电机设备三维隔震试验研究

针对核电设备设计研制了三维隔震支座,以核电设备常用的电机为例,对其三维隔震性能开展了振动台试验研究,获得了电机设备典型部位的隔震动力响应,通过对比振动台台面数据与设备测点位置的数据来验证隔震支座的隔震效果。结果表明:随着输入地震动峰值增大,隔震支座的隔震效率差别微小,隔震效果比较稳定,说明隔震支座对电机设备起到了良好的隔震作用。

2023年甘肃积石山6.2级地震中川乡液化流滑灾害调查及诱因初析

2023年12月18日甘肃省临夏州积石山县发生了6.2级地震,地震导致青海省民和县中川乡金田村和草滩村发生特殊的流滑灾害,其规模之大、灾害之重在国内外实不多见。通过实地考察,得出了地震土壤液化是此次流滑灾害诱因的结论,且此次灾害是近70 a以来首次具有现场实证性质的液化流滑型地震灾害。调查分析结果表明:流滑区上游滑源区地下土壤液化触发了流滑,中游流通区特殊的水文地质条件加剧了流滑的发展;土壤液化潜在多区、多源特性,即中游流通区存在疑似液化区;流滑区地震动强度较大,初步估计地震动峰值加速度值为0.4(±0.1)g。调查分析结果可为认识此次液化流滑灾害提供科学依据。

甘肃积石山6.2级地震村镇建筑震害调查与分析

积石山地震对甘肃和青海部分地区房屋建筑造成了严重破坏。调查了地震烈度7度和8度地区的11个调查点的村镇建筑震害。震害调查表明:地震灾区主要为乡镇和农村地区,房屋结构类型主要为土木、砖木和未设防砖混结构;在烈度8度地区,土木结构房屋主要表现为严重破坏或倒塌破坏,砖木结构和未设防砖混结构房屋主要表现为中等破坏和严重破坏,设防砖混和钢筋混凝土框架结构房屋主要表现为轻微破坏和中等破坏;在烈度7度地区,土木结构房屋以中等破坏为主,砖木结构和未设防砖混结构房屋以轻微破坏和中等破坏为主,设防砖混和钢筋混凝土框架结构房屋以轻微破坏和基本完好为主。此次地震震害较同级别地震偏重,与震区复杂地形、地震动峰值放大效应、建筑砌筑质量差和结构受力不合理等因素相关。建议进一步开展复杂地形场地放大效应及频谱影响研究,重视建筑非结构构件抗震宣传与实用技术研发。

积石山6.2级地震桥梁典型震害特征

调查了306省道、310国道以及川亭公路上位于地震烈度8度和7度区的桥梁。GS.N0028台站记录到的大河家镇加速度峰值超过900 cm/s~2,远超当地罕遇地震设防标准,但从调查的结果看,本次地震中,8度区的桥梁震害主要以轻微破坏为主,包括挡块破坏、主梁侧移和支座滑移,除了川亭公路上发现一桥梁的桥墩出现剪切裂缝外,其他桥梁未发现主体结构发生破坏。7度区的桥梁基本完好,橡胶支座中橡胶有变形无法恢复以及主梁位移导致挡块间距发生变化,但都不影响功能。混凝土挡块作为主梁防侧移装置,震害虽然表明其有效性,但缺乏快速恢复的特性,同时设置缓冲橡胶垫的挡块仍然发生了较严重的破坏,因此,以后需要进一步加强挡块的缓冲装置和考虑可快速恢复性能的研究。

2023年积石山地震重要公共建筑吊顶震害调查分析

对2023年6.2级积石山地震中公共建筑内部吊顶开展了震害调查及分析,并以积石山县大河家镇大河家中学教学楼、中西医结合医院门诊楼以及中国邮政银行会议室3处典型震害为例,分析了在以往的公共建筑吊顶震害调查及研究中较少涉及的铝扣板吊顶、间接悬挂式吊顶的新震害现象及典型震害特征。研究表明:铝扣板边角锋利,卡入式连接对龙骨网格平整度要求较高,此类吊顶如若用于抗震要求较高或人员较为密集的建筑内,建议进行专门的抗震分析,以避免坠板伤人或妨碍人员逃生。此外,在吊顶地震损伤评估中,除坠板率外,还应考虑龙骨网格变形等因素。应加强吊顶中照明单元与主体结构连接的可靠性以避免其在地震中出现大量坠落。研究结果可为公共建筑吊顶抗震研究与工程应用提供参考。

