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...     

配置自复位耗能跨低多层钢框架体系的能量系数

利用超弹性SMA螺栓梁柱节点的耗能能力和自复位特性,将其引入到耗能跨而构建"自复位耗能跨",基于既有的节点试验研究结果对结构体系的滞回性能进行了探讨。在此基础上,以具有旗形滞回特征的单自由度体系为工具,对配置自复位耗能跨低多层钢框架体系的能量系数进行推导。能量系数可以合理量化具有旗形滞回规则结构的峰值响应需求,能量系数越低,表明地震动下结构的峰值响应越低。为了阐明滞回参数对能量系数的影响,对具有不同滞回参数组合可代表低多层结构的等效SDOF体系进行了非线性动力分析,参数组合包括周期、屈服后刚度比、延性系数及能量比。同时对能量系数的离散性也进行了分析。结果表明:能量系数及能量系数的离散性受结构周期、屈服后刚度比及延性系数影响较大,受能量比的影响较小。     

基于位移的抗震设计中结构设计承载力的取值研究

合理的设计承载力取值能确保结构满足各性能水平的承载力需要。本文将多自由度结构等效为相应的单自由度体系,并假定单自由度体系为理想弹塑性体;根据结构各性能水平的目标位移,由能力谱法确定相应的实际承载力需求,取其中最大值作为结构实际承载力需求;引入超强系数定义结构实际承载力与设计承载力的比例关系,进而由实际承载力需求除以超强系数得到结构设计承载力,以此为依据对结构构件进行截面承载力设计,确保了结构能够满足性能目标要求。通过例题说明了本文方法的计算过程,并由静力弹塑性分析验证了其可行性。     

单自由度自复位体系设计能量谱研究

本文对具有旗帜型滞回模型的单自由度自复位体系提出了设计能量谱的构造方法,包括设计输入能量谱和设计滞回耗能比谱。首先按中国规范场地类别选取360条实际强震记录进行时程分析,对影响单自由度自复位体系输入能量谱和滞回耗能比谱的参数,包括地震波类型、滞回模型、阻尼比、延性系数等进行研究。在此基础上分别建议了设计输入能量谱和设计滞回耗能比谱及其曲线参数的确定方法,并与实际强震记录计算结果进行比较。结果表明结构滞回模型对能量谱影响明显;阻尼比和延性系数对输入能量谱的影响在整个周期范围内有显著差异,但均有明显的削峰作用。建议的两种设计能量谱综合考虑了结构参数、地震波参数和中国场地类别的影响,可以较好的拟合实际情况,并对弹塑性单自由度自复位体系在地震作用下的耗能需求做出较准确的估计。     

摩擦耗能钢框架刚塑性抗震设计方法的研究

基于强震下摩擦耗能钢框架的能量转化机制,发展了一种结构基于性能刚塑性抗震设计方法。将预设的耗能部位(梁柱塑性铰及摩擦耗能元件)假定为理想刚塑性,其它部位为刚性,采用刚塑性模型来预测结构地震反应。以预控的塑性机构及位移限值作为性能目标,考虑结构的P-Δ效应,根据能量相等原则,将结构等效为刚塑性单自由度体系,运用刚塑性位移反应谱完成结构内力计算,最后通过9层的摩擦耗能钢框架进行设计,并运用pushover分析和非线性动力分析进行了验证,结果表明该方法具有满意的精确度。     

基于位移的减震结构设计方法研究

针对减震结构的设计, 其振型分解反应谱方法不能反映阻尼器的非线性和结构在大震下的性能;时程分析法需要多次试算、十分繁琐的情况,采用以结构构件设计为主、线性粘滞阻尼器为强度补充的设计思想,将结构等效为单自由度体系,利用基于位移的设计方法对线性粘滞阻尼减震结构进行设计,并利用该方法设计1栋13层框架剪力墙结构,最后通过动力时程分析验证了该方法的可行性.     

