城市轨道交通大型地下空间结构抗震性能分析

以某城市轨道交通大型地下空间结构工程为背景,研究和分析大型地下空间结构在设防地震和罕遇地震作用下的结构抗震性能。利用MIDAS/GTS大型有限元程序建立三维动力模型,采用时程分析法,获得了结构的变形和内力响应,分析了结构的层间位移差、层间位移角和结构静动力力学特性。基于场地条件下的大型地下空间结构,在设防地震下顶底板处层间位移差最大值为12.00mm,位移角最大值为1/20831/550;在罕遇地震下顶底板处层间位移差最大值为21.82mm,位移角最大值为1/11451/250,总体上满足结构变形要求。研究结果表明:对于大型地下空间结构,在进行结构设计时,除了静力计算工况,应综合考虑抗震工况,开展三维动力时程分析,以便全面掌握其抗震性能;在地震作用下,结构顶板、侧墙和底板等某些部位的内力值较静力计算工况大;大型地下空间主体结构开口处为薄弱环节,应在设计中进行相关加固措施考虑。     

某首层柱顶隔震结构动力特性测试研究

为了达到隔震设计的目的并检验隔震层的工作性能,测试分析了采用首层柱顶隔震技术的某五层框架结构在环境激励和初位移条件下的动力特性,得到了结构的前3阶自振特性如自振频率、振型和阻尼比;分析了初位移条件下隔震层的自由衰减曲线和滞回性能.结果表明:环境激励条件下,隔震结构与非隔震结构动力特性相近,隔震结构在正常使用状态下具有足...     

基于OpenSees的某超高层建筑结构地震响应分析研究

超高层已成为城市发展中的重要建筑型式,而超高层结构体系的抗震性能是当前重要的关注之一。以某实际工程为例,通过“基于性能”地震分析计算平台OpenSees,建立相应的复杂超高层建筑结构有限元模型,并通过基于现场微振动检测技术的动力特性参数识别验证所建立模型的合理可靠性。进而,开展地震作用下结构动力响应分析,主要从基底剪力、层间位移角、结构顶点位移以及损伤破坏等方面进行探讨。研究成果可为复杂超高层建筑结构的抗震设计提供技术支持。     

基于IDA方法的小雁塔结构抗震性能评估

以小雁塔结构为原型,通过试验研究建立其材料本构模型;应用IDA分析方法,建立IDA分析曲线并对小雁塔结构进行增量动力弹塑性分析,判断小雁塔结构的最不利位置,定义IDA分析的极限状态;将IDA曲线的斜率下降幅值与小雁塔结构性能水准相对应,划分小雁塔结构的性能水准指标;通过对小雁塔结构在增量地震动强度作用下地震响应分析和不同性能状态下各层的楼层位移和层间位移角的变化规律,对小雁塔结构进行了抗震性能评估;研究表明:基于IDA分析方法的小雁塔抗震性能评估可以考虑结构抗震能力的随机因素,精确地描述小雁塔结构在地震过程中的行为。该方法为类似砖石古塔结构的抗震性能评估提供了新途径。     

钢管混凝土结构抗震性能的比较研究

分别对钢管混凝土柱及钢盘混凝土柱的5层框架结构进行了抗城性能对比试验研究，从理论上分析比较了两种结构的动力特性、多种地震波输入下的结构加速度反应和位移反应，综合评定了钢管混凝土结构的抗城性能。为该类结构的设计提供了参考数据。     

轮辐式大跨度张拉结构地震反应分析

以世纪莲体育中心大跨度轮辐式张拉索膜结构为研究对象,利用有限元程序ANSYS,分别采用振型分解反应谱法和时程分析方法,计算地震作用下结构的受力性能。研究表明:结构以索膜屋盖竖向振动为主,上压环、下压环及腹杆等均参与了振动,动力特性复杂;地震作用下结构内力和位移较大,不同方向地震作用的危害主次不明显,应同时考虑一维及多维地震组合作用的影响;2种计算方法下,结构的内力和位移变化趋势基本一致,为全面了解结构的动力特性,建议采用时程分析方法。     

