不同浓度离子溶液中气泡运动特性的实验研究

气泡运动特性可以分析流型形成和演化,是探究两相流模型构建的基础。为了进一步研究气泡在多种溶液内的运动特性,搭建了气泡运动特性实验平台。在3种浓度的FeCl_(3)、CaCl_(2)、NH_(4)Cl离子溶液及去离子水内,对单个气泡运动特性进行了实验研究,利用高速相机拍摄图片并导入MATLAB软件进行了计算。据此,分析了离子溶液内单个气泡的上升时间,脱离时间,初始当量直径,以及纵横比。结果表明:离子溶液,尤其是CaCl_(2)溶液在一定程度上可以促进气泡在喷嘴处的脱离,使得脱离时间减少,当喷嘴为1.5 mm时,促进作用最为明显;三种离子溶液和去离子水比较,气泡上升时间都有所缩短,但是相差不大;三种离子溶液中,FeCl_(3)溶液中气泡纵横比变化最大;NH_(4)Cl溶液对气泡的当量直径促进作用最强,CaCl_(2)溶液会抑制气泡当量直径的发展,因此在特殊流体机械内部,应适当增加钙离子以降低冲击带来的腐蚀与振动;在去离子水和三种离子溶液中气泡的纵横比δ都会有一个“L”型分布,且最大值均出现在气泡脱离喷嘴的瞬间。

GP断层破裂模型在青海门源M_(S)6.9地震强地面运动模拟的适用性研究

2022年1月8日青海省门源县发生M_(S)6.9地震,震中附近遭受了强烈地震破坏.为验证Graves和Pitarka开发的GP断层破裂模型在震前对中国地区地震动场的预测与评估能力,本文基于GP法,考虑不同上升时间系数(rc)的影响,对门源地震进行了确定性地震动模拟.将模拟结果在地震动衰减规律、波形与幅值和烈度分布三个方面分别与青藏地区的地震动峰值预测方程、强震观测记录和根据强震记录自动产出的烈度图进行了对比.结果表明,当rc为9.0时,模拟记录与实测记录和地震动峰值预测方程基本一致.本文较好的重现了门源地震的强震动场,在合理选取rc的情况下,GP法可以应用于中国地区震前强地震动场的预测和估计.

高层建筑结构长周期地震反应的比较研究

目前,对长周期地震动衰减关系和长周期反应谱的研究尚不成熟,对长周期地震动作用下高层建筑结构的地震响应研究还比较少。从地震记录库中寻找出三条比较典型的长周期地震波,对比分析了长周期地震波与普通地震波的时、频特征;在此基础上,利用有限元计算分析软件并采用时程分析法对一个高层建筑结构模型在这两类地震波作用下的地震响应进行了比较研究。结果表明,长周期地震波作用下高层建筑结构的基底剪力、位移响应值和加速度响应值均大于普通地震波作用下的结果,而且长周期的高层结构是受位移控制的。

长周期地震波作用下高层建筑结构的弹塑性动力响应分析

由于长周期地震动记录的缺乏,目前国内外对长周期地震动特性的研究尚不成熟,对长周期地震波作用下高层建筑结构弹塑性动力响应的研究成果也较少。本文从2003年日本北海道十胜冲地震记录中挑选出长周期TOM(EW)波作为输入,以一30层钢筋混凝土框架-核心筒结构为背景,采用Hilber-Hughes-Taylor递推格式,进行了长周期地震波作用下的高层结构弹塑性时程响应分析,并与普通El Centro波作用下的高层结构响应结果做了比较。通过对结构位移响应、加速度响应和应力分布的比较分析,探讨了长周期地震波作用下高层建筑结构的弹塑性响应特性,获得了有工程参考价值的结果。

长周期地震动作用下高层结构地震反应的对比研究

从1999年台湾集集地震记录中分别选取4条远场长周期地震动和4条近场长周期地震动作为输入,在其能量特性分析的基础上,对比研究了某32层高层结构弹性地震反应的变化规律和差异。结果表明:随着地震动的Hilbert能量平均周期Tm E逐渐接近结构的基本周期,结构的层间剪力、楼层位移和层间位移角逐渐增大;近场长周期地震动作用下结构的层间剪力、楼层位移和层间位移角普遍大于远场长周期地震动作用下的结果,且楼层的层间位移角明显超出了1/800的限值要求,设计时应关注长周期地震动作用下结构的变形问题。

