中国古建筑抗震性能分析

本文根据我国古建筑在历次地震作用下的结构破坏状况,总结了古建筑结构的震害特点,介绍了古建筑抗震性能分析方法,结合泰安市古建筑实例进行了抗震性能分析并给出了抗震性能分析结果。     

某空旷砖混结构地震反应分析与抗震加固

某单层空旷砖混结构礼堂已使用多年,为保证安全,适应功能变化,对该建筑进行了抗震鉴定,并提出了抗震加固措施。通过建立有限元分析模型,计算结构4种不同工况的振型和自振频率,结果表明:(1)空旷砖混结构的纵墙变形不协调,不能共同工作;(2)耳房的存在能增加房屋的刚度和整体工作性能;(3)增设壁柱能显著提高空旷砖混结构的刚度,在很大程度上改善结构的整体性能;(4)在外纵墙上开设洞口,引起刚度降低,但降低的幅度较小。为验证有限元分析模型的有效性,对改造后的结构进行了动力特性测试,测试结构与模拟结果吻合较好。本文的研究成果,可为在役空旷砖混结构的地震反应分析与抗震加固提供科学依据,为此类房屋的建造和改造提供技术参考。     

小浪底南岸进水塔结构抗震性能分析

小浪底南岸引水口进水塔为大体积混凝土结构，其体型和边界受力情况都较为复杂。本文采用三维有限元方法，根据进水塔结构的特点和受力条件，分6种工况对其进行抗震性能分析，研究其应力、位移和内力的分布规律，并对有限元法和结构力学方法的内力成果进行对比分析。计算结果表明，在地震力作用下，进水塔的变形满足结构设计要求，但在抗震薄弱部位内力较大，在结构设计时需采取特殊措施，以确保塔体结构的安全。本文的计算结果为进水塔结构设计提供了科学依据。     

古建筑的抗震性能分析

根据木构架古建筑和塔类古建筑的结构特点和震害规律，提出了相应的动力分析模型，以及震害分析和预测方法。     

荥阳秦氏旧宅堂楼抗震性能研究

秦氏旧宅是研究河南传统民居的样本。堂楼作为院落的核心建筑,建造形式复杂、庄重,具有豫中传统民居的特色。以秦氏旧宅堂楼为研究对象,建立了有限元模型,通过模态分析,获得了结构的频率和振型,了解了结构的动力特性;通过时程分析法,沿纵横向输入地震波进行了罕遇地震下的弹塑性分析,探讨了结构的抗震性能。分析结果表明:结构横向刚度较弱,且扭转效应明显;横向地震作用下,纵墙出现明显的弹塑性变形集中,纵墙顶部梁架与墙体交接部位、第三层窗洞口处及底部墙体开裂严重,是结构的薄弱部位;纵向地震作用下,墙体开裂破坏程度较轻,抗震性能优于横向作用情形。研究结果可为秦氏旧宅堂楼及同类传统民居的修缮提供参考依据。     

HPFL加固空斗墙抗震性能试验研究及有限元分析

通过9片HPFL(High Performance Ferrocement Laminate)条带加固空斗墙与5片未加固的对比墙体,在低周反复荷载下试验,研究采用不同的HPFL条带加固方式对不同砌筑方式、不同强度砌筑砂浆的空斗墙在不同竖向压应力下的抗震承载力和破坏形式的影响.采用有限元计算软件AN-SYS建立HPFL条带加固空斗墙的有限元模型,分析加固条带宽度、加固面层砂浆强度、加固层钢筋网格尺寸、砌筑砂浆强度、墙体高宽比和竖向压应力等因素对加固效果的影响.研究表明:HPFL条带加固法是一种提高空斗墙抗震性能的有效方法;加固条带宽度对HPFL条带加固性能的影响最大;加固面层砂浆强度的提高,墙体的抗震承载力随之提高;加固层钢筋网格尺寸加密,对墙体承载力提高较小;不同砂浆强度砌筑的墙体,HPFL条带加固效果的发挥情况有所不同;HPFL条带圈梁构造柱式加固方式对各种高宽比和各种竖向压应力下的空斗墙都是有效的.     

