三维远场长周期地震下考虑SSI层间隔震结构地震响应分析

实际地震具有多维特性,只考虑水平向作用往往不够真实全面,而且远场长周期地震动不同于普通地震动,具有周期长、持时长、低频成份丰富等特征,对周期较大的隔震类结构会产生不利影响,在考虑SSI效应(soil-structure interaction, SSI)中尤为复杂,需深入探讨。基于此,建立大底盘层间隔震结构,在三维地震动激励下,探讨普通地震与远场长周期地震对层间隔震结构的不同影响,并分析考虑SSI效应对结构的不同程度影响。结果表明：三维地震下,远场长周期对层间隔震结构产生的地震响应远大于普通地震;考虑SSI效应时,随着土体变软,结构响应增大;针对传统水平隔震支座,在三维远场长周期地震下出现层间位移角和支座位移超限问题,设置三维隔震支座,解决了超限问题,分析结果表明其隔减震效果明显优于传统水平隔震支座。     

近断层地震动对层间隔震结构动力响应影响分析

近断层地震动有着与常规地震不同的特性,对隔震结构的影响是不可忽略的。对一栋8层钢筋混凝土框架结构输入138条近断层地震记录,计算了隔震层设置在1层、4层、7层时的层间隔震结构动力响应,分析了近断层地震动特征参数与不同层间隔震结构动力响应之间的相关性,比选出与不同层间隔震结构动力响应相关性强,且能表征地震破坏作用的地震动参数,为层间隔震结构设计选用近断层地震动提供参考。     

多层隔震结构的竖向地震作用研究

国外对隔震结构竖向地震反应的观测结果和对隔震结构竖向地震作用计算的规定,都与我国抗震规范有较大差别。本文通过反应谱和时程分析,讨论了多层隔震结构的竖向地震作用取值及竖向地震作用效应,对我国抗震规范的有关规定作了探讨,认为除位于近断层附近的隔震建筑外,其它隔震结构的竖向地震作用可取与不隔震结构相同;对于多层隔震建筑,多遇地震下可不考虑竖向地震作用,在罕遇地震下,应对所有隔震结构验算支座是否受拉或失稳,并且组合时应计入竖向地震作用效应。     

层间隔震偏心结构双向地震耦合响应研究

建立双向地震作用下层间隔震双向偏心结构侧扭耦联分析模型;考虑上部结构及下部结构的弹塑性模型,隔震支座采用双向耦合非线性Bouc-wen模型模拟;分析偏心参数对层间隔震双向偏心结构的影响规律;评价双向地震作用下我国抗震规范给出的扭转影响系数静力预测值的准确性。结果表明,双向地震作用下设置中间柔性隔震层可以减小上\,下部结构扭转的耦连效应;下部结构存在双向偏心会对隔震层和下部结构扭转反应带来不利影响;LRB耦合效应对层间隔震地震响应影响较小;当下部结构偏心率较大时现行规范计算扭转系数偏于不安全。     

基于小波变换的层间隔震结构地震响应分析

利用小波多分辨率分析将地震动加速度分解为多频段小波分量,并运用复模态方法推导其计算层间隔震体系在地震作用下的动力响应公式,讨论各频段地震信号及结构响应的能量分配。同时利用小波时频工具分析地震动能量在时频域内的分布对层间隔震结构响应的影响,进而为考察地震动非平稳性对层间隔震结构非线性分析的影响提供方法。利用小波分析的以上优势,对一典型层间隔震结构分别进行弹性和弹塑性分析,结果表明弹性体系在地震作用下的响应可由该地震波各小波分量的响应叠加而得,地震动能量在时间上的集中会对层间隔震结构响应产生不利影响。     

近场地震作用下多层RC框架的地震易损性分析

随着对近场地震动研究上的深入,将地震近场效应影响纳入到结构的抗震设计的考虑范畴,已成为工程中的必须。为此,文中对近场脉冲地震作用下的多层RC框架结构的抗震问题进行了研究。首先参考我国抗震规范设计出设防烈度为8度、水平地震影响系数最大值α_max增大系数分别取1、1.25、1.5、1.75的四榀多层RC框架结构办公楼,并在OpenSees软件中,对4榀框架在近场水平脉冲地震下的抗震性能,进行了基于增量动力分析(IDA)的地震易损性分析与评价。分析结果表明:按照我国现规范、不考虑地震动近场效应设计出来的多层RC框架结构,在近场地震下的抗倒塌性能存在明显的不足;随着地震影响系数最大值增大系数的加大,框架结构的抗震性能有明显的提高,在设防烈度8度区,规范中规定的地震动影响系数最大值的增大系数偏小,将增大系数调整至1.75时所设计框架,能更好地抵御地震动近场脉冲效应;另外,在震中距分别为5～10 km和0～5 km的近场地震作用下,多层RC框架结构的抗震性能无明显的区别,因而,地震影响系数最大值的取值,不必按震中距5～10 km和0～5 km进行区分。     