中强地震下建筑结构动力弹塑性损伤模型研究

抗震性能是建筑设计中的一项重要指标,需要对地震作用下的建筑结构动力弹塑性损伤情况进行分析。提出一种中强地震下建筑结构动力弹塑性损伤模型研究方法。从有效应力与Cauchy应力张量\,建筑材料损伤演化方程等方面对弹塑性损伤模型基本原理进行分析,以此为理论基础,分析建筑材料应变率与建筑结构损伤能释放率的相关关系,通过Bonora损伤模型获取失效建筑材料损伤指数,并计算整体建筑结构构件损伤指数,以建筑材料损伤指数和建筑结构构件损伤指数为依据,完成中强地震下的建筑结构动力弹塑性损伤模型构建。利用实例进行分析,地震加速度值为0.3g的情况下,该模型的建筑结构相对位移时程曲线与实际位移曲线拟合度较高,且具有较好的建筑结构动力弹塑性损伤模拟精度,表明该模型具有一定的可行性。     

基于增量动力分析的带耗能腋撑钢筋混凝土转换结构抗震性能评估

增量动力分析(IDA)是一种用于结构抗震性能评估的参数分析方法。通过分析IDA曲线,可更全面地了解结构的地震需求、刚度退化、强度退化与地震动强度的关系。基于转换结构抗震性能差的问题,在转换层处设置耗能腋撑,以普通和带耗能腋撑钢筋混凝土框架转换结构为研究对象,对其进行增量动力分析,评估普通与带耗能腋撑钢筋混凝土转换结构的抗震性能。分析表明,耗能腋撑能有效地降低转换层处的地震反应,不同工况下的最大层间位移角减幅为20%～60%,最大层间位移角均值曲线在转换层处的突变得到减缓。普通与带耗能腋撑钢筋混凝土框架转换结构对应"基本完好"和"防止倒塌"性能水准的层间位移角限值分别为1/850、1/100与1/720、1/80,均小于高规规定框架结构在相应性能水准下的层间位移角限值1/550和1/50。普通与带耗能腋撑钢筋混凝土框架转换结构无法满足"大震不倒"的要求,需要调整耗能腋撑的参数以满足规范要求。     

基于位移的底部框架-抗震墙房屋抗震能力分析

在基于性能/位移抗震设计思想下,通过动力时程分析,研究了底部两层框剪砖房结构在不同地震强度作用下的弹塑性反应和变形特征;针对《规范》中对底部两层框剪砖房结构侧向刚度比的限定条件,研究了不同侧向刚度比条件下结构的抗震能力,得到了相关结论。     

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。     

插桩过程对临近平台桩基础的影响研究

由于大型自升式钻井船的插桩位置通常距离海上钻井与采油平台较近,桩靴的插入过程可能会对临近平台的桩基础承载力和稳定性产生不利影响。以实际工程为背景,运用球孔扩张理论推导挤土效应产生的水平附加应力大小及其范围;提出一种近似考虑动力挤土效应的拟静力数值模拟方法,分析桩靴下沉到不同深度处时的桩基承载力、桩身应力和最大水平位移,并与静力分析结果进行对比。研究表明,桩靴插入过程对周围土体产生巨大的挤压和扰动作用,使得桩基承载力降低,桩身应力变大,最大水平位移增加;与静力法计算数值相比,由挤土效应导致的单桩承载力下降6%~8%,桩身应力增大30%~80%,桩身最大变形量增长1倍。     

钢框架结构直接基于位移的抗震设计方法研究

将钢框架结构按其性能划分为使用良好、人身安全、防止倒塌三个水平,并用层间侧移角予以量化采用钢框架的最大层侧移模式来确定其目标侧移曲线在等效线性化的前提下,由等效位移用弹性位移反应谱求出等效周期,然后对构件进行刚度设计和承载力设计用静力弹塑性分析方法对结构进行分析,校核其实际侧移曲线与满足性能目标的侧移曲线是否一致.采用...     

