等效阻尼比对基于位移的抗震设计的影响分析

等效阻尼比是基于位移抗震设计中确定等效周期的一个关键参数。通过对不同研究者提出的等效阻尼比模型进行比较研究,重点讨论了滞回模型、延性系数和等效周期对等效阻尼比的影响。结果表明,不同等效阻尼比模型的总体变化趋势是一致的;滞回模型对等效阻尼比有很大影响,Ramberg-Osgood模型的等效阻尼比是Flagshaped模型的2.56倍;等效阻尼比随着延性系数的增大而增大,尤其在μ=2～4范围内变化幅度最大;短周期与中长周期等效阻尼比相差2倍多,故等效周期小于1 s时,必须考虑其对等效阻尼比的影响。     

基于性能抗震设计中的等效线性模型研究

对6种等效线性化方法等效模型进行分析和总结,研究等效线性化方法应用于桥梁结构基于位移抗震设计的可行性及计算过程.以箍筋体积配箍率和桥梁结构承载能力为评价因素,对钢筋混凝土桥梁墩柱采用不同等效线性化方法进行基于位移的抗震设计,研究了等效线性化方法及阻尼调整系数对抗震设计结果的影响.研究表明,各种等效线性化方法应用于基于位移的抗震设计其计算结果存在较大差异,等效阻尼比对基于位移的抗震设计结果影响显著,不同的阻尼调整系数得到的计算结果也不同.在所研究的6种等效线性化方法中,Kowalsky方法、Iwan方法和欧进萍方法计算误差较小,随着位移延性系数的增大,Kowalsky方法的计算误差减小.应用Eurocode8规范提供的阻尼调整系数计算得到的结果与真实值较为接近.建议采用Eurocode8规范提供的阻尼调整系数和Kowalsky方法进行基于位移的抗震设计.     

隔震结构改进等效线性化设计方法研究

采用现有10种等效周期及等效阻尼比计算公式配合中国《建筑抗震设计规范》(简称《抗规》)加速度谱的等效线性化方法,对100个隔震模型进行位移估算。发现难以取得高精度的位移估算结果。基于此,提出等效周期和等效阻尼比的改进计算方法,用于《抗规》加速度谱进行隔震结构等效线性化设计,并讨论了地震强度、特征周期以及地震动特性对改进方法的位移估算精度的影响。结果表明:地震强度、特征周期以及地震动特性对改进方法的位移估算精度均有一定影响,但绝大部分位移估算精度能够控制在±20%内,并且大部分可控制在±10%内。     

基于单自由度等效线性化模型的RC结构地震易损性分析

通过有限元方法进行非线性动力时程分析获取解析的易损性曲线,计算量大且耗时。本文采用一种简化的计算方法,即基于单自由度的等效线性化模型,对钢筋混凝土框架结构进行地震易损性分析,并研究了该方法在结构高度上的适用性。通过选用5种典型的等效线性化模型对3栋不同高度的钢筋混凝土框架结构进行增量动力分析（IDA）,得到了不同高度的结构在不同强度地震作用下结构的反应和易损性,并与OpenSees程序的计算结果进行对比,研究了等效线性化模型应用于RC框架结构易损性分析在高度上的适用性。分析结果表明：对于10层及以下的框架结构,基于单自由度的等效线性化模型在结构地震易损性分析中具有较好的适用性;对于更高层数的结构,由于高阶振型反应对整体结构反应的影响增大,基于单自由度等效线性化模型的易损性分析结果会出现明显的偏差。     

基于等效单自由度体系的结构地震输入能量的研究

通过对多自由度体系结构在地震作用下的能量分析,考虑地震动因素和结构自身特性,提出一种框架结构地震总输入能量的简化求解方法.实例计算结果表明:基于等效单自由度体系来估计多自由度体系的地震总输入能,是一种计算简便且较为准确的方法.     

剪力墙的等效周期和等效阻尼比研究

结构弹塑性反应可用等效线性化方法中的等效刚度和等效阻尼比进行计算。为研究钢筋混凝土剪力墙的等效刚度和等效阻尼比,通过分析剪力墙的力-位移简化四折线滞回模型,推导了其屈服点和峰值点的等效刚度、等效周期和等效阻尼比的计算公式。为验证其准确性和适用性,采用提出的峰值点等效刚度、等效阻尼比公式和FEMA 440建议的公式,分别计算了42片钢筋混凝土剪力墙试件的等效刚度和等效阻尼比,并进行了对比分析。结果表明:提出的计算公式和FEMA 440建议的公式所得到的等效周期和等效阻尼比值与试验值比较吻合,因此,所提出的计算剪力墙的等效周期和等效阻尼比的公式较为合理。     

用震级和距离参数修正土层反应的等效线性化方法

传统等效线性化波动法主要的缺陷之一,是当基岩输入地震动较强时,高频段算得的频响放大倍率比实际场地的实测结果明显偏低.该缺陷可能导致低估重大工程的设计地震动参数的严重后果,因而是亟待解决的重要问题.本文认为,现行基于土的剪切模量和阻尼比的频率相关性修正等效剪应变的做法有其合理性,但不便应用并可能具有较大的不确定性;由于震级可以影响地震动的频谱特征,通过震级调整等效剪应变的做法也可视为按照频率调整等效剪应变.由于距离与震级一样也可以影响地震动的频谱特征,本文提出通过震级M和距离R参数修正等效线性化的方法EQLM(M,R),并用算例说明,等效线性化方法的上述缺陷可以通过本文提出的EQLM(M,R)方法得到一定程度的改善.     

