地震动入射角度对地下结构地震响应的影响

考虑土-结构接触面效应和场地初始静应力影响,基于大型商用有限元软件ANSYS和粘弹性人工边界条件,采用动力松弛法的分析思路,建立了一种地震动斜入射条件下地下结构的接触非线性动力反应分析模型和方法,并讨论了地震动入射角度对地下结构动力反应的影响。结果表明：地震波斜入射使得结构的整体反应发生明显变化;随着入射角度的增加,节点的水平向应力反应明显增大,竖向应力峰值较小,增大程度也相对较小;节点的位移峰值随输入加速度峰值的增大也有一定的变化。因此,在分析近源地震作用下的地下结构动力响应时,需要考虑地震动的非一致输入问题。     

罕遇地震下多、高层支撑体系塑性极限的计算机分析

根据已建立的框架-斜撑结构的在水平地震作用下的破坏模式和极限承载力表达式,编制了计算程序。通过程序计算,可以得出结构在不同破坏模式下的承载力值。通过对承载力值进行分析,可以确定结构在水平地震作用下的最小荷载和最可能破坏模式。     

钢筋混凝土框架结构地震倒塌数值模拟方法研究

准确模拟建筑物地震倒塌为分析建筑废墟存活空间分布规律和构建救援生命通道提供重要的前期基础。文中以钢筋混凝土（RC）框架结构研究对象,重点讨论RC框架、填充墙、填充墙与RC框架之间连接问题。提出有限元（FEM）和有限－离散元（F－DEM）相结合的方法模拟了实际震害中北川漩口中学外廊式RC框架结构,建立1∶1数值模型,以倒塌模式为评价指标验证数值模拟方法的准确性。结果表明：数值模型整体结构表现为叠饼式倒塌形式,倒塌方向朝大跨度方向倒塌并伴随扭转,均与实际震害中的外廊式RC框架结构相一致;向着结构的大跨度方向存活空间逐渐减少;倒塌层废墟内部多呈梯形和三角形存活空间。因此,文中提出的数值模拟方法对RC框架结构的震后救援和地震抗倒塌设计提供一定的参考价值。     

大跨度张弦桁架竖向地震反应分析

在张弦桁架优化设计及约束条件影响分析基础上,建立了60m、80m、100m、125m、150m跨度模型,采用振型分解反应谱法和时程分析方法对竖向地震作用进行分析,得到了小震、大震作用下结构最大动内力系数及动内力分布规律,并对大震时结构挠度与拉索是否会松弛进行了分析,用反应谱法与时程法得到的结果基本一致.本计算结果可供张弦桁架设计参考.     

基于推覆分析的RC框架地震倒塌易损性预测

基于倒塌率的结构倒塌易损性分析是目前评价结构抗倒塌能力最合理的方法.但是,目前基于增量动力分析(IDA)的倒塌率分析方法,工作量和实施难度大,很难直接用于工程设计,因此有必要研究便于工程应用的新方法.本文基于18个典型多层RC框架结构的IDA倒塌率分析和静力推覆分析,发现RC框架在大震下的倒塌率及抗倒塌安全储备(CMR)与静力推覆得到的结构位移安全储备之间存在较好的相关关系.依据此关系,建议了保证大震倒塌率的推覆位移安全储备,并通过9个RC框架结构算例进行了验证.本文方法简单易行,可供规则多层RC框架结构抗倒塌设计参考.     

大跨度钢桁架转换层结构的竖向地震反应分析

对某一带钢桁架转换层的复杂高层结构进行了有限元建模,分别采用振型分解反应谱法、时程分析法和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)的设计反应谱法对大跨高位钢桁架转换层结构的竖向地震响应进行了分析.对采用振型分解反应谱法计算此类结构响应时所要选取的振型数及振型组合方法进行了探讨,并对规范采用10％的重力荷载代表值...     