近场地震下竖向刚度不同的混合结构动力性能分析

近场地震的动力特性明显不同于远场地震,因此有必要对结构在近场地震作用下的动力性能展开研究。以上部钢结构-下部混凝土结构这类竖向刚度不同的加层混合结构为研究对象,对其在近场脉冲型地震、近场无脉冲型地震及远场地震作用下的动力响应进行研究。结果表明:在多遇、设防、罕遇地震作用下,近场脉冲型地震会使结构的层间位移角、层间剪力、加速度等动力响应均放大并出现超限的情况,而且都比罕遇地震作用下结构的响应增大更明显;在进行近场区加层混合框架结构的设计和建设时,近场脉冲效应会使结构存在不满足规范的情况,有必要对竖向刚度不同的加层混合结构在近场区的适用性进行深入研究。     

考虑SSI效应的层间隔震结构自振特性及随机响应分析

基于水平摇摆阻尼系统模型,建立土-层间隔震结构简化分析模型,将地基土等效到上部结构,推导得到简化模型动力特性参数表达式,并通过对结构周期比及振型参与位移进行分析,讨论质量比及土体剪切波速对层间隔震结构自振特性的影响规律。利用虚拟激励法及均匀调制非平稳随机响应分析方法,分别从时域和频域角度分析不同场地条件下SSI效应对层间隔震结构的振动响应影响。结果表明：在刚性地基下,结构质量比对结构周期比及振型参与位移的影响较小,SSI效应放大了各子结构响应,尤其对下部子结构响应影响最大,各子结构在场地土差异下变化明显,软土场地下各子结构响应变大。     

摩擦隔震结构中不同摩擦力模型在地震作用下结构响应分析

本文选用两种摩擦力模型来分析隔震结构的地震响应，运用newmark方法推导了隔震结构采用库仑摩擦力模型在地震作用下结构响应的计算公式。并编程计算了实例，进行了综合分析，得出质量比、摩擦系数对隔震效果的影响；并给出在其他结构参数相对稳定的条件下，滑移面摩擦系数的取值范围。     

地震-台风耦合作用下近海导管架平台动力响应分析

针对地震-台风耦合作用下的近海导管架海洋平台,运用Morison方程将台风对导管架平台的拖曳力及波浪对导管架平台的拖曳力和惯性力施加在结构上,并在基底施加地震动,建立地震-台风耦合作用下的运动方程。通过模态分析,确定结构的基本自振频率,进而选取卓越频率与该频率较为接近的海底地震动进行输入。对通过数值模型计算得到的导管架平台动力响应,参考相关文献中的限值,对耦合作用下的平台进行安全评估,给出了近海导管架海洋平台在地震-台风耦合作用下的损伤状态评定标准。本文关于导管架平台动力响应的统计结果,对导管架结构性态设计具有一定参考意义。     

某异型钢管混凝土拱桥地震反应分析

本文以某异型钢管混凝土拱桥为研究对象,通过ANSYS建立了结构的空间有限元模型,计算和分析了该桥的动力特性。同时,通过MATLAB程序生成拟合规范反应谱的人工地震波,并运用时程分析法计算了该桥在一维和多维输入下的地震反应,分析了该桥的地震反应规律,为钢管混凝土拱桥的抗震性能分析提供了一定的依据。     

土质边坡地震动力响应规律研究

地震往往会触发大量的山体滑坡,给人类和社会带来巨大灾难。为研究探索土质边坡在地震作用下的动力响应规律,本文建立了二维均质边坡有限元模型,模拟计算了其在地震作用下的动力响应,对地震响应中学术界和工程界最为关心的加速度、位移和频谱特性响应进行了研究分析,并得到以下几点结论:①在坡顶和坡面处,与输入地震动加速度时程比较,输出加速度峰值出现的时刻有滞后现象;②坡体内部对输入地震动PGA存在垂直和临空面放大作用,同时垂直放大作用呈现出节律性变化的特点;③地震作用下坡体的最大变形在水平方向上出现在坡脚处,在竖直方向上出现在坡肩处;④边坡体内部对输入地震动的频谱成份产生滤波作用,滤掉了输入地震动中的高频成份,且随着高度的增加,这种滤波作用呈现增强的趋势。     