耗能减振结构的抗震设计方法

本文基于国内外耗能减振装置的性能试验和耗能减振结构的计算研究并结合我国正在修订的建筑结构抗震规范。提出了耗能减震结构抗震设计的统一方法。首先,提出了速度相关型线性耗能器和滞变型耗能器等效阻尼和刚度的计算方法;其次,通过大量的计算比较,研究了耗能减振结构非交阻尼阵强行解耦的精度和实际应用的可行性,提出了在结构地震反应分析了振型分解反应谱法中耗能器可统一归结为结构附加振型阻尼比的方法;第三,通过耗能减     

基于复阻尼理论的混合结构Rayleigh阻尼模型

混合结构的阻尼矩阵不满足经典阻尼条件,导致传统的模态叠加法无法适用。复阻尼理论无法适用于时域计算,其自由振动响应中存在发散现象。针对混合结构的阻尼矩阵非比例性和复阻尼理论的时域发散性,基于频域等效原则构建了求解Rayleigh阻尼系数的数学优化模型,进而得到与复阻尼理论等效的Rayleigh阻尼运动方程。算例分析表明:依据位移时程响应和结构等效阻尼比可证明Rayleigh阻尼运动方程的正确性。基于本文研究成果,等效复阻尼理论的混合结构Rayleigh阻尼运动方程可直接采用模态叠加法,结合其确定的结构等效阻尼比,为混合结构的振型分解反应谱法提供理论依据。     

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。     

土层地震反应等效线性化方法综述

当前土层地震反应分析所用的主要方法是一维等效线性化波动方法。简单阐述了等效线性化方法的基本原理,总结了其发展历程和现状。根据其原理和多年的应用实践,指出了其优点和缺点。其优点主要是概念简单明确,计算量较小,便于工程应用。其缺点主要是该方法本身不能反应地震波在土体传播的真实过程,在工程实践中处理软弱土层和强震动输入时所表现出的一些不合理的地方。并对这些优缺点的机理进行了简要地分析。     

RC框架结构直接基于位移的抗震优化设计方法

探讨了静力弹塑性分析验证过程中遇到的几种情况及其产生原因,指出建筑结构设计方案在基于位移的抗震设计中的重要性。从框架结构的侧移模式出发,导出结构一定性能水平的目标顶点位移,建立结构目标顶点位移与等效位移的关系式,根据位移反应谱,由等效位移推出框架结构在各性能水平的目标周期。然后,由pushover曲线确定结构刚度退化机理,导出结构各性能水平相应的自振周期比例关系,根据结构各性能水平自振周期与目标周期的关系确定结构最优设计方案。通过例题加以验证,说明了此设计方法的可行性。     

基于位移的隔震桥梁非迭代设计方法研究

基于双线性系统的最大位移与弹性系统的最大位移关系,提出了一种适于隔震桥梁设计的非迭代计算方法．对一座5跨连续隔震桥梁用3个不同参数的模型进行了计算,并与等效线性化计算结果及时程分析结果进行了比较,结果表明,该方法偏于安全,能有效地计算出隔震桥梁位移反应的最大值,且应用简便,易于被设计工程师接受。     

消能减震结构设计的阻尼比研究

阻尼比是消能减震结构设计的重要参数,对消能减震结构设计具有决定性影响。消能减震结构设汁巾阻尼是时变参数,消能减震结构是非经典阻尼结构。采用复模态设计方法、强解耦振型分解法、基于变形能的等效阻尼法三种方法分别对不同情况的消能减震结构阻尼比进行研究,得到选择消能减震设计疗法和不同方法计算精度的规律,对消能减震结构设计具有参考价值。     

Performance spectra based method for the seismic design of structures equipped with passive supplemental damping systems

A new direct performance‐based design method utilizing design tools called performance‐spectra (P‐Spectra) for low‐rise to medium‐rise frame structures incorporating supplemental damping devices is presented. P‐Spectra are graphic tools that relate the responses of nonlinear SDOF systems with supplemental dampers to various damping parameters and dynamic system properties that structural designers can control. These tools integrate multiple response quantities that are important to the performance of a structure into a single compact graphical format to facilitate direct comparison of different potential solutions that satisfy a set of predetermined performance objectives under various levels of seismic hazard. An SDOF to MDOF transformation procedure that defines the required supplemental damping properties for the MDOF structure to achieve the response defined by the target SDOF system is also presented for hysteretic, linear viscous and viscoelastic damping devices. Using nonlinear time‐history analyses of idealized shear structures, the accuracy of the transformation procedure is verified. A seismic performance upgrade design example is presented to demonstrate the usefulness of the proposed method for achieving design performance goals using supplemental damping devices. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

钢框架结构直接基于位移的抗震设计方法研究

将钢框架结构按其性能划分为使用良好、人身安全、防止倒塌三个水平,并用层间侧移角予以量化采用钢框架的最大层侧移模式来确定其目标侧移曲线在等效线性化的前提下,由等效位移用弹性位移反应谱求出等效周期,然后对构件进行刚度设计和承载力设计用静力弹塑性分析方法对结构进行分析,校核其实际侧移曲线与满足性能目标的侧移曲线是否一致.采用...     

一种直接基于位移的结构抗震设计方法

利用我国现行抗震规范,直接根据结构的底层层间目标位移反向求取结构的底层层间屈服剪力;给出了该屈服剪力与结构基底剪力之比的数学表达式,初步分析了影响该比值的主要因素及其影响规律。在此基础上,提出了一种新的直接基于位移的结构抗震设计方法。最后,通过算例分析初步考察了该方法的可行性。