2023年甘肃积石山M_(s)6.2地震宏观灾害特征与若干思考

2023年12月18日甘肃省积石山县发生了M_(s)6.2地震,与以往同等级地震相比,其表现出“同震重灾”特征和引发了特殊流滑地质灾害。通过现场震害调查、走访受灾群众和搜集地质资料及相关文献,重点探讨了本次地震的发震背景和孕育地质条件,对比了宏观烈度分布特征及与仪器烈度差异,统计了不同民居房屋的典型震害特征及所占比例,调查了造成人员伤亡的主要成因;踏勘了次生流滑灾害宏观特征,对揭示其成因与触发条件提出了若干关键问题。结果表明:宏观与仪器烈度具有较为明显差异,原因主要为地形地质条件复杂、不同乡镇经济发展水平与房屋抗震设防能力差异及烈度仪布设缺乏统一标准;强震观测记录地表加速度明显大于2021年漾濞M_(s)6.4地震,烈度Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ区面积分别为2022年芦山M_(s)6.1地震的2.3、1.5、2.5倍,为造成同级地震重灾的一个重要成因;泥流掩埋摧毁房屋、炕头相连淋浴间隔墙倒塌及地震发生在深夜是造成本次地震人员伤亡重的重要因素。流滑区域长约3 km,前后高程差约85 m,总面积约39万m^(2),漫出地面约3 m高,塌陷区残留若干孤岛,其可能为长期农田灌溉、地下水体富集、地震主振方向与泥流运动和天然沟谷方向相同等外在因素和黄土湿陷、土体液化等内在机理综合诱发,具体成灾诱因、物理机制和触发条件需多种手段联合验证。调查证明,按照抗震设防标准进行房屋建设和既有建筑加固,强化农村居民防震减灾意识和应急避难知识,是减轻地震造成人员伤亡的有效措施。

芦山地震中大跨空间结构主要破坏模式及数值分析

2013年4月20日在四川省雅安市芦山县发生了7.0级地震,地震造成196人死亡和21人失踪,经济损失亦极其巨大。此次地震中一些大跨空间钢结构发生较显著的破坏,这是与以往历次震害最大的不同之处。文中总结了芦山体育馆和芦山中学体育馆这两个大跨空间钢结构在此次地震作用下结构发生破坏的主要部位和典型的破坏模式,并分析造成这些破坏的主要原因。针对芦山县体育馆进行现场实测,并与震害结果进行对比,结果表明,结构发生了较明显的扭转现象。以芦山县中学体育馆为例,通过有限元软件ANSYS对其地震下的破坏机理进行数值模拟,并与实际震害进行对比分析。在此基础上,对大跨空间钢结构的抗震设计和施工提出一些合理的意见和建议。

大连体育馆弦支穹顶结构张拉成形及静载试验研究

大连体育馆屋盖采用了弦支穹顶结构,为探索不同张拉方案的优劣及可行性,校核结构数值分析时数值模型和计算结果的准确性,研究结构在施工、设计荷载下的受力特性,对大连体育馆缩尺模型结构进行张拉成形和静力加载试验,结合有限元软件ANSYS对试验进行全过程模拟。结果表明:撑杆的内力和节点位移的试验值与理论值吻合较好,以撑杆内力为张拉控制目标,达到了张拉要求;撑杆顶升成形方法在试验中需进行反复调试,可控性较差,且需要对索进行精确下料,难度高;斜索张拉法可控张拉点较多,且斜索索力相对较小,索力可控性好,成形精度更高,故在施工中建议采用斜索张拉方案;在静力加载试验中,弦支穹顶上部网壳节点的位移、撑杆轴力和杆件应变与荷载基本满足线性关系,表明结构整体竖向刚度在设计荷载范围内未出现弱化,网壳杆件整体应力水平在设计范围内,结构满足设计要求。

大跨空间结构性能水准划分及其易损性分析

为研究大跨空间结构强震作用下性能水准的确定和量化,以凯威特单层球面网壳为例,确定了结构分级性能水准,采用多地震动全过程分析的方法建立了结构基于多项特征响应的损伤模型,应用此损伤模型刻画了结构不同的损伤程度,并给出了分级性能水准的界限值及对应的结构宏微观响应,从而实现了大跨空间结构分级性能水准易损性分析.