高层建筑时程分析中地震动时程选择和修改方法研究

合理的地震动时程选择与修改方法对于高层结构的抗震设计具有重要意义,有着广泛的工程应用。本文回顾了建筑抗震设计规范对于输入地震动时程的规定,通过对现有的地震动时程选择与修改方法进行分类和定性分析,挑选了两种与规范要求衔接较好的方法。结合具体算例对两种方法进行了定量分析,结果表明以安评设计谱作为选择指标,利用最小二乘法对选择的地震动时程进行修改,可以得到离散较小且符合规范要求的地震动时程,该成果能够在现行规范要求下为结构的抗震设计提供合理可靠的依据。同时,本文也对未来地震动时程选择与修改方法的研究和发展方向进行了展望,指出条件均值谱和非弹性反应谱将是该领域未来主要的研究方向。

电视图像运动响应特性的参数选择及其测量

从活动图像运动响应的定义出发,分析种种运动伪像成因,提出描述运动伪像的5个实用参数,阐明选择其中亮拖尾时间和暗拖尾时间作为电视机指标参数的理由,并就它们一种低成本的实用测量方法做了介绍和说明。

地震动的小波分析技术在高层结构抗震设计中的应用研究

利用具有良好时频局部化性质的小波基函数时频分析真实地震动,提出一种可行的基于小波分析法调整地震动的方法。实际地震波(El Centro波和TH2TG055波)经过调幅、小波变换和标准反应谱拟合得到调整后的地震波,将其输入到拟建结构模型中进行地震反应分析,对比层间剪力、层间位移及层间位移角等几方面的计算结果,表明选取小波分析后的地震波作为结构时程分析输入能够得到比较准确的数值,满足结构抗震设计的需要,在工程应用方面具有一定的应用参考价值。

远场长周期地震动作用下高层框剪结构地震反应分析

选取3条远场长周期地震动和2条普通地震动,在比较其能量特性的基础上,采用ETABS软件建立两栋高层框剪结构的有限元模型。对比研究了地震动类型和结构基本周期对结构弹性地震反应的影响规律。结果表明:远场长周期地震动对高层框剪结构的地震反应具有放大作用;在其作用下结构的层间剪力、楼层位移和层间位移角明显大于普通地震动作用下的结果。远场地震动作用下结构的最大层间位移角出现在中下部楼层,且明显超出现行规范1/800的限值要求。普通地震动作用下结构的最大层间位移角出现在中上部楼层,能够满足规范限值要求。随着结构基本周期的增加,远场长周期地震动作用下结构的地震反应随之增大;普通地震动作用下结构的基底剪力、顶层位移逐渐增大;最大层间位移角略有下降、出现的楼层明显上移;顶层位移对长周期地震动、结构基本周期最为敏感。建议在高层结构抗震设计时进行远场长周期地震动作用下结构的抗震性能验算;且将结构位移作为重要的控制指标。

某超高层结构在长周期地震动下的结构响应分析

已有震害研究表明,超高层建筑在长周期地震动作用下易出现'共振'现象,而目前国内规范对此的涉及较少,给结构安全带来一定的隐患。本文选取日本十胜冲地震和台湾集集地震中长周期分量明显的2条地震动记录以及2条普通地震动记录作为输入,以某拟建超高层结构为研究对象,运用Perform-3D软件进行了6度多遇和罕遇地震下的弹性和弹塑性时程分析,对比分析了结构在长周期地震动与普通地震动作用下的主要响应。结果表明,长周期地震动造成的结构响应如结构顶点位移峰值、层间位移角峰值等相比普通地震动更为显著,对于该超高层结构应该考虑长周期地震动带来的不利影响。

