墙式组合型金属阻尼器的有限元分析与工程应用研究

提出一种新型的耗能稳定的墙式组合型金属阻尼器,能够提供充足的开放空间与开口需求,提高建筑结构抗震能力的同时增加了建筑物使用舒适度。文中利用通用有限元软件ANSYS研究了其在不同位移幅值下的力学性能,探讨了阻尼器初始刚度与铅块金属厚度的关系,并结合工程实例分析论述了该类型阻尼器的耗能减震效果。非线性时程分析结果表明,该阻尼器小震下可提供较大附加刚度和阻尼,有效减小结构的水平变形的同时改善了结构在地震作用下的内力,大震下滞回曲线饱满,耗能稳定,有效地保护了结构构件。

汽车致虎门遗址振动影响数值分析

以东莞虎门镇威远岛环岛路炮台及兵营遗址为研究对象，建立工程公路-山体-兵营整体三维数值分析模型。采用有限元程序进行动力时程分析，计算炮台、兵营在不同车辆轴重、行驶速度的振动响应，获得加速度、速度沿距离分布规律，分析各因素对遗址振动影响。结果表明，车速由40 km/h 增加到80 km/h 时炮台底座速度响应增加4％～13％，而兵营地基速度响应增加6％～30％；轴重由15 t增加到55 t时炮台底座、兵营地基响应与轴重成正相关增大。通过在震源处施加竖向变频率简谐作用力进行谐响应分析知模型卓越频率分别在10 Hz及40 Hz附近；外部交通振动荷载频率近10 Hz时，炮台底座、兵营地基振动响应最大。

新型转动式铅剪切阻尼器的试验研究与有限元分析

提出了一种具有大变形能力的新型转动式铅剪切阻尼器,阐述了其基本构造和耗能原理。通过低周往复荷载试验,研究了不同位移行程工况下该阻尼器的滞回耗能性能;利用有限元软件ABAQUS建立了该阻尼器的实体模型,模拟了低周往复荷载作用下该阻尼器的滞回特性,分析了铅块长度、高度和厚度等参数对其耗能性能的影响。性能试验及有限元分析结果表明:新型转动式铅剪切阻尼器滞回曲线基本呈矩形,且阻尼力稳定;阻尼器的阻尼力随剪切铅块长度和宽度的增加而增大;铅块厚度对阻尼器屈服力的影响较小,但在铅块长厚比不大于5的范围内,厚度越大,阻尼器进入屈服阶段时的位移越小。

墙式与支撑式铅剪切阻尼器减震效果的对比分析

给出了墙式铅剪切阻尼器的构造,然后基于某实际工程,通过PERFORM-3D分别建立了未控结构、支撑式减震结构及墙式减震结构的有限元模型,进行了结构在罕遇地震下的动力弹塑性时程分析,结合结构响应分析了铅剪切阻尼器的减震控制效果,重点研究了支撑式减震结构和墙式减震结构在地震作用下结构响应的不同之处。对比分析发现,不管是从耗能角度还是从对结构影响的角度,墙式铅剪切阻尼器均优势明显。

高烈度地震区某超高层结构减震分析与设计

相较于传统抗震方案,减震方案通过增设耗能减震装置,有效增加结构体系的耗能防线,提升主体结构抗震性能。基于8度区某310m高实际超高层项目,对减震方案的耗能装置进行了布设比选、参数优化及减震效果分析评价。探讨了传统抗震方案与减震方案两种不同体系的异同,进行了不同设防水准地震下的计算分析,从结构整体指标、抗震性能、经济性等方面对比说明了减震方案的优势。

某医疗钢结构隔震设计与性能分析

隔震技术通过设置隔震支座,可延长结构自振周期,降低结构所受的地震作用。针对某医疗钢结构建筑,分别采用基于减震系数的分部设计法、直接分析设计法进行隔震设计,通过同时考虑上部结构非线性与隔震支座非线性的动力时程分析,对不同地震水准下隔震结构的抗震性能进行分析评价,同时与抗震结构的抗震性能进行对比。结果表明:采用直接分析设计法设计的隔震结构抗震性能水平高于采用分部设计法设计的隔震结构的抗震性能水平;相比于抗震结构,隔震结构的剪力、上部结构层间位移及楼层加速度均较低,尤其是楼层加速度明显降低,能够保护内部设备不发生倾覆破坏。

多线性竖向复合隔振结构性能研究

提出一种基于大承载钢弹簧支座的多线性竖向复合隔振支座,给出了多线性竖向复合隔振支座的本构关系及构造,分析了多线性竖向复合隔振支座不同变形阶段的工作原理。结合实际工程案例,通过拟静力加载试验及有限元模拟,研究了钢弹簧支座的力学性能,提出了较大振动(如地震)下的变形控制指标,对多线性竖向复合隔振结构,进行了轨道交通振动输入下的结构动力响应分析。结果表明,多线性竖向复合隔振支座的竖向变形不超过35mm,耦合水平变形不超过15mm,钢弹簧隔振支座可基本保持弹性,当采取水平变形控制措施时,竖向变形限值可适当放松;结构采用多线性竖向复合隔振,通过合理构造实现多阶段刚度控制,满足结构抗震设防需求的同时,可以有效降低轨道交通导致的结构振动。

