地震作用下柱承式筒仓仓壁侧压力试验研究

地震作用下贮料对筒仓产生的超压是造成筒仓损伤破坏的原因之一。为研究地震作用下贮料的地震响应特性及变化规律,对缩尺比例为1∶25的柱承式筒仓模型开展了单向和双向地震作用下的振动台试验,揭示了筒仓仓壁动态侧压力分布规律和超压系数,建立了仓壁动态侧压力的计算方法。研究表明:（1）地震时筒仓内贮料的运动滞后于仓壁,随着地震动持续滞后逐渐明显,且沿仓壁顶部至底部滞后不断减弱;（2）动态侧压力分布规律与测点布置位置、地震波的输入方式相关;（3）仓体顶部范围内超压系数试验值大于规范采用值,现行规范中采用的修正系数偏小;（4）仅依据单向地震激励,尚不足以真实反映地震作用下筒仓贮料的动力学特性,筒仓结构强度设计时不应忽略双向地震作用。研究成果可为柱承式筒仓的抗震设计提供参考和依据。     

强震作用下机场高耸塔台结构抗震性能分析

为提升强震作用下机场高耸塔台结构的抗震性能及安全,采用非线性时程分析方法研究高耸塔台结构的强震损伤分布规律;基于性能化抗震设计方法确定塔台关键构件抗震性能水准,对高耸塔台结构进行性能化抗震设计和损伤控制;最后分析了竖向地震对高耸塔台结构强震损伤的影响.分析得到,采用多遇地震设计的塔台结构,在罕遇地震作用下塔台结构层间位...     

地震作用下柱承式筒仓动态侧压力计算方法研究

为研究筒仓结构动态侧压力计算方法,将地震作用下仓壁动态侧压力问题简化为支撑失效质量块的贮料壁板振动问题。假定筒仓结构处于线弹性范围,采用弹性壁板的振动模型推导了仓壁在地震作用下的动态侧压力计算公式;建立了柱承式筒仓结构动力有限元模型,通过数值分析和振动台试验结果验证了该方法的有效性;进而分析了筒仓结构在不同地震加速度峰值作用下的动态侧压力分布规律。结果表明：由推导的动态侧压力计算公式得到的理论值与试验值平均相对误差为3.0%,精度较高;柱承式筒仓结构的动态侧压力随加速度峰值的增加而增大;沿筒仓深度方向,动态侧压力呈“钟形分布”趋势;且动态侧压力峰值向仓壁中下部位置集中;对于设防烈度较高地区,建议在柱承式筒仓结构的柱顶和环梁位置采取加强措施,以保证结构的整体安全性。研究成果可为筒仓结构仓壁动态侧压力计算和结构设计提供理论依据。     

近场地震作用下考虑二阶效应的混凝土框架抗震分析

利用钢筋混凝土柱的试验结果,验证OpenSees程序用于钢筋混凝土结构非线性分析的可行性。以此为基础,对钢筋混凝土框架结构在远场地震、近场非脉冲地震与近场脉冲地震作用的性能进行非线性时程分析,研究框架结构在三类地震作用下的反应以及二阶效应对结构反应的影响。针对近场脉冲地震对结构进行增量动力分析(IDA)和易损性分析,分别得到结构的IDA曲线、易损性曲线和近场脉冲地震作用下二阶效应对结构抗震性能的影响。分析结果表明,在三类地震作用下,近场脉冲地震导致的二阶效应对结构抗震性能的影响最为显著,结构抗震设计中宜考虑二阶效应的影响。     

