考虑高振型影响的结构层间位移能力谱分析方法

工程界普遍采用的能力谱分析方法是建立在结构单自由度简化假设基础上，利用结构基本振型来进行能力分析。虽然此简化假设可以为工程界提供一种简便的分析方法，但从其分析效果来看，简化方法并不能很好地反映结构真实地震反应。高振型对结构局部变形的影响在分析结构动力反应特性中是很重要的因素，不应忽略掉。基于上述对现有能力谱分析方法不足之处的考虑，从提高结构能力谱分析方法的准确性出发，本文在Chopra能力谱分析方法的基础之上，根据我国振型分解反应谱思想，在能力谱分析方法中引入了结构高振型的影响分析，并提出了考虑结构高振型影响的结构层间位移能力谱分析方法的一般步骤。通过平面框架结构体系的算例分析，说明上述推荐方法在改进能力谱分析精度上的有效性。     

剪力墙结构层间位移计算方法探讨

规范对高层剪力墙结构层间位移进行限制时,没有考虑结构体系侧移模式不同的影响,这对以弯曲变形为主的结构会造成很大的误差,甚至得出一些与实际情况完全不相符的结论。针对这一问题,本文根据剪力墙结构的受力特点,将楼层位移分为有害位移和无害位移,将层间位移分为名义层间位移Δui和有害层间位移Δui~,用倒三角形分布水平荷载的等截面悬臂杆件的弯曲变形曲线作为剪力墙结构的近似侧移曲线,从理论上分析了剪力墙结构的名义层间位移、有害层间位移、层间相对转角以及截面的弯曲曲率之间的关系,给出有害层间位移的实用计算公式。最后,对比分析了控制剪力墙层间变形的几种不同方法,并通过算例分析验证了本文方法实用可行,与实际情况符合较好。     

多高层建筑结构层间位移和层剪力的动力可靠度计算

在虚拟激励法的基础上推导了多高层建筑结构剪切层模型在地震作用下层间相对位移和层地震剪力的自功率谱密度函数的解析表达,通过数值积分获得层间相对位移和层地震剪力的各阶谱矩和标准差,基于随机动力响应过程跨越安全界限次数为泊松过程和两态马尔可夫过程的假设,计算了层间相对位移和层地震剪力的动力可靠度,并用Matlab语言编制了动力可靠度的计算程序.算例表明该方法是高效的和有效的.     

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。     

钢筋混凝土框架结构层间位移角与构件变形关系研究

层间位移角已作为检验建筑结构抗震性能的主要指标之一而被广泛应用。为实现该指标在钢筋混凝土框架结构基于位移的抗震设计中的应用,研究了层间位移角与构件变形之间的关系。首先,采用对部分子结构的弹性理论分析得到了弹性阶段梁变形对层间位移角贡献比例的计算公式。接着,采用对15层钢筋混凝土框架整体结构的非线性地震反应计算结果的统计分析得到了在塑性阶段梁变形对层间位移角的贡献比例回归计算公式。所建立的计算公式反映了梁与柱的相对刚度和强度比例、层闽塑性变形程度的影响。最后,应用该方法进行了一算例分析,计算结果和试验结果比较一致。利用本文提出的计算方法可以方便地把对框架结构的层间位移需求转变为对梁、柱构件的变形要求。     

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.     

钢筋混凝土框架结构直接基于位移的抗震设计

直接基于位移的抗震设计方法是对基于力的抗震设计方法的重大改进。按此方法进行设计时,需要解决的关键问题是确定结构的目标位移和相应的侧移模式。提出用框架梁节点截面屈服时的位移作为目标位移,并推导了层间屈服位移的计算公式;然后用结构近似的第一振型曲线作勾其侧移模式,对层间屈服位移进行修正。算例表明,本方法计算结果合理。     

结构Pushover分析的侧向力分布及高阶振型影响

Pushover分析方法是逐渐得到广泛应用的一种评估结构抗震性能的简化方法,已被引入我国新的建筑结构抗震设计规范。侧向力分布的选取是结构Pushover分析中的一个关键问题,尤其高阶振型影响显著时其选取直接影响Pushover分析的结果。本文通过拟合规范反应谱,挑选了适用Ⅱ类场地的4条地震动记录和4条人工波,对比了典型地震动下非线性时程分析和采用5种不同侧向力分布的Pushover分析的5层、10层和15层钢筋混凝土结构在不同地震动强度时的反应。通过结构振型参与系数量化了各个结构的高阶振型的影响。研究发现,随着结构层数的增加和地震动强度的增加高阶振型的影响变大,侧向力的选取变得十分重要。本文对在高阶振型影响下钢筋混凝土框架结构的Pushover分析中侧向力的选取提出了建议。     