基于结构能量分析的抗震设计新方法的研究

概要介绍了多自由度结构能量分析方法，根据单自由度体系得到的输入能量谱，研究分析了多自由度与单自由度输入能量和耗能的等效性问题，并对一座钢筋混凝土框架结构算例进行了能量计算，对计算结果进行了分析，为能量分析设计方法应用于结构抗震设计进行有益的探索。     

延性需求谱在基于性能的抗震设计中的应用

基于性能的抗震设计理论涉及如何简便而合理地确定结构在指定强度地震下的弹塑性位移需求。本文给出了利用延性需求谱求解结构位移需求的一般步骤:借助模态Pushover分析将多自由度体系分解为几个非线性单自由度体系,以考虑各阶振型的影响;利用延性需求谱计算对应模态的等效单自由度体系的延性及位移需求,并以一定方式组合转化为多自由度体系位移需求。最后,通过算例分析表明:利用延性需求谱求解结构位移需求是一种具有一定精度可为工程接受的简便方法,在基于性能的抗震设计中具有较好的应用前景。     

改进直接基于位移的钢筋混凝土框架结构抗震设计研究

直接基于位移法进行抗震设计时,最初结构的刚度和承载力均是未知的,设计中需假定预期设计结构的振型模式和由此得到的结构侧向地震力分布,这样的设计结果会产生一定的偏差.针对此问题,提出了改进直接基于位移的抗震设计方法,即首先初步设计结构,根据初设结构的振型模式等效单自由度体系,结合目标位移反向设计结构刚度,将设计结构的刚度与初设结构刚度比较,进行调整设计,最后进行承载力设计.程序中为减少迭代次数,定义了结构竖向刚度调整系数,用以简化结构弹性刚度的确定过程,从而实现设计结构在相应地震设防水准下满足预期位移的控制要求.最后通过算例证明了该方法具有一定的准确性.     

钢筋混凝土框架抗震结构地震能量分布及耗散研究

基于能量平衡原理,对多层钢筋混凝土框架结构的地震输入能量的分布及耗散规律进行了研究。选用8条天然地震波和2条人工波,运用Perform-3D软件,对多层钢筋混凝土框架结构模型在7度罕遇地震作用下的弹塑性能量进行数值仿真计算。计算了钢混框架结构在不同地震波下的地震总输入能量、滞回耗能、阻尼耗能以及滞回耗能占总耗能的比例时程,分析了地震能量在各分量中的分布及分配规律;分析了阻尼比和延性比对地震输入能量的影响,确定了滞回耗能随阻尼比和延性比的变化规律;研究了钢筋混凝土框架结构梁柱构造和竖向侧移刚度变化对地震输入能及其分量的影响,确定了多层钢筋混凝土框架结构滞回耗能沿竖向的分布规律及沿横向在框架构件中的分配,研究了框架结构存在薄弱层情况下的滞回耗能的分布规律。揭示了多自由度钢筋混凝土框架结构地震输入能量及其分布规律,可为基于能量平衡原理的抗震设计理论在工程实际中的运用提供有益的参考。     

基于无能源磁摩擦控制装置的被动智能控制研究

将无能源磁摩擦控制装置应用于结构被动智能控制。分析了无能源磁摩擦控制装置的恢复力特性及影响参数，建立了被动连续变刚度体系的理论模型，推导了受控结构系统的一般方程，进行了模型结构的被动智能控制仿真分析。从理论上验证了无能源磁摩擦控制装置用于结构被动智能控制具有良好的控制效果。     

基于反应谱理论的复模态抗震设计方法

本文结合我国现行《建筑抗震设计规范》，采用复模态理论分析技术对结构非正交阻尼阵进行解耦，导出了基于反应谱理论的耗能减震结构的复模态抗震设计方法。文中提出了完整、系统的耗能减震结构复模态抗震设计方法的程序，并给出若干抗震设计实例。算例结果表明：该设计方法准确、实用，具有一定的理论意义与工程意义。     

大跨径拱桥被动减震控制的仿真分析

本文采用现代控制理论对设有耗能减震装置的拱桥结构进行被动减震控制仿真分析,给出了大跨度拱桥在多点激励下的运动微分方程,将拱桥简化成平面杆系模型,给出减震结构的状态方程,然后基于SIMULINK环境下对设有粘滞阻尼器的拱桥减震结构进行动态仿真分析,并考虑了行波效应对减震效果的影响。该方法较之传统的分析方法更简便、有效,分析结果表明设置了耗能器的拱桥结构地震反应有明显的降低。     

楼板隔震消能结构体系

提出了一种新型减震结构体系——楼板隔震消能结构体系。该结构体系的特点是:竖向荷载传递途径与传统结构相同,但在楼板与主体结构水平承重构件之间设置高阻尼隔震层,在楼板与主体结构竖向承重构件之间留出空隙,并在其中安装消能阻尼器,使结构在发生水平振动时楼板与主体结构之间能够发生一定的相对运动,产生隔震和消能作用,减小结构的地震反应。本文给出了单层楼板隔震消能结构的运动微分方程,以及基底输入谐和振动时的结构传递函数,并分析了结构参数对传递函数的影响。     