单层球面网壳结构失效机理振动台试验

为验证理论研究的正确性及考察网壳结构的强震失效机理,开展了单层球面网壳缩尺模型振动台试验,通过试验测定网壳结构的动力特性(固有频率和阻尼比)、测量网壳结构弹塑性阶段的动力响应(位移,加速度和应变等)、考察网壳结构在地震荷载作用下的动力响应以及结构的强震失效模式。根据试验结果可知,网壳结构抗震性能良好,试验模型倒塌前,塑性充分发展,经历了较长的结构受力性能不断削弱的过程,结构变形随荷载幅值的增加不断增大,可通过这些现象判定结构发生了动力强度破坏这一失效模式,从试验角度验证网壳结构失效模式的正确性。

大跨空间结构抗震理论发展综述

大跨空间结构由于其体量大且多作为人流密集的公共场所,因而在各种非常规荷载作用下破坏将造成更大的经济损失、人员伤亡和社会影响。系统的从以下3个方面总结了近年来大跨空间结构抗震理论所取得的主要进展:(1)大跨空间结构精细化的抗震性能评估理论,主要包括材料本构模型、地震动多点输入和结构强非线性模拟;(2)大跨空间结构抗震性能提升与修复技术,主要包括结构减震技术和隔震技术的研究与应用;(3)大跨空间结构抗震设计理论与方法,主要包括基于性态的设计方法和功能可恢复性的抗震设计方法。通过以上部分的系统总结和论述,形成大跨空间结构统一的抗震设计指导思想,并对此类结构的抗震研究的发展趋势和方向进行展望,从而为大跨空间结构设计、施工和监测提供借鉴。

单层球面网壳模型动力特性测试实验

为测定单层球面网壳模型振动台实验时的动力特性,进行噪声采集实验,剔除对实验干扰较大的各种环境噪声。通过模型在各种不同幅值白噪声及快速正弦扫频作用下动力响应确定实验所需测试幅值,测定模型的动力特性。通过锤击测定结构动力特性,并通过随机减量技术与HHT相结合方法对锤击结果进行分析。实验结果表明:网壳结构频率密集,各种环境噪声对实验结果干扰较大,应剔除环境噪声影响;采用快速正弦扫频、白噪声激励、锤击法均可准确测定结构的动力特性且结果相差不大。采用有限元软件ABAQUS对实验进行数值模拟,与实验结果对比分析表明,建模精确,有限元模拟可准确确定结构的动力特性。此可为模型振动台实验及结构抗震性能研究奠定基础。

网壳结构基于性能的抗震设计方法研究

基于性能的抗震设计是结构抗震设计的发展趋势,该文在考虑材料损伤及损伤累积的基础上,建立网壳结构的数值模型,通过基于IDA的全过程分析方法,考察网壳结构强震下的抗震性能;建立了分别基于多项特征响应和变形能量的结构损伤模型,对比两种损伤模型的精度,实现结构不同损伤状态的量化,并利用此模型量化结构的分级性能水准;通过多组地震动的IDA分析,实现结构分级性能水准易损性分析和综合易损性分析;确定结构性能目标,初步实现结构的优化设计,从而为建立网壳结构完整的基于性能的抗震设计方法奠定了基础。

圆钢管空间滞回性能试验

为考察圆钢管空间滞回性能、获得考虑损伤累积的材料本构模型,设计并开展了圆钢管空间滞回试验.试验加载装置可用于空间三向加载.考虑构件长细比及不同空间加载方案的情况,确定了不同截面及长度的30根试件,加载方案为5种.通过试验方案优化,实现了圆钢管空间加载的模拟,并获得了这些试件的荷载位移滞回曲线及典型部位的应变曲线.试验结果表明:圆钢管具有良好的滞回性能,在很大的位移作用情况下,仍能保持良好的耗能能力.为后续开展符合圆钢管截面钢材的本构模型研究奠定基础.