带耗能框架的框排架混合结构受力特性及抗震设计方法

传统框排架结构的质量和刚度分布往往不均匀,在强烈地震作用下易发生薄弱部位的损坏且震后很难修复。文中对该类结构进行改进提出一种带耗能框架的框排架混合结构体系,以实现地震作用下的构件集中耗能及震后耗能构件可更换。阐述了所提结构体系的组成、工作机理和预期破坏模式。利用SAP2000对11榀框排架混合结构进行非线性静力分析,研究可更换梁的破坏模式、是否层间布置和耗能框架位置等参数对框排架混合结构受力特性的影响,而后对结构的耗能能力进行了分析。结果表明：该框排架混合结构能够实现预期的破坏模式和受力状态,“剪切型”可更换梁承载力和刚度更高且利于更换,耗能框架层间布置可更换梁并提高整体结构的承载力,不同位置布置耗能框架对整体结构的承载力和刚度影响不大,可更换梁选用“剪切型”、窄翼缘,结构的耗能能力较好。对框排架混合结构进一步进行动力时程分析和非线性静力分析,提出了基于性能的两阶段抗震设计方法。弹性阶段以耗能框架和框排架的弹性刚度比（K_DF/K_MF）以及可更换梁和框架梁的屈服位移容差（Δ₂/Δ₁）作为抗震设计的控制参数,弹塑性阶段以结构中塑性铰的分布和不同性能水准下框排架混合结构的层间位移角限值为控制指标。通过计算分析,给出了弹性刚度比、屈服位移容差和层间位移角限值的取值范围。算例分析表明：当耗能框架的剪力占比为25%～45%,弹性刚度比为0.4～0.9,屈服位移容差不小于1.3时,结构具有较好的可更换性,所提出的基于性能的两阶段抗震设计方法是可行的。     

竖向刚度不同的混合结构连续倒塌机制分析

为了探究上部钢结构-下部混凝土结构这类竖向刚度不同的混合结构抗连续倒塌机制,利用拆除构件法,应用ANSYS/LS-DYNA对初始失效后的剩余结构进行非线性静力(Pushdown方法)分析,研究其剩余结构的倒塌破坏模式、荷载变形关系,以及初始失效柱位置的不同和钢框架层数对结构抗连续倒塌性能的影响。结果表明:剩余结构的倒塌破坏模式带有典型的延性变形特征,且在倒塌过程中出现位移和应力分布不连续现象;除边柱失效后剩余结构的倒塌过程仅经历了梁机制外,其余剩余结构的倒塌过程均经历了梁机制、压拱机制和悬链线机制;剩余结构的竖向承载力与初始失效柱高度呈负相关,与钢框架层数呈正相关;为剩余结构提供足够的侧向约束作用以及提高结构冗余度和备用荷载路径数量,可以有效提高剩余结构的抗连续倒塌能力。     

震源对地震动空间相关性影响的定量研究

在震源为线性破裂断层模型的假定下,本文根据震源理论和波谱随空间坐标的展开式,定量分析了震源对地震动空间相关性的影响,得到了场地上相距为d的a、b两点地震动的Fourier谱的关系式为Ab(f)=Aa(f)exp(a1δr0+a2δθ).其中,α1,α2为与震源参数、介质特性和场地位置相关并随频率变化的两个复数.Δr0与δθ为与台站相对位置有关的参数.本文给出了计算α1和α2的理论公式, 并对α1和α2的物理意义进行了讨论.在此基础上,本文也得到了根据α1和α2估计地震动场孔径的理论公式.最后,以一次M=6单侧破裂地震为例.通过数值积分,计算了α1,α2和孔径随震中矩、方位角和频率变化的三维图像.     

钢-混凝土组合结构体系抗震可靠性研究

天津市丽苑小区1号楼工程采用了新型的钢-混凝土组合结构体系,该体系由方钢管混凝土柱和钢梁组成的外框架以及混凝土剪力墙、核心筒组成。本文以该工程为研究对象,利用基于分支限界法编制的程序分析了这种新型结构体系的抗震可靠性,得出了若干结论。     

基于神经网络的大型空间网架结构的有限元模型修正

本文提出了依据神经网络方法完成大型空间网架结构节点固结系数的识别,实现空间网架结构有限元模型修正的方法.文中,通过有效独立法优化配置有限数量传感器的安放位置.在此基础上,利用从优化位置处的结构时程响应中获取的结构自振频率和局部位移模态信息,本文建立了基于径向基神经网络的空间网架结构有限元模型修正的计算方法.数值仿真的计算结果表明,该方法能有效地用于空间网架结构的有限元模型修正.     

