转换层位置对拱式转换层结构抗震性能的影响

拱式转换层结构是一种新型转换层结构形式,通过算例分析比较,对高位拱式转换层结构的抗震性能和受力特点等进行了研究。结果表明,当转换层位置逐渐上移时,结构周期及振型仅有一些量的变化,而没有质的变化;随着转换层位置的提高,转换层本身的层间位移角变化较小,表明其转换层本身的整体性很强,转换层下部楼层的层间位移角增大,因此结构设计时,转换层不宜设置过高。     

带黏滞阻尼器SRC框支剪力墙结构消能减震分析

针对某型钢混凝土框支剪力墙高层建筑结构高宽比过大、竖向刚度不规则等问题,采用耗能减震技术,在转换层与避难层处设置黏滞阻尼器,采用ETABS进行非线性动力时程分析,研究黏滞阻尼器对型钢混凝土框支剪力墙结构的地震和风荷载控制作用,提高型钢混凝土转换构件的抗震性能。研究结果表明,在不同地震动作用下黏滞阻尼器均能有效地降低型钢混凝土框支剪力墙结构的地震响应,结构峰值位移和最大层间位移角的减幅分别介于3%～45%和2%～43%,而黏滞阻尼器耗散总输入能量比例最高达73.65%;在风荷载时程作用下,结构各控制楼层的峰值位移减幅介于1%～11%之间。     

基于典型工程实例对剪力墙抗震性能动力时程分析的提高研究

为提升剪力墙抗震性能分析精度,以某高层建筑工程楼体剪力墙为背景,将静力弹塑性分析方法与能量等效准则相结合,确定房屋剪力墙结构沿2个主轴方向的三线性恢复力参数,通过参数构建房屋剪力墙相近层模型。使用三维有限元模型模拟房屋剪力墙工程楼体,并采用相近层模型模拟该楼体三维有限元模型抗震性能的动力时程。结果表明,随着地震水平和楼层的增加,房屋剪力墙层间侧移角包络值和顶点侧移角包络值都在明显增加。设置黏滞流体阻尼器可改善房屋剪力墙受两种地震波的作用,在Ⅸ度罕见地震作用下,房屋剪力墙结构的X向减震效果比Y向好,房屋剪力墙X向和Y向层间位移角的最大减震率分别约为38%与18%。     

错位转换高层建筑结构水平地震作用下的扭转反应研究

根据中国规范设计了一总层数为40层的错位转换高层建筑结构,为对比分析需要另设计具有相同楼层数的两带单层转换高层建筑结构。采用Etabs和Satwe对比分析了三结构在水平地震作用下的相对位移比、层间位移比沿楼层分布情况;其相对扭转角、层间扭转角、层间有害扭转角的分布特点;顶层角点扭转位移轨迹。研究分析表明,错位转换高层结构的扭转反应远大于同类带单层转换高层结构的反应;对单层转换结构采用位移比不能很好反映其扭转反应,而结构扭转位移角沿楼层分布规律更能体现其扭转反应特征。     

考虑SSI效应的设圈梁构造柱农村民居振动台试验研究

将参数化建模的方法引入减震结构的分析与设计中,通过预设目标和迭代优化计算,以天水市某高层住宅消能减震结构为例,寻找最优的阻尼器布置方案。为评估和验证该消能减震结构的抗震性能,分别采用Perform 3D和ETABS等软件分析结构在多遇和罕遇地震作用下的结构响应,分析结果表明：小震作用下,消能减震结构的楼层位移、层间位移角、楼层弯矩及楼层剪力均减小6.5%以上,达到了设计要求;大震作用下,结构框架柱、框架梁、剪力墙和阻尼器能够满足既定的性能要求,层间位移角满足规范限值,能够达到“大震不倒”的设计目标,研究结果为实际工程预设减震目标和阻尼器优化布置提供参考。     

强震下钢筋混凝土框架和砖混结构的动力响应分析——以云南漾濞6.4级地震为例

以2021年5月21日云南漾濞6.4级地震所获取的漾濞台强震动记录作为输入,对不同高度(低层、多层和高层)钢筋混凝土框架结构以及一低层砖混结构进行动力时程分析,探讨不同高度钢筋混凝土框架结构动力响应特点,对比砖混结构与低层框架结构地震响应的不同,并对结构进行性能评定.主要分析结果表明,所有结构的楼层加速度响应中,竖向加速度放大效应显著,尤其是低层框架;框架结构Y方向楼层傅里叶幅值谱峰值主要在1~2.5 Hz频率范围;多层框架的层间位移角响应更大;所有框架结构以及设防的砖混结构层间位移角均未超过中等破坏限值;与低层框架结构相比,基本周期更短的砖混结构水平向楼层加速度放大效应更为显著;设防的砖混结构具有良好的抗震性能.分析结果可为灾区震害评估和震后修复提供指导,同时为建筑结构抗震设计提供一定参考.     