考虑两次地震作用的RC框架结构地震反应分析研究

大量地震表明,地震过程中仅发生单次地震的情况较少,即孤立型地震发生的概率较低,一般为11%。强震的发生通常伴随多次余震,且大部分余震与主震时间间隔较短,受损结构在未进行加固的情况下再次遭受地震作用,致使结构发生更为严重的破坏,甚至倒塌。目前国内外抗震规范的设计方法仅考虑了单次地震作用,即只考虑主震影响。因此,探讨合适的途径考虑多次地震作用对结构的影响具有重要理论意义和工程价值。本文收集了国内外广泛用于结构地震反应分析的地震动记录,以典型RC框架结构为例,研究了两次地震作用下结构的抗震分析方法;探讨了两次地震作用时设计PGA调整系数的确定方法;当设防烈度、场地条件以及输入地震动特征不同时,分析了单次与两次地震作用下结构损伤状态的差别,确定了设计PGA的调整系数。主要内容包括以下几部分:(1)选取了损伤指标及强度折减系数模型。从加速度时程、反应谱、傅立叶谱及对结构的损伤4个方面分析了两次地震与单次地震的联系和区别;通过分析不同损伤指标的适用情况,确定了损伤指标;通过对3种强度折减系数模型的比较,选取了Vidic模型。(2)提出了考虑两次地震作用的抗震分析方法。以典型结构为例,比较了目前用于单次地震作用结构抗震分析的常用方法。在分析各类方法的优点和不足的基础上,给出了结合动力时程分析、静力往复加载分析与Pushover分析的考虑两次地震作用的结构抗震分析方法;并以3层典型RC框架为例,验证了方法的可行性。(3)基于损伤相等的原理,提出了考虑两次地震作用的设计加速度峰值的调整系数的确定方法。通过选取、构造序列型地震动,对某3层典型RC框架结构进行了600次单一地震和3 600次连续两次地震的动力弹塑性时程分析,统计了结构整体损伤指数特征,定义了整体损伤指数(DI)的放大系数和PGA的等效调整系数两个参数,给出了考虑两次地震作用时的结构设计加速度峰值的调整系数建议值。(4)建立了考虑两次地震作用时DI的放大系数和PGA的等效调整系数的经验公式。对不同典型RC框架结构进行了动力弹塑性时程分析,并统计了结构整体损伤指数特征,得到了放大系数、等效调整系数与结构自振周期之间成正比的结论。(5)研究了设防烈度、场地条件和输入地震动对放大系数和等效调整系数的影响。通过研究4层RC框架结构在设防烈度、场地条件和输入地震动等因素影响下的动力时程分析,根据整体损伤指数统计分析,得到放大系数和等效调整系数与设防烈度成正比,与输入地震动场地VS30均值成反比的结论,给出了输入地震动对放大系数和等效调整系数的影响的建议值。     

两次地震作用下RC框架结构设计方法初步研究

为研究钢筋混凝土(RC)框架结构在两次地震作用下的抗震能力,给出在设计中考虑两次地震作用的建议,本文以某典型3层RC框架结构为例,对其进行了两次地震作用下的弹塑性动力时程分析,并定义了一个考虑两次地震作用的设计调整系数。首先选取了100条同类场地地震动记录,将每条记录幅值调整到0.05 g、0.1 g、0.2 g、0.3 g、0.4 g、0.5 g,然后两两组合得到36种工况、相当于3 600条序列型地震动记录,利用这些记录作为输入,对结构进行动力时程分析,得到了其经历两次地震作用后的整体损伤指数,最后通过对整体损伤指数统计分析,得到了典型RC框架结构在两次地震作用下的抗震能力和损伤状态。结果表明:两次地震作用下,框架结构损伤累积效应明显,与单次地震作用相比,损伤水平提高较大,最大加重约41%。因此,仅考虑单次地震的设计理论与方法是不完备的。根据计算结果,建议按照目前规范抗震设防水平的1.26倍进行抗震设计,以考虑两次地震的影响。本文方法、结果与结论可供结构抗震设计、结构抗震分析等工作参考。     

两次地震作用下RC框架结构抗震能力分析方法研究

为研究钢筋混凝土(RC)框架结构在两次地震作用下的抗震能力,给出了一种考虑两次地震作用的结构分析方法。首先采用动力时程分析,得到第一次地震作用下结构的顶点位移,并将其作为目标位移;然后采用静力往复加载方式对结构加载到该目标位移并卸载到零,然后反向加载到结构能力极限(即结构倒塌时的顶点位移),并对反向加载曲线进行坐标变换作为结构经历一次地震后的能力曲线,用此能力曲线对结构进行Pushover分析,得到结构经历两次地震后的损伤状态与抗震能力。利用所提方法对某3层典型RC框架结构进行分析,得到了其在两次地震作用下的抗震能力曲线与损伤状态。结果表明:连续两次地震作用下,RC框架结构损伤累积效应明显,与单次地震作用相比,其损伤水平提高较大,对本文结构来说提高约30%。因此,目前仅考虑单次地震的设计理论与方法是不完备和不安全的,建议在设计时提高结构的抗震设防水平。该文方法、结果与结论可供结构抗震设计、结构抗震分析等工作参考。     

带现浇楼板RC框架结构抗震性能的多因素影响分析

采用pushover和非线性动力时程分析方法,分析了多因素下带楼板框架和不带楼板框架的抗震性能,并研究了在双向地震作用下框架结构的性能及需求。建立两组模型并完成对比分析,结果表明:考虑楼板的框架结构在不同轴压比及柱端弯矩增大系数作用下抗震性能会降低;在单向地震作用下可实现结构的"强柱弱梁"屈服机制;斜向地震作用下带楼板的框架结构,在轴压比取值高于0.56或者柱端弯矩增大系数高于2.0时,才能形成"强柱弱梁"屈服机制;斜向地震作用下用空间带楼板框架模型考虑结构体系的空间抗震机制更加合适。     