非对称结构扭转振动多重调谐质量阻尼器(MTMD)控制的最优位置

研究了非对称结构扭转振动多重调谐质量阻尼器(MTMD)控制的最优位置。本文采用的MTMD具有相同的刚度、阻尼，但质量不同。基于导出的设置MTMD时非对称结构扭转角位移传递函数，建立了扭转角位移动力放大系数解析式。MTMD最优参数的评价准则定义为：非对称结构最大扭转角位移动力放大系数的最小值的最小化。MTMD的有效性评价准则定义为：非对称结构最大扭转角位移动力放大系数的最小值的最小化与未设置MTMD时非对称结构最大扭转角位移动力放大系数的比值。基于定义的评价准则，研究了非对称结构的标准化偏心系数(NER)和扭转对侧向频率比(TTFR)对不同位置MTMD最优参数和有效性的影响。     

Seismic performance improvement of Special Truss Moment Frames using damage and energy concepts

Nowadays, one of the most important methodologies to reduce the destructive effects of severe earthquakes on structures is the use of energy dissipation devices (EDDs). In this paper, a new configuration of special truss moment frame (STMF) systems including EDDs is theoretically proposed to improve their seismic performance. Such an improvement is achieved by provision of bending performance in these frames. For this purpose, the devices called buckling resistant braces (BRBs) are located at the side of beam‐column connections as the top and bottom members of truss‐girders. In this context, a five‐bay nine‐story STMF is designed using the damage and energy concepts recently proposed in the literature. To show the effectiveness of the proposed system with respect to the similar recently presented STMFs, this frame is then subjected to non‐linear static and non‐linear time‐history analyses under several ground motion records in order to survey on its seismic performance. Subsequently, such engineering demand parameters as lateral displacement, inter‐story drift ratio, overturning moment and shearing forces of stories, residual deformations and maximum time‐history displacement at roof level, as well as the process of plastic hinges formation are investigated. The results show the effectiveness of proposed configuration of EDDs used to improve the seismic safety of STMFs. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

Seismic performance of cylindrical latticed-intersected-three-dimensional-beam-system reticulated mega-structure with single-layer latticed-intersected-cylindrical-shell substructures

This paper is focused on the research of seismic performance of cylindrical latticed-intersected-three-dimensional-beam-system (LITDBS) reticulated mega-structure with single-layer latticed-intersected-cylindrical-shell (LICS) substructures by time history method accounting for geometrical nonlinearity. The distribution laws of the dynamic internal forces and those of the ratios of the dynamic to static internal forces of members in this innovative structure are first studied. The behaviors of the structure under different multi-component seismic actions are analyzed, and the reasonable components of the seismic action that should be considered in design are thus obtained. Then taking the maximum dynamic internal force of the structure as the index, a series of parametric analyses are carried out, and the suitable values of several key form parameters are recommended. Additionally, the results by the response spectrum method with those by the time history method are compared, which indicates that the former is not on the safe side. Therefore, the mode-superposition response spectrum method can only be used to do preliminary seismic design of this kind of structure, and the results must be checked by the time history method at the end.     

钢筋混凝土圆截面桥墩抗震加固方式对比分析

为研究不同加固方式对钢筋混凝土(RC)圆截面桥墩抗震性能的影响,利用OpenSees有限元软件建立了普通RC桥墩以及分别采用钢套管、碳纤维增强聚合物(CFRP)、体外预应力筋进行加固的桥墩数值分析模型,对模型输入远断层地震动,进行增量动力分析。以墩顶峰值位移角与震后残余位移角为指标,对比分析了桥墩加固前后的地震响应。结果表明:采用钢套管、体外预应力筋和CFRP加固后,RC桥墩的峰值位移与震后残余位移均减小,钢套管加固方式对桥墩峰值位移的降低幅度最大,体外预应力筋加固方式对抑制桥墩震后残余位移的效果最好;随着剪跨比的增大,3种加固方式对桥墩在地震动作用下位移响应的抑制作用均逐步减小;随着轴压比的增大,3种加固方式对RC桥墩峰值位移的抑制作用逐步降低。     