保温夹心节能墙体抗震性能分析

本文采用三维有限元方法对夹心墙体进行抗震性能分析，通过计算结果与实验结果对比，确定合理的计算模型，对夹心墙体进行数值模拟计算、分析了墙体抗震性能、内外叶墙体参与工作情况及应力分布，研究了拉接筋的拉接率对墙体影响．     

基于ECC的小雁塔抗震加固性能分析

高延性纤维增强水泥基复合材料(ECC)是一种高强度、高延性的新型建筑材料,在加固工程中具有广泛的应用前景。本文利用ECC的高延性和抗剪性,提出一种采用ECC面层加固小雁塔的保护方案,以提高古塔抗震性能;通过有限元软件ANSYS进行模拟分析,比较了小雁塔加固前后的地震响应。分析结果表明:采用ECC面层加固可显著增强塔身整体的延性和承载力,有效地提高塔体损伤容限,为ECC在古塔抗震加固的实际应用中提供借鉴,可作为古塔抗震保护的新途径。     

新型钢柱脚抗震性能分析

为研究在普通露出型钢柱脚上安装楔块装置的新型钢柱脚的抗震性能,采用通用有限元软件ANSYS建立了该柱脚两种常用形式下的三维实体模型,在低周反复加载作用下对其进行了抗震性能分析。根据有限元分析所得该柱脚的M-θ滞回曲线,及M-θ骨架曲线,对新型柱脚耗能能力和延性性质做了相关研究。同时,对比分析了不同轴压和不同形式柱脚的力学性能。结果表明:新型钢柱脚的恢复力特性为非滑移型,其M-θ滞回曲线饱满,并有较好耗能和延性性能,显示出良好的抗震性能。研究结果对新型柱脚的设计和应用提供了相关参考。     

扇形铅黏弹性消能器设计参数对加固框架抗震性能影响分析

为研究扇形铅黏弹性消能器设计参数对加固框架抗震性能的影响,使用ABAQUS软件建立加固框架试件的精细化有限元模型,并基于试验结果验证其合理性,在此基础上,研究了扇形有效半径、黏弹性层宽度、铅芯直径3个关键设计参数对扇形铅黏弹性消能器加固框架结构抗震性能的影响及规律。分析结果表明,增加扇形铅黏弹性消能器的扇形有效半径、黏弹性层宽度、铅芯直径均可以提高加固框架的初始刚度、屈服荷载和峰值荷载;增加消能器的扇形有效半径可以显著提高加固框架的抗震性能;为避免消能器扇形有效半径过大导致梁柱局部应力集中,在既有结构加固中,扇形铅黏弹性消能器应避免选取过大的扇形有效半径;消能器的铅芯大小对加固框架的后期承载力影响不大。     

会善寺大雄宝殿结构动力性能分析

为更好保护会善寺大雄宝殿,对会善寺大雄宝殿进行了现场调研,结合点云技术建立并验证其数值分析模型,研究了大雄宝殿的动力特性及在多遇地震作用下的动力响应。结果表明:结构基本自振周期为1.82s,体现石木结构长周期特性;在纵向多遇地震作用下,前檐木柱变形大于后檐石柱,结构除平动外还存在扭转;在横向多遇地震作用下,明间与次间木屋架有较大横向位移差,连接明间与次间木屋架的檩条和枋等纵向构件可能出现较大滑移并导致屋盖错位;在双向地震作用下,结构纵向和横向最大位移是单向地震作用下的1.1~1.2倍,扭转效应比单向地震作用下大。研究结果可为会善寺大雄宝殿及同类建筑的维修加固提供理论支持。     

无背索斜拉桥主塔受力及抗震性能分析

为探讨主塔横梁对无背索斜拉桥结构的静动力特性影响,以某无背索斜拉桥为原型,采用三维静\,动力有限元计算方法,分析了实心横梁、大空心横梁、小空心横梁与无横梁四种主塔横梁方案的静、动力结构特性。静力计算结果表明:在最不利荷载作用下,四种对比方案中,实心横梁的拉索应力接近安全系数临界值;横梁重量越大,主梁挠度及主塔顺桥向变形值越小,且未设置横梁的方案在长期荷载作用下产生主跨侧的收缩徐变变形值。动力计算结果表明:大空心横梁方案结构横桥向刚度最大塔底轴力最大、横桥向弯矩值最大;无横梁时横桥向剪力最大,且无横梁方案使得主塔刚度较小,阵型易出现主塔横向失稳。综合考虑结构静、动力特性与施工便利性和后期维护,建议该结构采用实心主塔横梁。     