预应力混凝土圆形储煤筒仓地震反应分析

使用ANSYS软件对一大直径预应力混凝土圆形储煤筒仓结构建立了有限元模型,以储料质量沿高度分布不变为原则,采用施加质量单元的方法模拟储料的分布,通过对预应力混凝土筒仓进行地震作用下的受力、变形分析,研究了预应力混凝土筒仓结构的受力性能及整体抗震性能,同时分析了筒仓结构地震作用简化计算方法的可行性.分析结果表明,水平地震作用对筒仓预应力结构部分的环向力无显著影响,预应力筒仓结构具有良好的抗侧力性能;同时,在结构基本振型指数选取合理时,采用底部剪力法估算筒仓水平地震作用是可行的.所得结果可为同类筒仓结构的地震反应分析提供参考.     

基于耐震时程法的进水塔结构抗震性能分析

进水塔结构作为水电站的进水建筑物,其抗震性能对水电站的安全运行有重要意义。以沙牌水电站的高耸独立进水塔结构为研究对象,应用3条耐震时程曲线对其进行抗震性能分析与评估,并将计算结果与天然地震动下的增量动力分析结果进行比较,对比分析进水塔塔顶位移、基底剪力及地震损伤历程。实例研究表明：耐震时程法可以较好地分析结构的抗震响应,与增量动力分析结果的均值相匹配。耐震时程法可以利用较少的时程分析得到不同动力强度作用下的结构响应,且计算结果精度好、效率高,为进水塔结构的抗震性能分析提供一种新的手段。     

中、下承式拱桥抗震性能分析

以下承式平行拱桥,下承式提篮拱桥和中、下承式斜靠式拱桥为研究对象,采用有限元程序Midas/civil建立3种桥型的空间有限元计算模型,计算其在El Centro波、Taft波地震波作用下的地震时程响应,对其进行抗震性能分析。计算结果表明:横向地震作用对3种拱桥的地震响应起控制作用;拱脚位置和横撑或横向联系处应作为拱桥抗震设计的控制截面,控制截面最大应力满足桥梁抗震性能要求,但平行式拱桥和斜靠式拱桥安全储备不充足,可采取一定的构造措施来保证其抗震安全性;提篮式拱桥主拱内倾和斜靠式拱桥稳定拱的设置对提高拱桥的横向抗震性能效果较为显著;提篮拱桥抗震性能优于平行式拱桥,斜靠式拱桥在横向地震下的拱顶横向位移最小,其抗震性能较好。     

中高层钢筋混凝土异形柱框架-抗震墙结构的抗震性能研究

本文通过对一幢中高层住宅在不同水准地震作用下进行的弹性计算和弹塑性动力时程分析,研究了钢筋混凝土异形柱框架-剪力墙结构的动力特性和抗震能力。结果显示该结构整体抗侧刚度大,抗震性能较好。进入塑性阶段后,塑性铰分布合理,满足了结构延性设计的要求。     

某异形柱框架结构抗震性能分析

异形柱结构由于其结构的特殊性,可将柱子隐于墙体,使房内不出棱角,以增加房屋有效使用面积,从而受到开发商的亲睐。将原先矩形柱结构改为异形柱结构后,通过高烈度下弹塑性动力时程分析,考查了某异形柱框架结构在设防和罕遇地震水准下的整体抗震性能,对结构能否达到抗震设防目标进行了初步评价。结果表明,该异形柱结构在设防烈度和罕遇烈度地震作用下基本能够达到预期的抗震设防目标。     

模块化钢框架摩擦摆隔震结构抗震性能研究

将摩擦摆隔震体系应用在模块化钢框架结构中,研究摩擦摆支座对模块化结构整体性能的影响规律。基于ETABS有限元软件,考虑模块化节点刚域对结构刚度的影响,采用摩擦摆隔震体系对某模块化建筑示范综合办公楼进行基础隔震设计与研究,并进行了多遇地震作用下的弹性时程分析、设防烈度和罕遇地震作用下的弹塑性时程分析。分析结果表明,节点刚域对抗震结构地震响应的影响比对隔震结构地震响应的影响更大。FPS隔震体系在多遇地震作用下隔震效果不明显,在设防烈度及罕遇地震作用下能起到良好的隔震作用。罕遇地震作用下,隔震结构中仅发现少量梁铰,无柱铰出现,上部结构结构基本处于弹性,隔震效果显著。     