基于精细化本构的单层柱面网壳强震失效机理研究

基于材料考虑损伤累积的精细化本构模型,通过全过程分析方法,考察材料损伤累积对结构抗震性能和失效特征的影响。结果表明,考虑材料损伤累积将显著降低结构的失效极限荷载;通过大规模参数分析,获得单层柱面网壳结构响应随不同的矢跨比、屋面质量、初始缺陷、长宽比和地震动的变化规律;随着矢跨比、屋面质量、初始缺陷的减小,结构的失效极限荷载显著增大,塑性发展范围更广,塑性发展程度更深;随着长宽比增加,结构的失效极限荷载显著提高;随着地震动荷载的改变,结构的失效极限荷载显著改变,并且失效极限荷载的大小与结构的塑性发展程度并没有显著的关联。

管截面构件三维加载实验方法研究

构件三维加载实验在实验装置、加载准则和控制准则方面都没有取得明显进展,仍亟待研究和解决。本文通过多组实验加载装置的探索,设计了三维构件加载实验装置,该装置满足构件不同高度和不同加载方案的需要;选择适用于三维加载的加载准则和控制准则,设计了数据采集和监测系统,有效的模拟了构件在三维空间荷载作用下的力学行为;通过两组构件的对比实验验证了该实验加载装置和数据采集系统的稳定性。为后续开展不同类型截面构件的三维加载实验以及推导材料考虑塑性累积损伤的本构模型奠定了基础。

大跨度单层球面网壳的损伤模型及强震失效

为对大跨度单层球面网壳在强震下的失效进行系统的分析,采用考虑材料损伤累积影响的全过程分析方法.考察了大跨度单层球面网壳在强震下失效时刻的多项响应指标随矢跨比、跨度、屋面质量等参数变化的规律,分析了失效极限荷载受这些参数变化的影响,同时讨论了考虑初始几何缺陷对结构失效特征的影响.通过分析发现,单层球面网壳在强震下基本属于动力强度破坏范畴,基于这些强度破坏算例失效时刻的特征响应,分别建立了理想网壳和缺陷网壳的强震损伤模型,可以表征结构在动力荷载下的损伤程度并判定强度破坏极限荷载.

圆钢管空间滞回试验及材料本构模型

在多种方案对比的基础上,设计圆钢管空间滞回试验,该试验中的加载装置适用于空间三向加载;试验考虑了构件不同长细比、不同空间加载方案的情况,据此设计加载、监测及数据采集系统;通过试验得到不同长细比、不同加载方案下的圆钢管荷载位移滞回曲线,考察这些试验数据随参数变化的规律;编制基于通用有限元软件ABAQUS的用户材料子程序,对试验进行数值模拟,确定各圆钢管试件材料本构方程中的参数,并通过最小二乘拟合方法,获得圆钢管考虑损伤累积的本构方程。通过所编制的接口程序进行理论与试验对比分析表明,数值计算曲线与试验曲线吻合良好,证明该本构方程是准确的,所编制的程序也可用于深入的理论研究工作。

某核级一次水事故泵抗震性能评估的振动台试验研究

由于一次水事故泵运行条件下的振动台试验可评估抗震性能,用钢丝橡胶波纹管连接进出口水管、沙堆支撑橡胶管提供柔性约束。合理模拟水泵在试验过程中所受接管荷载,保证试验过程中水泵与循环水箱变形协调。对正常运行的事故泵进行5次OBE、1次SSE人造地震动输入振动台试验,并据动应变曲线判断仍处于弹性状态。试验表明,经5次OBE、1次SSE人造地震动输入后的一次水事故泵仍能保证压力边界完整性及功能可运行性。较试验前各项功能指标无明显变化,抗震性能良好。

考虑下部支承的空间双层柱面网壳强震响应规律及隔震研究

空间双层柱面网壳结构在实际工程中多用做屋顶结构,因此当地震发生时,网壳结构并不直接承受地震动作用,而是与下部支承结构共同承担。以往的研究通常将下部支承结构简化,导致对包含下部支承的整体结构强震响应规律缺乏足够认识。本文基于有限元软件ABAQUS对考虑下部支承的空间双层柱面网壳结构强震响应行为进行了大规模参数化分析,考察了不同的上部网壳结构参数对结构抗震性能的影响特点和规律。与此同时分析结果表明下部支承结构的动力放大效应是导致结构破坏的重要原因;不同的上部柱面网壳参数对结构强震响应具有明显的规律性。将新型三维隔震支座应用于不同参数结构中,总结了新型三维隔震支座在不同结构中的隔震特点和规律。结果表明,新型三维隔震支座在不同的空间柱面网壳结构中均具有普遍的隔震效果。