8.5度设防区剪力墙结构层间位移角限值探讨

为满足小震作用下结构层间位移角限值的要求,抗震设防高烈度区设计的结构竖向构件多,截面尺寸大,影响建筑使用空间。控制小震作用下的层间位移角除满足舒适度、装饰结构和机械设备正常使用的需求外,主要目的是确保结构大震不倒。根据新疆喀什地区(8.5度设防)128条强震地震动和当地实际工程,参照现行不同规范对层间位移角限值的规定,以层间位移角和高度为控制参数,设计6个剪力墙结构模型,采用基于构件变形的抗震性能评估方法研究大震作用下结构的安全性。结果表明：6个剪力墙结构在8.5度大震作用下均满足“大震不倒”的要求,且在两倍大震作用下具有合理的屈服耗能机制。建议小震作用下新疆喀什地区剪力墙结构的弹性层间位移角限值放松至1/500。     

核心筒抗震性能水准及变形限值研究

为研究核心筒抗震性能水准及其指标限值,完成了3个核心筒拟静力试验,记录了损伤过程及对应的层间位移角。在现有核心筒研究成果及国内外规范的基础上,将核心筒的抗震性能水准划分为4个等级,并给出了相应的宏观描述。通过总结相关试验研究结果,发现《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)对层间位移角限制过于严格,考虑到结构带裂缝工作,层间位移角限制过严会增加建筑成本,并导致结构自重增加而不利于抗震,故建议适当放宽核心筒的层间位移角限值,分别给出框架-核心筒及筒中筒结构最大层间位移角建议值。     

基于概率和位移的框支剪力墙结构抗震性能评估方法

本文严格按照中国规范设计出典型的带转换层部分框支剪力墙钢筋混凝土结构,通过弹塑性分析程序IDARC2D对该结构进行多个地震动作用下的大震弹塑性时程分析,得到结构及各个构件的反应量的统计特征,再参照美国基于性能抗震设计规范ASCE-41-06的结构与构件变形限值作为性能指标,计算出结构和各个构件的可靠度和可靠指标,作为评价结构抗震性能的标准,总结归纳出基于概率和位移的抗震设计方法的思路.最后运用该方法,对7、8度烈度区的框支剪力墙结构进行可靠性分析,通过对比分析,研究考虑内力增强措施、层间位移角控制条件、竖向构件轴压比限制条件、层刚比控制准则和竖向构件最小配筋率等因素对不同抗震烈度区的框支剪力墙结构的可靠性的影响,从而评价中国规范抗震措施和构造措施的有效性.     

考虑结构底部受剪的建筑层间位移调控及抗震性能分析

为了减少地震对建筑结构层间位移的影响,在考虑结构底部受剪的建筑中,针对层间位移调控与抗震性能的关系展开分析研究。设计建筑层间位移计算方法,计算梁、柱和节点受剪后的侧移,并依据计算结果,设置建筑层间位移限值约束条件,采用降低框架的梁距与柱距、平面结构与立体结构间的转换、弯-剪双重体系等方式,调控建筑层间位移。以某实际工程为例进行抗震性能测试验证,结果表明：所使用的层间位移计算公式的误差小于3.5%;在Kobe波与El-Centro波下的层间位移范围分别为0.43～0.82 mm和0.40～0.42 mm;经调控后,层间位移保持在0.4～1.1 mm之间,能够提升建筑的抗震性能。     