低周反复荷载下Q460钢材框架柱抗震性能分析

为了进一步完善Q460钢材在抗震设计规范中相关限值的要求,本文利用有限元软件ABAQUS,以轴压比、翼缘宽厚比、腹板高厚比和壁板宽厚比为变量,建立了共48根“工”字型框架柱和“箱”型框架柱,分析了其抗震性能。结果表明:翼缘宽厚比对框架柱的能量耗散系数影响较小;能量耗散系数随轴压比、腹板高厚比（“工”字型）和壁板宽厚比（“箱”型）增大而明显减小;框架柱的极限承载力随轴压比的减小及壁板宽厚比和翼缘宽厚比的增大而逐渐增大,当腹板高厚比接近规范限值时,承载力下降趋势明显增大。与采用Q235钢材的框架柱相比,Q460钢材框架柱的延性较小,仅为2左右;当采用Q460钢材时,“工”字型框架柱的极限位移角限值建议取为0.03,“箱”型框架柱的极限位移角限值建议取为0.032。规范中对翼缘宽厚比限值的规定偏于保守,其值最大可取至9。无论是“工”字型框架柱还是“箱”型框架柱,其腹板高厚比均不宜过大。Q460钢材框架柱的刚度退化率随轴压比的增大而增强,且翼缘宽厚比越大,腹板高厚比越小,柱的初始刚度越大,刚度退化程度越明显。     

民用高层建筑多层钢-混凝土结构抗震性能分析

针对民用高层建筑的多层钢-混凝土结构的抗震分析存在缩尺效应、环境限制等问题,本文基于纤维模型理论并采用PERFROM-3D软件建立有限元模型,给出大型混合结构的弹性动力时程分析和阻尼计算方程,并给出了一个17层的民用高层建筑算例。针对算例中的混合结构体,采用El-Centro地震动,输入不同的地震动模拟实际情况,探索不同地震工况对此类结构的影响,并给出该结构的抗震性能分析以及应对方法,具有较强的实践意义。     

基于有限元数值分析的木结构抗震性能分析及其在建筑中的应用

为了提高木结构抗震性能分析的精度,采用多尺度建模分析方法对木结构进行抗震分析。利用多点约束方法分别将榫卯节点和梁柱构件设定为关键区域和非关键区域。采用多尺度的建模思想,对关键区域采用实体单元进行精细尺度建模,而非关键区域则采用梁单元进行普通尺度建模,再通过不同尺度实现宏观结构模型和局部微观模型的相互协调,比较不同尺度下的实体单元和梁单元建模在抗震中的性能。实验结果表明,多尺度的有限元数值分析能够模拟木结构的整体动力响应和精确分析边界条件。通过多尺度、大范围的分级建模能够构建局部和全局的抗震性能分析的过程,精度较高,可提升抗震分析的效率。     

润扬斜拉桥有限元模拟及模态分析

本文主要研究润扬长江大桥北汊斜拉桥以结构健康监测和状态评估为目标的空间有限元模型建立过程中的一些基础性问题。在建模过程中,尽可能多地考虑了一些影响全桥有限元模型精度的因素:如斜拉索的几何非线性(重力垂度和初始应力),将构造正交各向异性钢箱梁桥面板用复合材料力学的方法等效为物理正交各向异性板等。然后应用所建立的有限元模型进行模态分析,最后将有限元模态计算结果与环境振动试验结果进行比较,验证了润扬斜拉桥有限元模型的有效性。由此建立的有限元模型可以为该桥的结构健康监测和状态评估提供分析的基础。     

安装有防屈曲支撑建筑的地震模拟与经济性分析

结合防屈曲支撑拟静力实验的研究成果,用ABAQUS有限元软件模拟一栋建筑的地震反应。比较原设计结构与减少梁柱面积但安装有防屈曲支撑的减缩结构这2种方案下的地震响应,使两者的层间位移角相近并满足规范要求,进而做经济性对比。结果表明,防屈曲支撑可以有效地减小结构地震响应,并且先于梁柱破坏,保护主体结构安全;安装防屈曲支撑的结构在满足设计要求的同时,还可以节省建筑成本,缩短施工工期。     

中国木结构古建筑抗震性能的研究

以殿堂式木结构为研究对象,通过理论分析和数值模拟推导出了榫卯节点和铺作层之间的半刚性单元的刚度矩阵,即采用组合式弹簧单元模拟柱脚与础石、榫卯节点和铺作层之间的连接单元,给出了动力方程,并通过对<营造法式>中的殿堂和厅堂模型结构的分析,求解出了结构各个层面的地震动力放大系数,为木结构古建筑的保护、维修和加固提供理论依据和技术参考,对现代建筑结构抗震研究也具有借鉴意义.     

液化场地桥梁足尺桩抗震简化分析方法

采用国际VELACS项目中离心机试验标定的内华达砂的动力计算参数,建立液化场地足尺桩-土动力相互作用分析的三维有限元模型;获得不同幅值的正弦波作用下桩-土动力相互作用的p-y曲线,修正并发展一种可用于液化场地桩-土动力相互作用分析的宏单元模型,并基于非线性文克尔地基梁模型建立桥梁足尺桩抗震分析的数值模型与简化方法,通过有限元分析结果验证该简化方法的正确性。