钢筋混凝土圆筒仓仓壁结构的地震反应分析

以实际工程为依托,采用有限元软件ANSYS对钢筋混凝土圆筒仓仓壁结构进行数值模拟。通过模态分析,得到了筒仓结构的自振频率和周期。在模态分析的基础上,采用时程分析法,输入TAFT地震波,对模型结构进行动力有限元分析,得出结构在地震作用下的顶点位移时程曲线,找出最大位移发生时刻,并绘制该时刻结构的整体应力、变形图。最后,考虑不同贮料工况,对结构在TAFT地震波作用下进行了地震反应分析,得到相应的结论,为同类结构的抗震设计提供理论依据。     

基于高斯过程模型的桥梁时变系统地震易损性分析

桥梁在长期服役过程中面临的氯离子侵蚀作用会导致材料性能退化,进而影响桥梁结构的抗震性能。准确评估服役桥梁的抗震性能可以有效保障和提高桥梁结构的安全性,因此开展考虑时变效应的桥梁地震易损性分析非常必要。考虑到地震易损性分析涉及大量的动力时程分析,计算效率很低,故采用高斯过程模型取代耗时的动力时程分析,旨在提高地震易损性分析效率。以一座三跨连续梁桥为例,探究氯离子侵蚀作用下桥墩材料性能的退化规律,建立纵筋、箍筋以及保护层和核心混凝土材料性能退化时变曲线;基于高斯过程模型和联合概率地震需求模型,建立桥梁系统在不同服役年限下的易损性曲线和曲面。结果表明：(1)氯离子侵蚀作用明显降低了桥墩钢筋混凝土材料的强度;(2)氯离子侵蚀作用明显提高了高等级损伤的桥梁地震易损性,结构更容易发生高等级损伤。     

基于性能的钢管混凝土空间简体结构抗震设计

钢管混凝土空间简体结构是将钢管混凝土柱通过环状桁架拉结形成中空筒状的高耸特种结构,在化肥厂的建造中得到了广泛的应用,但其抗震性能的研究目前仍属空白.以应用比较广泛的110m高,17m直径的典型造粒塔为工程背景,对此类结构进行了基于性能的抗震设计研究.采用三维弹塑性有限元模型对结构进行了罕遇地震作用下的动力弹塑性时程分析,同时用Push-over方法进行静力弹塑性分析,得到了罕遇地震作用下梁柱塑性区的主要分布.结果表明,楼梯间钢柱和环状桁架对其抗震性能影响较大,此类结构抗震性能一般较好.最后根据结果提出了相应的抗震设计对策,可为同类构筑物设计提供参考.     

考虑锈蚀的钢框架柱地震损伤模型研究

为准确评估锈蚀钢框架在地震作用下的损伤,对已有的地震损伤模型进行改进,并对框架柱的地震损伤特性进行分析。建立基于变形和能量组合的双参数损伤模型,对损伤模型中相应的参数给出具体定义和表达式,定义不同破坏等级的损伤指数范围。对3个具有不同锈蚀率的空间钢框架结构进行弹塑性时程分析,并对损伤模型的准确性进行验证。研究结果表明,该模型能够较好地描述锈蚀钢框架柱的地震损伤程度。研究结果可为该类结构构件的地震损伤评估以及基于损伤的抗震设计方法的建立提供理论依据。     

大跨度上承式钢管混凝土拱桥抗震韧性评估

为评估大跨度上承式钢管混凝土(Concrete-filled Steel Tube, CFST)拱桥在不同地震动强度下的抗震韧性，以一座320 m上承式CFST拱桥为研究对象，利用Midas/Civil软件建立结构有限元模型并进行非线性结构响应分析，定义了拱桥的易损性组和性能组，开展地震易损性分析，分别评估在不同地震动强度作用下拱桥结构的维修费用和维修时间等抗震韧性指标，给出拱桥的抗震韧性评级方法和依据。结果表明：该结构最终抗震韧性评级为一星，其中维修时间是影响拱桥结构综合抗震韧性等级的关键指标，结构构件对拱桥结构的抗震韧性有较大的影响。     

巨型框架-次框桁架结构抗震性能分析

提出了巨型框架—次框桁架结构体系。采用ANSYS有限元程序对巨型框架—次框桁架结构体系进行了抗震动力时程分析,讨论了该结构体系在多条地震波作用下的动力位移及内力等地震响应。计算结果表明,巨型框架—次框桁架结构体系具有良好的抗震性能,能够提高巨型框架结构的抗震性能,不但可以有效地降低结构构件的地震内力,同时也不会给主框架结构体系的布置带来较大的影响,巨型框架—次框桁架结构是一种抗震性能良好的结构体系。计算结果对巨型结构的抗震设计有较大的参考价值。