带竖向构造钢筋再生混凝土砖结构振动台试验研究

提出了带竖向构造钢筋再生混凝土砖砌体结构,进行了2个两层再生混凝土砖砌体房屋结构1/2缩尺模型的模拟地震振动台试验研究,2个结构模型的墙体厚度均为120 mm,一层设有门洞和窗洞,二层设有窗洞。2个模型中,1个为带竖向构造钢筋再生混凝土砖砌体房屋,1个为普通无竖向构造钢筋再生混凝土砖砌体房屋。试验中输入El Centro地震动,测试分析了台面加速度反应、一层和二层顶板加速度反应、结构层间位移反应以及各阶段结构损伤与破坏特征等。研究表明:带竖向构造钢筋再生混凝土砖砌体房屋比普通再生混凝土砖砌体房屋的破坏程度轻,墙体裂缝位置相对错动小,抗震性能显著提高;带竖向构造钢筋再生混凝土砖砌体房屋可用于地震区村镇建筑。     

体育场震后修复再建中混凝土结构消能减震设计研究

以往是用高层建筑防屈曲支撑的混凝土减震加固方法,以加固震后体育场混凝土结构的防屈曲支撑力为重点,存在的问题是未考虑结构不同部位节点的防屈曲消能减震支撑性能,加固效果差,需要深入研究混凝土结构建筑加固措施,提高震后体育场修复质量。研究采用基于性能和需求的消能减震设计方法,合理布置混凝土的消能支撑结构,在混凝土结构中底层节点设置防屈曲消能减震支撑,其他节点设置黏滞阻尼器,获取最佳阻尼器设置方案,提高结构减震加固效果。仿真实验说明,EL-Centro(NS)地震波和Newhall地震波情况下,所研究方法设计的消能减震新结构平均顶点侧移值分别比原结构小62 mm和110 mm;在不同震级的情况下,节点间位移角新结构小于原结构,说明该方法设计的体育场修复中混凝土结构减震稳定性强,是一种有效的减震加固方法。     

Response of seismically isolated buildings considering poundings

Numerical simulations and parametric studies have been used to investigate the influence of potential poundings of seismically isolated buildings with adjacent structures on the effectiveness of seismic isolation. Poundings are assumed to occur at the isolation level between the seismically isolated building and the surrounding moat wall. After assessing some common force‐based impact models, a variation of the linear viscoelastic impact model is proposed to avoid tensile impact forces during detachment, while enabling the consideration of permanent plastic deformations at the vicinity of the impact. A large number of numerical simulations of seismically isolated buildings with different characteristics have been conducted under six earthquake excitations in order to investigate the influence of various design parameters and conditions on the peak floor accelerations and interstorey deflections during poundings. The numerical simulations demonstrate that poundings may substantially increase floor accelerations, especially t the base floor where impacts occur. Higher modes of vibration are excided during poundings, increasing the interstorey deflections, instead of retaining an almost rigid‐body motion of the superstructure, which is aimed with seismic isolation. Impact stiffness seems to affect significantly the acceleration response at the isolation level, while the displacement response is more insensitive to the variation of the impact stiffness. Finally, the results indicate that providing excessive flexibility at the isolation system to minimize the floor accelerations may lead to a building vulnerable to poundings, if the available seismic gap is limited. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

高强度地震下带钢避难建筑抗震设计

为了提高带钢避难建筑的抗震性能,对高强度地震下带钢避难建筑实施抗震设计。设置高强度地震下带钢避难所的抗震设防要求,给出不同地震情况下地震避难所设防加速度值以及地震避难所地震影响系数最高值,通过SAP2000分析软件对带钢地震避难建筑结构实施动力弹塑性时程研究,选择合理的塑性铰参数值,通过在建筑周围设置钢支撑的策略对带钢避难建筑实施设计,分析高强度地震下的带钢避难建筑的抗震性能。实验结果说明,采用所提设计方法下的带钢避难建筑在大震情况下的反应优,延性较强,在不同地震波作用下的水平方向位移角满足抗震设防规范。     

底部弱层非规则布置隔震结构的计算研究

提出了层单元方法,将楼板视为剪切弯曲深梁,用二次位移函数和一次转角函数描述楼面运动。同时建立了平面非规则房屋隔震结构动力反应的计算模型,用反应谱方法和时程分析方法计算分析了U型和L型底部弱层非规则布置隔震结构的局部变形的基本动力性能。     

