Seismic response of steel frame structures with hybrid passive control systems

The concept of the hybrid passive control system is studied analytically by investigating the seismic response of steel frame structures. Hybrid control systems consist of two different passive elements combined into a single device or system. The hybrid systems investigated in this research consist of a rate‐dependent damping device paired with a rate‐independent energy dissipation element. The innovative configurations exploit individual element strengths and offset their weaknesses through multiphased behavior. A nine‐story, five‐bay steel moment‐frame was used for the analysis. Six different seismic resisting systems were analyzed and compared. The conventional systems included a special moment‐resisting frame (SMRF) and a dual SMRF–buckling‐restrained brace (BRB) system. The final four configurations are hybrid passive systems. The different hybrid configurations utilize a BRB and either a high‐damping rubber damper or viscous fluid damper. The analyses were run in the form of an incremental dynamic analysis. Several damage measures were calculated, including maximum roof drift, base shear, and total roof acceleration. The results demonstrate the capability of hybrid passive control systems to improve structural response compared with conventional lateral systems and to be effective for performance‐based seismic design. Each hybrid configuration improved some aspect of structural response with some providing benefits for multiple damage measures. The multiphased nature provides improved response for frequent and severe seismic events. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Characterization of hydraulic suitability of Chinese sturgeon (Acipenser sinensis) spawning habitat in the Yangtze River

Hydrodynamic flow fields affect the ecological processes such as the water diversity and the distribution of organisms. Understanding the hydrodynamic and ecological processes is critical for the restoration and protection of especially fragile ecological habitats in river systems. This study uses turbulent flow to characterize the ecological behaviour of Chinese Sturgeon (Acipenser sinensis) in the Yangtze River. The Delft3D‐Flow model, which is first validated with field‐measured data, is used to simulate the flow field within spawning habitats of Chinese Sturgeon, downstream of Gezhouba Dam. The model‐simulated turbulent kinetic energy (TKE) and its distribution pattern are then used to characterize the hydraulic environment of the fish's spawning habitat. For the spawning habitat, downstream of Gezhouba Dam, the lower limit of TKE for the Chinese Sturgeon egg mass field is 0.025 m²/s², which occurs at a velocity less than 1.7 m/s. Chinese Sturgeon prefers habitats with TKE range of 0.010 ~ 0.015 m²/s² for resting. This suggests that discharge regimes provide the basis for ecological regulation of the Three Gorges Reservoir and the scientific reference for river management. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

钢管混凝土柱带钢板耗能键组合剪力墙抗震研究

提出了连排钢管混凝土柱带钢板耗能键组合剪力墙,它由钢管混凝土连排柱、柱间钢板耗能键、钢板耗能键外包混凝土条带三种单元组合而成。进行了4个不同设计参数试件的低周反复荷载试验研究。分析了各试件的承载力、刚度及其退化过程、滞回特性、延性和破坏特征,探讨了分灾耗能机制。研究表明:连排钢管混凝土柱带钢板耗能键组合剪力墙,承载力较大,后期刚度较稳定;混凝土条带在开裂与闭合过程中消耗地震能量,钢板耗能键通过弯剪变形消耗地震能量,钢管与混凝土条带共同工作协同耗能,具有良好的抗震耗能机制;这种新型组合剪力墙具有较强综合抗震耗能能力。     

高速铁路客站模态特征分析与阻尼模型的注记

针对"房桥合一"高速铁路客站质量、刚度分布严重不均匀、不同阻尼比构件繁多等特点,对其模态特征和用于时程法阻尼模型的确定进行了研究。通过位能加权激励原理和位能公式的阐述、天津西站II区的模态分析与振型分解时程法的应用,并以此为标准进行了5种不同瑞利阻尼比例系数时程法的响应比较。结果表明:位能加权法激励为各模态的振型响应,求得阻尼为振型阻尼,结构模态质量累计数突变发生在第9阶,选择第1,9阶振型确定的瑞利阻尼比例系数较合理。振型分解时程法的振型阻尼可基于振型响应的位能加权法确定,直接时程法的瑞利阻尼宜选择第1阶与模态质量累计数发生突变的振型来确定,可供结构设计与分析参考。     

高强混凝土剪力墙地震损伤模型分析

在分析比较现有钢筋混凝土结构的地震损伤模型的基础上,根据高强混凝土剪力墙的滞回曲线特性及刚度退化规律,采用能量耗散系数和最大变位处的卸载刚度的退化为破坏参数,提出了适用于高强混凝土剪力墙构件的双参数地震损伤模型。依据已有的高强混凝土剪力墙构件试验研究结果,对损伤模型进行非线性回归分析,确定了相应的地震损伤模型参数,提出了高强混凝土剪力墙各性能水平的损伤指数以及相应于三水准抗震设防的损伤指数允许值。分析结果表明,按本文所提出的损伤模型计算得到的剪力墙构件最终破坏时对应的损伤指数,其平均值在合理范围内,标准差较小;损伤指数计算值对应的损伤程度基本符合试验结果,计算结果离散程度较低。     