高阶晃动振型对LNG储罐地震响应的影响

为了研究高阶晃动振型对LNG储罐地震响应的影响,考虑高阶晃动振型,建立LNG储罐的简化力学模型,推导LNG储罐的运动控制方程,给出了LNG储罐的基底剪力、倾覆弯矩和储罐内液体晃动波高的表达式。以某16×10⁴ m³ LNG储罐为例,采用大型通用有限元分析软件ADINA System对其进行有限元模型分析,验证其修正模型的有效性,结果表明:高阶晃动振型对基底剪力和倾覆弯矩几乎无影响,但对晃动波高影响显著,尤其是长周期地震动作用下,并且考虑高阶晃动振型的晃动波高存在延时效应。提出的简化力学模型修正公式与有限元分析结果吻合较好,可以准确地预测LNG储罐地震响应。     

基于ACCRBF网络的多层砖房震害预测

针对传统震害预测方法逐栋抽样计算建筑物抗震性能的不足,本文提出了一种基于蚁群聚类径向基(ACCRBF)网络模型的建筑物震害预测方法。依据不同地震动峰值加速度下多层砖房的实际震害资料,对模型进行训练,在模型的输入和输出之间建立映射关系,并利用这种映射关系对未知样本进行分类,实现对多层砖房的震害分析和预测。模型的输入为反映结构的震害影响因子,输出为给定的地震动峰值加速度下结构震害等级。研究表明,基于ACCRBF网络模型的多层砖房震害预测结果与震害实例基本吻合,具有推广应用价值。     

邻近建筑对地铁结构地震反应的影响研究

本文从中国地铁交通系统大规模建设的背景出发,考虑到地铁地下结构邻近存在地面建筑的实际情况,在以往地铁地下结构地震反应分析的基础上,对比研究了邻近建筑对地铁地下结构地震反应的影响。结合地下结构与地面结构动力反应的特点,阐述了地铁邻近建筑通过所在场地对地铁地下结构地震反应产生影响的物理机制。应用有限元法和粘弹性人工边界,建立了地下结构．邻近地上结构．地基系统二维散射问题的计算体系。分析不同形式的地上结构对地铁地下结构地震反应的影响,并对其规律进行总结。论文的主要研究工作如下：     

基坑排桩对建筑抗震性的影响分析

以往对建筑抗震性影响因素的研究仅限于施工材料、技术手段等外部条件,忽略了基坑土体安全系数、基坑状态对建筑抗震性的影响,一定程度上削弱了建筑的抗震性能。本文从基坑排桩角度对建筑抗震性的影响展开分析,通过有限元强度折减法获取土体的安全系数与基坑状态的判断标准,在该标准下基于土体安全系数采用有限元强度折减法计算公式,获取各个土层计算参数。基于该参数使用ABAQUS有限元软件构建基坑排桩有限元分析模型(土体和桩体分别采用莫尔-库仑弹塑性模型和二维弹性模型)。实验采用所提分析方法,从基坑排桩排距、刚度两方面对建筑抗震性能进行分析。实验结果表明,当基坑排桩排距进行适当取值时,建筑抗震性越好;双排桩的刚度越大,建筑抗震性越好,且随着刚度的增加建筑抗震性能趋于平稳。     

多层砖房震害因子的选择及其与震害程度的灰色关联序分析

应用灰色系统理论，以云南省东川市地震破坏中多层砖房的震害为例，分析计算了多层砖房的震害因子与震害程度的关联度，总结了影响多层砖房震害的主要因素，并对其诸多因素进行了排序。     

设计参数对高层装配式钢结构建筑抗倒塌能力的影响

以某高层装配式钢结构建筑为研究对象,研究设计参数对其抗倒塌能力的影响,通过ABAQUS有限元软件,对装配式混凝土平面框架的低周反复加载试验进行模拟。结果表明,增大框架柱轴压比可提高结构承载力,在荷载峰值达到后会有较快的降低,显著降低了延性。在荷载低周反复作用下,结构延性、承载力、耗能等随着梁柱线刚度比的降低,抗震指标全部呈现增加趋势。随着梁柱线刚度比的增大,层间位移角沿楼层分布均匀性变得越来越差;由于受到荷载作用低周反复后,会大大增加混凝土的强度,并降低耗能和延性指标,同时结构承载力则略微增大。增大轴压比后,如果保持相同的地震动强度,则将会大大提高结构性能极限状态的可能性,而如果结构的轴压比较大,很可能会出现对地震响应性能水平产生破坏等问题。     