海口双子塔-南塔结构抗连续倒塌分析

结构连续倒塌会造成严重生命财产损失,高层建筑在偶然作用发生时应具有适宜的抗连续倒塌能力。采用《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)的拆除构件法和附加侧向偶然作用法计算分析了海口双子塔-南塔结构抗连续倒塌性能,结果表明剩余构件的应力比满足抗连续倒塌要求;动力弹塑性计算方法复核验算结果表明,结构因构件拆除而产生的动力效应并不明显,剩余构件均未出现塑性行为。两种方法均表明海口双子塔-南塔结构具有良好的冗余度和抗连续倒塌能力。

海口双子塔-南塔桩-筏基础设计与研究

海口双子塔-南塔超高层建筑采用桩-筏基础,其上部结构传力复杂、水平及竖向荷载大、内筒与外框地基差异变形及群桩效应明显,基础设计难度大。分析研究了桩-筏基础设计中单桩承载力特征值取值、超高层塔楼核心筒与巨柱间的差异沉降控制、水平荷载影响等关键问题,总结了巨型外框-核心筒超高层结构桩-筏基础的设计要点。基于承载力及变形控制要求比选了3种不同的基础设计方案,结果表明采用变刚度调平设计方法有效地减少了不同区域的差异沉降,桩身承载力满足要求,经济指标更优。

柱顶弹簧隔振结构抗震性能分析与研究

既有地铁下行纵穿北京大学某教学楼2段单体,2段主体结构采用钢筋混凝土框架结构,并在地下室柱顶设置钢弹簧+黏滞阻尼器进行隔振。采用ETABS及ABAQUS软件,分别对结构进行了不同设防地震作用下的弹性和弹塑性分析,从结构整体指标、隔振支座变形及阻尼器减震效果等方面,论证了结构的抗震性能。弹性分析及弹塑性分析结果表明,结构采用钢弹簧隔振支座同时附加阻尼器后,结构弹性性能及弹塑性性能均能满足要求;隔振层阻尼器减小了弹簧支座的水平变形,同时消耗了输入到主体结构的地震能量,避免弹簧支座变形过大的同时,减小了整体结构的地震剪力及变形。

大型地震模拟振动台基础设计综述

介绍了国内外大型地震模拟振动台及其基础设计的发展现状,对大型振动台基础设计的计算分析方法、控制标准进行了对比研究,给出了大型振动台基础工程的选型及设计建议,提出了控制振动台基础重量与最大出力比的新概念,并对大型地震模拟振动台基础工程设计的研究方向作出展望。

带50%穿层柱的RC框架结构抗震设计研究

通过研究不同开洞区域的带50%穿层柱的框架结构抗震性能,提出一种基于框架柱地震剪力分担比例的设计调整方法,并进行了调整前后结构弹性及弹塑性抗震性能的对比分析。由于楼板开洞形成穿层柱,穿层柱抗侧刚度偏小,按照计算刚度分担的剪力偏小,一旦进入屈服,穿层柱弹塑性开展较快。弹性设计阶段,应通过调整梁柱截面,满足小震作用下设计指标要求,使穿层柱承担的楼层剪力比例不低于40%,宜控制在45%左右,结构的弹塑性性能满足预期要求。按照普通柱与穿层柱的地震剪力分担相当的原则,进行穿层柱的设计地震作用调整,提高了穿层柱的弹塑性承载力,增加了穿层柱在弹塑性阶段的抗侧贡献,改善了普通柱的破坏程度。

剪切型铅阻尼器在高层钢结构中的应用

剪切型铅阻尼器是一种滞回性能稳定、构造简单、受环境影响较小的耗能减震装置,近年来逐渐得到工程界的认可和推广。在非线性有限元分析软件Midas/Gen中建立一实尺寸高层钢结构建筑物数值分析模型,分别采用纯框架结构、框架-支撑结构、剪切型铅阻尼器-框架结构3种不同方案,模拟其在多遇地震和罕遇地震作用下抗震行为并进行比较,探讨了支撑、剪切型铅阻尼器对于钢结构建筑抗震性能的不同影响,分析了剪切型铅阻尼器的布设方式及注意事项,验证了剪切型铅阻尼器的优良性能。

带跃层柱多层框架结构抗震性能研究

以5层钢筋混凝土框架结构为例,采用YJK及PERFORM-3D程序进行结构性能对比分析,研究了首层楼板中庭开洞的带跃层柱框架结构的抗震性能。研究结果表明:多遇地震下,首层中庭开洞导致多层框架结构自振周期变长,首层及二层的弹性层间位移角增大10.3%;罕遇地震下,首层中庭开洞引起结构基底剪力减小,楼层位移增大,首层的弹塑性层间位移角增大约16%;开洞造成本层及相邻层的抗侧构件较其他层耗能增多,损伤程度加重,刚度退化加剧。开洞导致跃层柱的钢筋最大塑性拉应变增大15%左右,降低了结构的延性变形能力。根据就近原则加强跃层柱的配筋,可显著降低开洞造成的跃层柱损伤加重的影响。

高烈度区多层结构方案分析与性能评估

高烈度区(抗震设防烈度8度以上)地震作用大,结构设计困难。本文基于海口(8.5度)地区某实际工程,针对多层建筑的结构抗震方案,通过ETABS及ABAQUS软件比选了混凝土框架结构、钢框架结构、框架-剪力墙结构以及减震混凝土框架四种结构方案,对比分析了不同方案的弹性及弹塑性结构动力响应,评估整体结构的抗震性能,从结构变形、基底剪力、构件损伤、能量以及经济性能等方面,探讨上述四种结构抗震方案的异同,为类似高烈度区多层结构的设计提供借鉴参考。