进行分析,得到结构的动力放大系数谱;然后采用谱匹配的方法选取地震记录,对一8层混凝土框架结构的基础隔震结构进行增量动力分析、地震易损...     

An improved upper-bound pushover procedure for seismic assessment of high-rise moment resisting steel frames

In recent years, nonlinear static procedures (NSPs) have gained considerable popularity as an efficient tool in the performance based seismic design practice. This was backed by extensive corroboration studies that have demonstrated its good accuracy in estimating the seismic response of regular structures. Despite the numerous improvements of the original versions of NSPs, their use to assess the seismic response of irregular structures and high-rise buildings is still challenging; they are not able to predict with sufficient accuracy all the complexities associated to the seismic response of this type of structures. Thus, an improved upper-bound (IUB) pushover procedure for seismic assessment of plane frames is presented in this paper, aiming to enhance the accuracy of existing methods in predicting the seismic behaviour of high-rise buildings. The novelty of this proposal is based on the adjustment of the pattern of the lateral load of the upper-bound pushover method applied to tall structures. The accuracy of the procedure is tested using nine, twelve, fifteen and twenty storeys steel buildings. The results of the (IUB) are compared to those of the capacity spectrum method, the modal pushover analysis, the upper bound pushover analysis, the modified upper bound pushover analysis and the non-linear time history analysis (NTHA). In most cases, the proposed procedure shows better results and closer to those obtained by NTHA.     

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。     

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。     

Effectiveness of nonlinear static procedures for slender masonry towers

This paper investigates the accuracy of pushover-based methods in predicting the seismic response of slender masonry towers, through comparison with the results from a large number of nonlinear time-history dynamic analyses. In particular, conventional pushover analyses, in both their force- and displacement-based variants, are considered, and seismic assessment through the well-established N2 method is also addressed. The study is conducted by applying a simple non-linear elastic model recently developed and implemented in the computational code MADY to represent slender masonry structures. The model enables both pushover analyses and non-linear dynamic analyses to be performed with a minimum of effort. A multi-record incremental dynamic analysis carried out for a quite large number of structural cases, each of which is subjected to a comprehensive set of dynamic nonlinear analyses, is used to evaluate the accuracy of pushover methods in predicting the global structural response, as represented by the usual capacity curve together with a damage curve, both of which are compared with dynamic envelopes. Local responses, in terms of lateral displacements and the distribution of damage along the tower height are also compared. The results reveal that the key issue in the accuracy of pushover methods is the nature of the lateral load applied, that is, whether it is a force or a displacement. Different ranges of expected deformation are suggested for adopting each type of lateral load to better represent the actual behaviour of masonry towers and their damage under seismic events through pushover methods.     

强震下水闸结构抗震性能分析

强震下的水闸结构抗震性能尚待深入研究,结合实际工程案例,运用UC-WCOMD有限元分析软件建立精细化的水闸计算模型,并分别采用Pushover法和时程分析法讨论水闸在强震作用下的抗震性能,结果表明:结合抗震设防目标,采用Pushover分析法评估水闸的抗侧能力,并采用弹塑性时程分析方法进行强震下的抗震性能校核,是值得推荐的研究方法。     

约束混凝土砌块结构抗震性态研究

性态抗震设计已成为结构抗震设计的发展趋势,本文以约束混凝土砌块结构为对象,在提出约束混凝土砌块墙承载力计算公式的基础上,建立了砌块墙片的恢复力模型。对3座不同层数的典型约束混凝土砌块结构,在代表不同场地类别、不同地震动强度的输入下分别进行了动力非线性时程分析和静力非线性分析。通过计算结果的对比,讨论了2种分析方法中场地类别、地震动强度、静力非线性分析中侧力分布模式等影响,所得结论可以为用静力非线性分析估计砌块结构的抗震性能提供有益的参考依据。