不规则框架结构的组合隔震反应分析

为研究不规则框架隔震结构的地震反应,分别对一个传统抗震结构、一个铅芯叠层橡胶支座隔震结构和四个组合隔震结构(隔震层由铅芯支座和滑板支座组成)进行了弹塑性地震反应时程分析,研究隔震支座参数对隔震效果的影响。结果表明:采用组合隔震技术时,合理选择隔震层的铅芯支座布置位置、滑板支座的摩擦系数和铅芯叠层橡胶支座的型号,可以有效地降低上部结构的扭转效应;对于不规则的建筑隔震结构,为减小地面运动带来的扭转效应,建议采用由铅芯支座和滑板支座组合而成的隔震层,可对上部结构的扭转起到很好的抑制作用。     

唐山老震区地震活动特征

整理校正唐山长时间地震序列数据,用基于时空ETAS模型的随机除丛法,分析1976年唐山长时间地震序列的活动特点,发现唐山老震区1992年后进入余震活动的晚期阶段,目前地震活动未完全恢复到背景地震的水平。用频度和应变能两种不同的异常指标分析唐山老震区作为“余震窗口”对中强震的指示意义,发现唐山余震窗口的早期阶段（1980-1986年）,频次作异常指标映震效果较好,晚期阶段（1992-2010年）,应变能作为异常指标映震效果更好。     

新型开孔H型钢阻尼器有限元分析

设计了分别开椭圆形孔和菱形孔的2种新型H型钢耗能器,阐述了它们的构造与耗能原理。采用有限元软件ABAQUS对开椭圆形孔、菱形孔和条形孔这3种新型耗能器的耗能性能进行数值分析,研究了开孔形状、肢宽与肢高等参数对新型耗能器耗能性能的影响。分析结果表明：新型H型钢耗能器具有饱满的滞回曲线,屈服位移较小、耗能性能稳定,耗能器的屈服位移、初始刚度和等效阻尼比随各肢钢板宽度增大（或高度减小）而增大;在开孔率相近或者肢宽相同的情况下,菱形孔H型钢耗能器的等效阻尼比要比条形孔和椭圆形孔的大,且应力分布更加均匀。     

建筑围护结构节能与防火体系构建

从围护结构节能与防火一体化思路出发,提倡钢筋混凝土结构保温一体化建筑体系和砌体结构保温一体化建筑体系;尤其主张在我国建筑工业化全面升级的基础上大力开发与推广保温型混凝土预制装配化技术,统一建筑模数,实现标准化与多样化;针对预制装配化保温型混凝土在梁、构造柱等容易出现的冷、热桥问题的部位,创新式提出以相变储能材料与建筑结构相融合来提高建这些部位的热工性能,减少温度梯度;从系统上做到保温与建筑同寿命、免维护、工序少,工期短、耐火等,从而真正实现低碳,构建建筑围护结构节能防火一体化建筑体系。     

2010年4月14日青海玉树7.1级地震序列中小地震辐射能量的估计

本文利用震后架设的4个流动台站和震源区周围3个固定台站记录到的青海玉树7.1级地震序列波形资料,资料时间截止到2010年5月19日.经过传播路径效应和场地响应校正后,估算了玉树地震序列中80个中小地震的辐射能量.比较了辐射能量估计中不同方法之间结果存在的差异性,首次考虑了由于仪器频带宽度的限制而造成的中小地震辐射能量的低估与补偿问题,得到以下主要结论:(1)分别采用Andrews方法、震源实际谱方法(区分能量补偿前和后二种情况)和根据理论模型并将积分上限外推到所计算地震拐角频率的10倍的方法(理论谱方法)计算出的中小地震辐射能量4种结果基本上位于同一个量级水平之上,表明结果具有一定的可靠性和稳定性.这其中,Andrews方法得到的辐射能量最低,理论谱方法得到的结果最高,而由实际谱方法得到的地震辐射能量介于两者之间.(2)由古登堡经验公式得到的地震辐射能量远高于上述4种方法计算出的结果,能够达到理论谱方法结果的4倍,而且随震级的增大,由它带来的辐射能量的高估趋势更加明显.(3)由于没有考虑地震能量的补偿,Andrews方法得到的地震辐射量明显偏低.用两种不同方法进行地震辐射能量补偿后得到的结果比较接近,但考虑到仪器频带上限值设定的复杂性,认为由理论谱方法计算中小地震的辐射能量更加合适.(4)经过能量补偿后地震辐射能量要高于未作能量补偿的结果,能量补偿带来的辐射能量增加的作用对于小地震更加明显.在本文研究范围之内,不同方法得到的折合能量均明显存在随地震矩的增大而增大的现象,反映出玉树余震序列中大震地震辐射效率高于小震.