外剪-内框装配式混合结构体系适用高度的研究

提出了外剪-内框装配式混合结构体系的概念,介绍了这种新型结构体系的优点及适用范围。以1梯6户的塔式住宅为例,分别建立18层、25层和33层计算模型,研究该结构体系在不同抗震设防烈度情况下的楼层刚度、楼层受剪承载力比、地震作用下的结构剪重比、楼层位移比、楼层位移角等力学及抗震性能性能指标。经分析,外剪-内框装配式混合结构在塔式住宅应用上受力性能合理,结构控制指标符合规范要求,在抗震烈度6度和7度区33层以下住宅可以广泛应用。     

Seismic retrofitting of braced frame buildings by RC rocking walls and viscous dampers

A design procedure for seismic retrofitting of concentrically and eccentrically braced frame buildings is proposed and validated in this paper. Rocking walls are added to the existing system to ensure an almost uniform distribution of the interstorey displacement in elevation. To achieve direct and efficient control over the seismic performance, the design procedure is founded on the displacement‐based approach and makes use of overdamped elastic response spectra. The top displacement capacity of the building is evaluated based on a rigid lateral deformed configuration of the structure and on the ductility capacity of the dissipative members of the braced frames. The equivalent viscous damping ratio of the braced structure with rocking walls is calculated based on semi‐empirical relationships specifically calibrated in this paper for concentrically and eccentrically braced frames. If the equivalent viscous damping ratio of the structure is lower than the required equivalent viscous damping ratio, viscous dampers are added and arranged between the rocking walls and adjacent reaction columns. The design internal forces of the rocking walls are evaluated considering the contributions of more than one mode of vibration. The proposed design procedure is applied to a large set of archetype braced frame buildings and its effectiveness verified by nonlinear dynamic analysis.     

The role of damping in seismic isolation

In the current code requirements for the design of base isolation systems for buildings located at near-fault sites, the design engineer is faced with very large design displacements for the isolators. To reduce these displacements, supplementary dampers are often prescribed. These dampers reduce displacements, but at the expense of significant increases in interstorey drifts and floor accelerations in the superstructure. An elementary analysis based on a simple model of an isolated structure is used to demonstrate this dilemma. The model is linear and is based on modal analysis, but includes the modal coupling terms caused by high levels of damping in the isolation system. The equations are solved by a method that avoids complex modal analysis. Estimates of the important response quantities are obtained by the response spectrum method. It is shown that as the damping in the isolation system increases, the contribution of the modal coupling terms due to isolator damping in response to the superstructure becomes the dominant term. The isolator displacement and structural base shear may be reduced, but the floor accelerations and interstorey drift are increased. The results show that the use of supplemental dampers in seismic isolation is a misplaced effort and alternative strategies to solve the problem are suggested. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

带耗能腋撑竖向不规则短肢剪力墙结构减震性能分析

在不影响建筑使用空间前提下,提出在抗侧构件不连续处设置耗能腋撑以改善竖向不规则结构抗震性能。以底部大空间短肢剪力墙结构为研究对象,利用大型通用有限元程序ETABS研究耗能器类型与场地土对耗能腋撑工作性能和竖向不规则结构受力性能的影响。研究表明,黏滞型耗能腋撑对文中分析模型各楼层地震反应有较好的控制效果,对转换层处层间位移角与层剪力最大值减幅最大,分别为40.14%和15.66%,对顶层加速度与基底剪力峰值的最大减幅分别为16.06%和23.57%,黏滞型耗能腋撑最大能耗散输入结构能量的42%,而黏弹型耗能腋撑对结构的控制效果不理想;当地震震级较大、震中距较小时,耗能腋撑对坚硬与软弱场地土的模型结构控制作用相差不大,减震位移比在转换层处达到最小值0.76;随着震级减小或震中距增大,耗能腋撑对该模型结构的控制作用随场地土变硬而逐渐增强,其减震位移比介于0.68～0.74之间。     

组合墙结构房屋抗震性能的振动台试验研究

通过三个组合墙模型房屋的振动台试验，分析了组合墙结构体系房屋的动力性能和抗震能力，比较了底一层和底两层框架组合墙房屋和普通组合墙房屋的抗震性能。结果表明，八层组合墙房屋的抗震能力远远超过设计能力，可用于八度地区，底框架组合墙房屋的抗震性能优于普通组合墙房屋，底两层框架组合墙房屋也优于底一层框架组合墙房屋。