Nonlinear numerical assessment of the seismic response of hillside RC buildings

Major damage has been reported in hilly areas after major earthquakes,primarily because of two special conditions:the variation in the seismic ground motion due to the inclined ground surface and the irregularities caused by a stepped base level in the structure.The aim of this study is to evaluate possible differences in the responses of Chilean hillside buildings through numerical linear-elastic and nonlinear analyses.In the first step,a set of response-spectrum analyses were performed on four simplified 2D structures with mean base inclination angles of 0°,15°,30°,and 45°.The structures were designed to comply with Chilean seismic codes and standards,and the primary response parameters were compared.To assess the seismic performance of the buildings,nonlinear static(pushover)and dynamic(time-history)analyses were performed with SeismoStruct software.Pushover analyses were used to compare the nonlinear response at the maximum roof displacement and the damage patterns.Time-history analyses were performed to assess the nonlinear dynamic response of the structures subjected to seismic ground motions modified by topographic effects.To consider the topographic modification,acceleration records were obtained from numerical models of soil,which were calculated using the rock acceleration record of the Mw 8.01985 Chilean earthquake.Minor differences in the structure responses(roof displacements and maximum element forces and moments)were caused by the topographic effects in the seismic input motion,with the highly predominant ones being the differences caused by the step-back configuration at the base of the structures.High concentrations of shear forces in short walls were observed,corresponding to the walls located in the upper zone of the foundation system.The response of the structures with higher angles was observed to be more prone to fragile failures due to the accumulation of shear forces.Even though hillside buildings gain stiffness in the lower stories,resulting in lower design roof displacement,maximum roof displacements for nonlinear time-history analyses remained very close for all the models that were primarily affected by the drifts of the lower stories.Additionally,vertical parasitic accelerations were considered for half the time-history analyses performed here.The vertical component seems to considerably modify the axial load levels in the shear walls on all stories.     

基于高阻尼纳米复合材料的直角型黏弹性阻尼器的数值模拟

为提高装配式钢结构梁柱节点的抗震性能,首先通过熔融共混法制备高阻尼性能纳米偏高岭土/氟橡胶(NanoGmetakaolin/Fluororubber,NMK/FKM)复合材料,并对该新型材料进行4种频率下的动态力学性能试验和静态力学试验,然后以 NMK/FKM 纳米复合材料为核心耗能材料,对所提出的直角型黏弹性阻尼器进行 ABAQUS有限元模拟分析.研究结果表明:当频率为1．5Hz 时,NMK/FKM 纳米复合材料宽阻尼温域和 TA 值皆达到峰值,该工况下材料的阻尼性能最佳;直角型黏弹性阻尼器表现出刚度随位移幅值的增大而增大的动力特性;当频率为0．5、1．0和1．5Hz 时,阻尼器滞回特性表现出非线性特征,当频率升至2．0Hz时,滞回特性则为线性.随着黏弹性材料层厚度的增大,滞回环面积、阻尼器刚度和最大阻尼力逐渐减小;随着高跨比的增大,阻尼器耗能性能提升.通过调整阻尼器的高跨比和阻尼材料层厚度,可以进一步提高直角型阻尼器的动态响应.     

GPS测定的四川九寨沟MW6.6地震同震形变

2017年8月8日四川阿坝州九寨沟发生M_W6.6地震,震源机制解显示该地震为左旋走滑型地震。对震中周围的GPS连续站观测资料进行处理,获得高频GPS动态形变和静态同震水平位移。震中100km范围内四川松潘和甘肃武都站观测到1 Hz动态形变。距离震中约69km的松潘站观测的同震水平位移为7.4mm。根据少量的GPS静态同震位移反演的同震破裂模型显示本次地震的最大滑动量为376mm,地震矩为7.25×1018 N·m,等效矩震级为M_W6.6。正演计算的同震三维形变场显示本次地震的最大水平位移可达4~5cm,垂直位移呈四象限分布,最大可达1.5cm,区域内10个流动GPS站可观测到同震形变。     

桥梁高墩位移延性能力的探讨

本文运用增量动力分析方法来计算高墩的屈服位移、极限位移和位移延性，给出了应用IDA方法计算屈服位移、极限位移的主要过程，探讨了高阶振型对高墩位移延性能力的影响。通过算例分析表明：现行计算桥墩位移延性系数的方法，如直接应用到高墩，将会导致较大误差；高阶振型对高墩的屈服位移、极限位移和位移延性系数都有较大的影响。