高层隔震结构在长周期地震动作用下的响应分析

将地震波进行经验模态分解（EMD）求得固有模态函数（IMF）并做希尔伯特一黄变换，求得地震动记录的累积能量谱以及边际谱。通过边际谱的平均特征周期或口谱2～10S的加权平均值的定量方式区分出普通地震动和长周期地震动。为了考察高层隔震结构在长周期地震作用下的响应，建立一有实际工程背景的基础隔震的高层建筑模型；输入经过长周期地震波和反应谱与规范反应谱相符的地震波进行时程分析，比较两者作用下结构响应的异同。分析结果表明：定量的方式可以区分长周期地震动和普通地震动，将经过区分的长周期地震波作为输入，算例在长周期多遇地震及罕遇地震作用下，底部固定高层结构和高层隔震结构的楼层剪力平均值、层间位移角以及高层隔震结构的隔震层位移均较与反应谱相符的地震作用下大，隔震层位移的增大尤其明显。从隔震系数和层间位移角而言，长周期地震作用下的隔震效果较差。符合规范反应谱的时程分析表明该高层隔震结构本身隔震性能良好，上部结构性能接近大震弹性。因此高层隔震结构在等值PGA的输入下，长周期地震作用下，高层隔震结构在小震和大震下都很难满足设计要求，对于存在长周期地震动风险的情况下，需要开发适合于高层隔震结构的隔震体系。同时，拟输入地震动为长周期地震动时，等值PGA不是一个合理的指标。

超高层结构不同周期地震动响应研究

以某高度为299.3 m的框架-核心筒结构为对象,研究了不同长短周期地震动对超高层结构动力响应的影响。以地震动周期为标准,选取了35条地震动,并对其进行了分类。使用所选地震动对结构进行了弹性及弹塑性时程分析,从内力、位移以及能量耗散的角度对比分析了超高层结构在不同长短周期地震动作用下的响应差异。结果表明,随着作用于超高层结构地震动周期的增长,结构动力响应、构件内力、加强层处核心筒剪力墙剪力和框架柱轴力突变显著增大,罕遇地震动作用下,结构能量耗散机制有所改变,且长周期地震动作用下,超高层结构动力响应远大于规范规定的普通地震动,结构偏于不安全。

不同类型地震波作用下超高层结构动力响应分析

目前,由于长周期地震动的缺乏,国内外对于长周期地震动特性及在长周期地震动作用下的超高层结构地震响应的研究尚不成熟。该文选取长周期地震动Tom波、地表反应波LS-R波、普通地震动El Centro波作为输入,对在不同类型地震波作用下的超高层结构进行了模型振动台试验,并对试验结果进行了分析。通过对三条不同类型地震波作用下超高层结构的动力响应分析,以时频分析的角度分析了超高层结构地震反应与输入地震动特性之间的关系及超高层结构在长周期地震动作用下与普通地震动作用下的地震反应差异等。

长周期地震动对超高层结构抗震性能的影响

历次大地震中,长周期结构在长周期地震动作用下响应剧烈。本文着重对超高层建筑进行长周期地震激励下的抗震性能分析,选取了远场类谐和地震动、近断层向前方向性地震动和近断层滑冲型地震动3类典型长周期地震动记录各3条,为进行比较,同时选了3条普通地震动作为输入样本,采用ABAQUS有限元软件对一54层超高层结构分别进行多遇地震下的弹性时程分析和罕遇地震下的弹塑性时程分析,并将4类地震动输入下的结构响应特征进行对比研究。由结果可知:长周期地震动作用下结构的位移、位移角及损伤均大于普通地震动的响应,尤其是低频成分更丰富的远场类谐和地震动;长周期地震动输入下结构的最大层间位移角接近甚至超出限值。因此,长周期地震动对超高层结构抗震性能的影响不可忽视。

基于不同强震记录的高层结构时程响应比较

为比较在5.12汶川地震和东日本大地震作用下高层结构时程响应的差异,分别从这两次地震记录库中挑选出典型场地地震动加速度记录各3条作为结构输入地震动,采用ANSYS软件建立一88层高层建筑结构三维有限元分析模型进行时程响应分析.结果表明,在东日本大地震强震记录作用下高层结构的位移反应、加速度反应以及基底剪力和弯矩值,均明显大于5.12汶川地震动记录作用的结果.