盾构过富水砂层对地表建筑物影响的研究

结合深圳地铁2号线盾构过富水砂层施工实际,考虑流-固藕合水土本构关系,用FLAC3D软件建立了盾构施工数值分析模型。计算结果与工程实测数据对比验证了数值模型的合理性。进一步研究了盾构过富水砂层对地表不同位置建筑的影响:建筑物基础在隧道正上方时产生沉降最大且较均匀,水平位移最小;盾构机开挖下穿时建筑物差异沉降最大,建筑物倾向盾构开挖方向;建筑物基础横向上离隧道中心一倍隧道埋深时,建筑物水平移动最大,易受剪切破坏,倾向垂直盾构开挖方向,周边地表沉降差最大;建筑物离隧道中心横向距离超过两倍隧道埋深时,盾构开挖对建筑物基础沉降的影响较小,建筑物沉降与其周边地表沉降较均匀。     

某水工隧洞爆破震动对周边建筑物影响的试验分析

隧道开挖时的爆破震动对周边建筑物安全影响很大,但目前对不同爆破参数、周边建筑的距离与爆破开挖之间关系的研究成果不多,实际工程中也难以把握。以宁夏固原市某水工隧道工程为依托,采用现场试验的方法,对地表关键位置质点爆破振动频率与振动速度进行测试和分析。结果表明:(1)经测试发现房屋主振频率在10~60Hz间,而一般房屋建筑的频率均小于10Hz,说明此次试验中爆破震动不能与房屋产生共振。(2)对试验数据进行分析,并依据爆破震动规范安全振速标准进行判别,发现此次试验中土坯房的安全距离为160 m,一般砖房为60 m。研究结果可为隧道爆破的设计与施工提供理论依据,为类似隧道的爆破工程及解决由爆破引起的纠纷提供借鉴。     

基于MATLAB神经网络方法的多层砖房震害预测

提出利用MATLAB人工神经网络工具箱建立基于贝叶斯正则算法的BP神经网络模型,以地震区多层砖房震害调查数据为因子的震害预测方法.神经网络模型输入震害因子包括建筑的层数、施工质量、房屋整体性等,输出值为建筑物在地震作用下的破坏程度.结果表明,本方法可以对多层砖房的震害样本进行预测并达到较理想的效果.     

强震动台站周边地面建筑物对观测结果的影响分析

强震动观测是获取地震地面运动最基本的手段,但其观测质量会受到观测台站周边环境的影响。本文针对不同场地条件的观测台站和附近不同高度建筑物,开展建筑物对观测场地地震动影响的模拟分析,探讨其对强震动观测的影响规律。基于ABAQUS有限元分析软件以及粘弹性边界方法,建立了8个场地-建筑物体系计算模型,分别考虑了4种不同剪切波速的场地和4种不同层数的框架结构建筑物,计算分析了建筑物高度、观测点与建筑之间的距离对强震动观测及场地土波速变化的影响。结果表明:强震动台站附近地面建筑物的存在对观测结果将产生明显的影响,近距离建筑物影响的相对误差可高达20%以上;建筑物高度的变化并没有明显改变其影响程度和影响较大的地震动周期范围,但较高建筑物的影响程度会随距离增加衰减速度减慢;场地土越软,周边建筑物对观测带来的影响越大。建议:对于较软弱场地（土层平均剪切波速低至210m/s）,强震动台站避让建筑物的距离应不小于40m,对于较坚硬场地（土层平均剪切波速大于250m/s）,强震动台站避让建筑物的距离应不小于25m。同时还认为,如果强震动观测要求较高精度,需进一步增加避让距离,且应具体考虑建筑物高度等因素的影响。     

Approximation to Cutoffs of Higher Modes of Rayleigh Waves for a Layered Earth Model

A cutoff defines the long-period termination of a Rayleigh-wave higher mode and, therefore is a key characteristic of higher mode energy relationship to several material properties of the subsurface. Cutoffs have been used to estimate the shear-wave velocity of an underlying half space of a layered earth model. In this study, we describe a method that replaces the multilayer earth model with a single surface layer overlying the half-space model, accomplished by harmonic averaging of velocities and arithmetic averaging of densities. Using numerical comparisons with theoretical models validates the single-layer approximation. Accuracy of this single-layer approximation is best defined by values of the calculated error in the frequency and phase velocity estimate at a cutoff. Our proposed method is intuitively explained using ray theory. Numerical results indicate that a cutoffs frequency is controlled by the averaged elastic properties within the passing depth of Rayleigh waves and the shear-wave velocity of the underlying half space.