基于ANSYS软件benchmark模型耗能减振控制分析

本文系统介绍了当前国际结构振动控制的公共平台———Benchm ark模型,首次给出使用通用有限元软件ANSYS对第3阶段20层非线性钢框架抗震结构的有限元建模,结果表明,模态、无控地震反应分析结果和ASCE给出的MATLAB结果相同。利用粘滞阻尼器对此模型的耗能减振数值仿真分析的结果表明:粘滞阻尼器是一种性能很好的阻尼器,使用本文给出ANSYS的Benchm ark有限元模型来进行耗能减振控制分析是方便的、可行的。     

粘弹性-摩擦阻尼器在底部框架砌体结构抗震加固中的控制应用

本文根据新型粘弹性－摩擦阻尼器的耗能特点和底部框架砌体结构动力特性，提出通过对底部框架砌体结构设置粘弹性－摩擦阻尼器，达到对底部框回体结构抗震加固的目的。文中推导了粘弹性－摩擦阻尼器和人字型支撑的组合层间单元刚度短阵和控制力向量，建立了设置粘弹性－摩擦阻尼器框架结构地震反应时程分析的控制方法。     

黏滞阻尼器耗能减振工程应用设计方法研究

本中文阐述了黏滞阻尼器的构造、力学模型以及其耗能减振的基本原理,并基于国际结构振动控制公共平台Benchmark模型,采用ANSYS和SAP2000有限元软件对其进行无控和有控地震反应分析,研究了黏滞阻尼器自身参数、设置形式、速度指、阻尼系数、位置和数量等因素对其控制效果的影响规律.结合国内外规范,给出LVD安装形式、...     

A study on using wide‐flange section web under out‐of‐plane flexure for passive energy dissipation

It is not common to purposely subject the web of wide‐flange or I‐sections to out‐of‐plane bending. However, yielding the web under this loading condition can be a stable source of energy dissipation as the transition at the corner from the web to the flanges is smooth and weld‐free; this prevents stress concentrations causing premature failure and eliminates uncertainties and imperfections associated with welding. Further, short segments of wide‐flange or I‐sections constitute a simple and inexpensive energy dissipating device as minimum manufacturing is required and leftovers not useful for other structural purposes can be re‐utilized. This paper proposes a new type of seismic damper in the form of braces based on yielding the web of short length segments of wide‐flange or I‐shaped steel sections under out‐of‐plane bending. The hysteretic behavior and ultimate energy dissipation capacity is investigated via component tests under cyclic loads. The experimental results indicate that the damping device has stable restoring force characteristics and a high energy dissipation capacity. Based on these results, a simple hysteretic model for predicting the load–displacement curve of the seismic damper is proposed, along with a procedure for predicting its ultimate energy dissipation capacity and anticipating its failure under arbitrarily applied cyclic loads. The procedure considers the influence of the loading path on the ultimate energy dissipation capacity. Finally, shaking table tests on half‐scale structures are conducted to further verify the feasibility and effectiveness of the new damper, and to assess the accuracy of the hysteretic model and the procedure for predicting its failure. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

设置斜撑粘弹性阻尼器框架结构空间协同工作分析方法的控制研究

粘弹性阻尼器（ved）是抗震被动控制中一种十分有效的耗能减震装置。本文根据粘弹性阻尼材料的应力－应变关系，推导了粘弹性阻尼器和人字型支撑的组合层间单元刚度矩阵及单元控制力向量；并基于框架结构的空间特性，建立了设置斜撑Ved框架结构在考虑空间协同分析的基础上地震反应时程分析的控制方法；最后，应用本文的方法，对设置Ved斜支撑后钢筋混凝土框架结构进行了结构地震反应时程分析，并根据计算结果对其减震效果进行了分析讨论。     

基于电磁摩擦控制装置的被动智能控制研究

本文将电磁摩擦控制装置应用于结构被动智能控制。分析了电磁摩擦控制装置的恢复力特性及影响参数，建立了被动连续变刚度体系的理论模型，推导了受控结构系统的一般方程，进行了模型结构的被动智能控制仿真分析。从理论上验证了：电磁摩擦控制装置用于结构被动智能控制具有良好的控制效果。