FK法合成地震动的频带范围研究

地震动合成方法的应用前景与其所能表达的有效频带范围紧密相关.本文研究基于频率波数域格林函数的地震动合成方法(FK法),分析频带范围的关键影响要素及处理措施.在介绍计算原理的基础上,概括FK法合成地震动的主要影响要素,分析地壳速度模型对子源地震矩、破裂时间和传播时间的影响.随后,分析格林函数传播宽频带地震波的能力,提出格林函数计算中的频带影响参数的建议值.为分析FK法的震源模型辐射宽频带地震波的能力,重点考察控制子源错动过程的震源时间函数和上升时间.研究认为,FK法具有合成宽频带地震动的能力,这需要采用合理的参数和模型.

钢筋混凝土高层建筑抗震时程分析选波方法比较研究

针对钢筋混凝土高层建筑抗震时程分析输入地震波选择问题,以《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2016)设计谱为目标谱,将满足谱匹配原则的加权调幅选波方法与国内学者建议的其它输入地震波选择方法进行了对比研究。以3栋钢筋混凝土高层建筑(15层、30层和44层)为实例,针对8度罕遇地震作用和Ⅱ类场地条件,将上述方法建议的各7条地震波输入结构进行弹塑性时程分析。以结构最大层间位移角均值沿楼层分布为比较参数。结果表明:加权调幅法可用于钢筋混凝土高层建筑抗震时程分析,可以较好地降低结构地震反应均值的离散性。在8度罕遇地震作用条件下,以不同学者建议选择的地震波为输入,高层建筑时程分析结果仍呈现出较大的不同。

远场长周期地震动有效峰值对高层RC框架结构弹塑性响应的影响

为研究远场长周期地震动对高层结构地震响应的影响机理,分别选取10条长周期地震动与10条普通地震动,并根据中国现行抗震设计规范设计某高层RC框架结构,采用ABAQUS软件建立有限元模型进行计算分析。首先,对比分析长周期地震动与普通地震动作用下的结构响应特征;然后,基于经验模态分解(EMD),将长周期地震动分解为包含不同频域信息的本征模态函数(IMF)分量,并依次去掉各IMF分量后将剩余分量叠加重构成新的地震动,通过对比每条新地震动与原始地震动作用下的结构响应,分析各IMF分量对结构弹塑性地震响应的影响程度。结果表明:长周期地震动作用下高层结构的各地震响应均大于普通地震动;与结构自振周期接近且峰值较大的IMF分量对地震响应影响较大,第1个高频IMF分量具有降低结构响应的有利干扰作用;长周期地震动的有效峰值和有效峰值率显著大于普通地震动,从而初步揭示了长周期地震动作用下高层结构的地震响应大于普通地震动的内在机理。

近、远场地震动作用下超高层结构抗震性能研究

对超高层结构在近、远场地震动作用下的抗震性能进行了初步的分析。结果表明:两类典型长周期地震动的低频效应和速度脉冲效应会放大超高层结构的响应,并且随着地震动长周期成分的丰富和增强,结构薄弱层有下移动趋势,结构薄弱层的位置会随着不同类型的地震动发生改变。

超高层建筑中考虑相位随机性的基岩地震动时程分析

在超高层建筑基岩地震动时程分析中,常规的分析方法存在地震动设计谱与反应谱拟合障碍的问题,导致时程分析方法选波容错率与合格率较低。为了解决这一问题,提出超高层建筑中考虑相位随机性的基岩地震动时程分析。分析基岩土层结构,剖析出场地土层参数,计算地震动反应谱,以基岩半空间上土层作为目标,反演基岩地震动,计算水平方向和垂直方向的加速度时程量以及基岩入射角,在考虑相位随机性的情况下,将相位差谱转换为功率谱和反应谱,经过傅里叶的转换与计算,得到时程功率谱和地震动场,经过拟合和合成,得到基岩地震动时程。测试结果表明:设计的考虑相位随机性的地震动时程分析方法在选波中容错率和合格率都比较高,整体适用性更好,符合地震动时程分析要求。