高耸进水塔结构在地震作用下的动态响应分析

针对低周往返地震作用下的应力释放和应力调整规律,引入动态接触单元,采用El Centro地震动时程分析法,研究了接触非线性问题的高耸结构动态接触分析方法。对比分析弹性连接和动态接触方法的差异性,针对进水塔相互作用体系动力特性及响应影响规律进行讨论,将该模拟方法应用到5·12汶川地震作用下的紫坪铺1#泄洪塔工程。分析认为：考虑动态接触更符合地震作用下进水塔的实际受力情况;振动位移、速度、加速度更多地取决于地基特性,受上部结构刚度变化的影响不大;该塔体的整体稳定性可以保证,与震后复核结果相符。采用动态接触研究进水塔-岩体联合动力相互作用是十分必要的。     

强震作用下框架结构的优化设计

针对第三水准"大震不倒"的抗震设防目标,提出一种在强震作用下框架结构的优化设计方法.依据"用相同的投资获最好的设计"的设计理念,以在强烈地震波的作用下框架结构最大的层间相对位移最小化作为优化目标,建立了同时满足体积约束的优化数学模型.采用动力有限元分析模型和高效的显式动力分析方法进行结构分析,获得最大的层问相对位移;采用改进的复形法求解优化数学模型;在显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA的基础上进行二次开发,实现了一个三维框架结构的抗震优化设计.数值结果表明该设计方法不一定获得抗震结构的最优设计,但能获得一系列抗震性能良好的设计,具有现实的工程意义.     

罕遇地震下的屈曲约束支撑框架结构的动力响应研究

为分析支撑布置方式、刚度比、结构总层数等因素在罕遇地震下对屈曲约束支撑框架结构动力响应的影响,借助有限元分析软件SAP2000,分别对6层、12层、18层屈曲约束支撑框架结构模型进行了罕遇地震下的时程分析,详细研究了多高层结构体系的层间位移角、底层剪力、支撑内力等随支撑布置方式、刚度比、结构总层数等因素变化的规律。分析表明,倒V较单斜布置更能有效降低底层剪力、增大支撑轴力、降低层间位移角,从而降低结构的地震响应,更有利于结构消能减震;随着结构总层数的增大,支撑的屈服层数呈现出增多的趋势;刚度比七为2—4时,能使较多层数的屈曲约束支撑参与到消能减震的过程之中,较好地实现抗震设防目标。     

地下结构抗震与减隔震研究进展与展望

为进一步了解国内外关于地下结构抗震与减隔震的研究现状,首先,基于CiteSpace软件对文献展开量化分析,明确该领域研究历史发展脉络和进展;然后,对地下结构地震反应分析涉及的原型观测、理论分析、模型试验、数值模拟进行阐述,并综合分析不同研究方法的优缺点与适用情况;最后,从地下结构抗震与减隔震方面,总结国内外关于减轻强震区地下结构震害技术措施的研究成果,并对城市地下结构抗震韧性提升及未来需开展的研究工作进行展望。     

地震波作用下高压隔离开关的动力响应分析

利用试验和数值仿真的方法,对高压隔离开关的模态动力学特征及其在水平与竖向地震波作用下的动力时程响应特征进行了研究。结果表明,隔离开关的低阶共振频率与地震波较为接近,容易受到地震激励力的影响。在Ⅸ度罕遇地震烈度条件下,其瓷柱根部区域可能会因为最大弯矩超出设计要求而发生断裂失效,从而导致隔离开关设备的整体失效。经计算分析,采用安装隔振器的方法,可以降低瓷柱根部区域的最大弯矩值,从而保证结构的抗震需求。     

地震作用下非对称结构平动-扭转耦合振动的半主动控制

本文采用半主动控制方法对非对称结构在地震作用下的平动-扭转耦合振动控制进行了研究。首先建立了非对称结构的平动-扭转耦合振动方程和状态空间方程;然后以磁流变(MR)阻尼器为控制装置,结合线性二次型最优控制、最优控制算法和限幅控制策略,提出了基于MR阻尼器的半主动控制方法;最后对半主动控制方法对非对称结构地震反应的控制效果进行了计算分析。结果表明,半主动控制方法可以对非对称结构的水平位移、扭转位移和加速度反应都产生明显的控制效果,适当下调控制力需求时,不会导致控制效果的等比下降,降低MR阻尼器可调控制力上限后,可以减小阻尼器尺寸,便于其在工程实际中的应用。     

罕遇地震下空心薄壁高墩大跨T形刚构桥弹塑性地震反应分析

利用大型结构分析软件建立了空心薄壁高墩大跨T形刚构桥的空间抗震有限元模型,运用非线性动态时程反应方法进行了高烈度地震区罕遇地震作用下的弹塑性地震反应计算,并与线性时程法和反应谱法的计算结果进行了对比.同时对该结构的延性抗震性能进行了分析评价.结果表明空心薄壁高墩T形刚构铁路桥在罕遇地震下处于较弱的非线性受力状态,其受到的损伤仍然很小,具有较好的抗震能力,结构考虑非线性塑性反应后的地震力与弹性相比明显减小.