我国7度设防等跨RC框架抗地震倒塌能力研究

我国建筑结构抗震设计主要采用基于小震下的构件承载力计算保证结构的抗震承载能力,配合抗震构造措施保证结构的变形能力,缺乏大震抗倒塌定量计算.而实际地震震害表明,即使是同类结构,其结构体系参数对其抗地震倒塌能力也有很大影响.为此,本文依据《建筑抗震设计规范》GB50011 - 2001,按照7度抗震设防设计了24个不同跨度...     

C F RP加固震损钢筋混凝土框架结构的抗整体性倒塌能力分析

首先介绍了CFRP加固受损钢筋混凝土柱的数值模拟方法,通过OpenSees软件进行了建模分析,数值模拟结果与试验结果的对比验证了该数值模型的有效性;其次,对一6层钢筋混凝土框架以受极罕遇地震影响进行预损,采用损伤指数和折减系数的方法建立震损钢筋混凝土框架的分析模型,并选择5种不同的CFRP加固方案对其进行加固;最后,对CFRP加固的震损RC框架进行增量动力分析。定量的评价了CFRP加固震损RC框架的抗整体性倒塌能力和抗倒塌安全储备。结果表明:CFRP加固能有效提高震损钢筋混凝土框架结构的抗震性能。加固部位的选择对加固效果的影响很大,在所选用的5种CFRP加固方案中,对底层及第2层的梁柱进行加固的方案对提高震损钢筋混凝土框架的抗整体性倒塌能力效果最佳。     

设计因素对RC框架结构地震易损性的影响

考虑到结构抵抗地震作用的机制为结构和地震动的不确定性与非线性相互耦合的过程,采用增量动力分析(IDA)考虑地震动的不确定性,选取16条地震动记录,基于OpenSEES的有限元建模理论对13榀平面RC框架结构进行基于IDA方法的地震易损性分析,分别讨论轴压比、高宽比、混凝土强度以及纵筋强度等结构参数对RC框架结构抗震性能的影响。结果表明:柱轴压比对结构抗震性能的影响显著,而高宽比对结构抗震性能的影响不明显;在保证柱轴压比相近的前提下,提高柱混凝土强度能够提升结构的抗震性能;相同地震作用下梁柱配置纵筋强度较高的框架结构达到立即使用(IO)状态和生命安全(LS)状态的概率较配置纵筋强度较低的大,配置纵筋强度较高的框架结构较配置纵筋强度较低的表现出更好的抗倒塌能力。     

基于性能的地震工程研究的新进展及对结构非线性分析的要求

结合国际地震工程界提出的新一代基于性能的地震工程的框架方法,重点阐述了性能评估中涉及的主要问题.对性能评估使用的静力非线性分析、动力非线性分析方法进行了总结,在此基础上详细阐述了在基于概率的性能评估中有应用前景的增量动力分析方法的概念、相关问题及其应用,并简要介绍了基于增量动力分析思想提出的一些简化方法.最后提出了今后研究的建议,特别是结构非线性分析方面的研究重点.     

软土地区地铁车站地震响应分析

以天津市地铁3号线典型车站结构为研究对象,通过ANSYS有限元软件建立合理的软土地区土—地下结构相互作用模型,选用天津宁河、Taft波及天津人工波,分析该模型的频遇地震及罕遇地震作用效应。分析结果表明：不同地震波作用下位移响应幅值接近,且最大值出现时刻一致,位移变形均满足规范要求;天津宁河波作用下内力响应明显大于其他地震波的作用效应,且地铁车站结构抗震薄弱环节在框架底层中柱柱底位置。该研究成果可为天津市软土地区地铁车站结构的抗震设计提供参考。