基于能量的多层框架结构“加层减震”体系参数优化研究

提出了基于能量的参数优化准则,即以隔震层抗侧刚度和阻尼比为优化参数,以隔震层的应变能期望值占结构总应变能期望值的比例为目标函数,在改进的Kanai - Tajimi模型激励下,使该比例取极大值.利用上述优化准则,对一加层工程实例进行了参数优化.结果表明:目标函数受隔震层抗侧刚度的变化影响较大,受阻尼比变化影响很小;而总应变能对阻尼比变化较敏感,而对抗侧刚度的变化不敏感.因此参数优化时,可以考虑保持抗侧刚度不变,增大阻尼比而保证目标函数值变化不大,同时可以减少结构的总应变能.扫频分析表明:从应变能角度优化参数拓宽了频率控制范围,而且可以达到很好的控制效果,特别是在共振区域,各层响应较加层前均有较大的减小,同时时程分析也表明减震效果比较显著,证明了该优化方法的可行性及合理性.     

黏滞阻尼器在单层网壳结构中的优化布置

目前采用黏滞阻尼器对单层网壳结构进行减振控制时,阻尼器最优布置位置通过试算确定。针对此问题,推导了地震作用下黏滞阻尼器耗能公式,提出了以能量比例系数为评价指标的阻尼器优化布置准则。以单层球面网壳和单层柱面网壳为例,对比分析了地震作用下分别采用优化布置准则与现有布置方式布置阻尼器时结构最大节点位移减振系数,验证了所提出优化布置准则的正确性及在单层球面网壳和单层柱面网壳中的适用性。     

某6层钢框架加层房屋动静力学性能探讨

因房屋功能要求增加,对某六层钢框架房屋采用轻刚门架进行加层改造,经验算,基础及原结构不需进行加固,满足相关设计规范要求。利用有限元软件ETABS对上部主体结构进行了动静力学特性分析,探讨了加层前后静荷载下的承载力、变形,地震作用下结构自振频率、振型、层间位移角、加速度和破坏模式等性能变化,通过加设支撑改善结构刚度分布和动力特性,减小地震作用,使之满足相关设计规范要求,为类似加层改造工程提供设计参考。     

加层减震结构振动台试验分析

本文针对一加层减震模型结构对隔震层上下部频率比进行优化设计,对隔震层采用侧移刚度偏小值、优化值和偏大值的加层减震模型结构进行地震模拟振动台试验。试验结果表明,经过参数优化设计的加层减震模型结构有明显减震效果,在试验中使设防水准提高了一级,由直接加层的局部破坏到加层减震后的大震不坏;对于一般的加层减震结构,采用以最大限度地降低既有结构的层间位移为优化目标是合理的,具有普遍的工程意义。     

隔震剪力墙结构的有害层间位移角研究

以矩形分布荷载模式的隔震悬臂铁木辛柯梁模型推导了隔震结构有害层间位移角及名义层间位移角的计算公式;通过某高层隔震剪力墙结构算例对其有害层间位移和无害层间侧移的分布规律进行研究,分别采用名义层间位移角和有害层间位移角对隔震结构进行优化控制设计,对比了两种设计方案的用钢量指标并通过大震非线性动力时程分析对两种设计方案上部结构的塑性损伤演化规律进行研究。研究表明:隔震剪力墙结构的最大名义层间位移和最大有害层间位移并不是出现在同一个楼层;以有害层间位移角作为目标函数的优化设计方案比原结构方案更具有经济性;罕遇地震作用下,整个上部结构的损伤分布较为均匀,这对于隔震结构的安全性是非常有利的。     

轻钢加层钢筋混凝土框架结构地震反应非线性分析

利用SAP2000结构有限元分析软件,对一采用轻钢材料加层的框架结构建立三维非线性有限元模型,基于数值模型,对加层后结构的抗震性能进行比较和深入分析。结果表明,加层后结构的固有频率、层间剪力、相对层间位移和层间位移都有显著改变。总体上来说,加层后结构的安全性可以满足现行国家规范要求。     

高烈度区村镇带限位装置的滑移隔震系统的参数敏感性分析

以总输入能量、综合耗能比和隔震层最大位移为响应指标,以能量法为基础,采用正交试验的方法,计算并分析了村镇建筑在地震作用下的响应指标对系统参数的敏感性,探讨了系统参数对响应指标的影响趋势。研究表明:系统参数对总输入能量的影响与场地类别关系不大,但对综合耗能比和隔震层最大位移的影响与场地类别关系较大,Ⅳ类场地条件下的综合耗能比和隔震层最大位移要远远大于其在Ⅱ类和Ⅲ类场地条件下的值,最后,对村镇带限位装置的滑移隔震系统的系统参数给出了建议的取值。     

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。     

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。     

H型平面布置多层冷弯薄壁型钢结构抗震分析

基于H型钢截面良好的受力性能,设计了一种H型平面布置的多层冷弯薄壁型钢结构。结合有限元分析软件,对该结构进行了不同工况下的弹塑性地震时程计算,分析了结构的位移响应、层间位移、顶层加速度等参数。结果表明:(1)6种地震烈度下,结构层间位移角均满足规范要求。9度罕遇地震下,结构顶层X向最大位移为9.213mm,Y向最大位移为5.432mm,位移响应较小;(2)结构在高烈度地震下,顶层加速度超过10000mm/s2,结构颤动频率高,但是构件均未进入塑性,结构处于安全状态。综合分析结果,采用H型平面布置的多层冷弯薄壁型钢结构具有较好的抗震能力,建议工程中考虑使用该种平面布置方式。