底部带有屈曲约束支撑的摇摆墙框架结构抗震性能分析

为减小摇摆墙框架结构强震下位移响应及缓解屈曲约束支撑框架的损伤集中效应,基于损伤集中模式,提出了底部带有屈曲约束支撑的摇摆墙框架结构体系。以9层钢框架为基准模型,通过推覆分析和动力时程分析对比研究了该结构体系的抗震性能。分析结果表明:BRB屈服前,该结构体系类似框剪结构,BRB提供抗侧刚度并通过墙体进行传递;BRB屈服后,结构发生摇摆,墙体控制变形模式,BRB通过滞回耗能,可以充分发挥结构各部分的抗震能力。

新型防屈曲耗能支撑的设计、试验及其减震性能研究

设计制作了一种新型全钢、装配式的防屈曲耗能支撑(BRB),给出了主要的理论计算公式,采用有限元方法对其工作过程和机理进行数值模拟并进行了足尺实验研究,最后,将这种装置安装到框架结构,基于非线性动力时程分析评估其减震性能。研究结果表明了简化计算和有限元分析在产品初步设计中的有效性;防屈曲耗能支撑明显减小了结构动力响应,提高了结构的抗震安全性。

初始几何缺陷模式对单层球面网壳抗震性能的影响

为探索地震作用下单层网壳的最不利初始几何缺陷分布模式,对施加四种初始几何缺陷的单层球面网壳分别开展了抗震性能研究。参照相关文献选取一致缺陷模态一、一致缺陷模态二,特征值缺陷及一阶振型缺陷四种典型的初始几何缺陷分布模式,并介绍了四种初始几何缺陷模式的理论计算公式及施加于理想网壳的方法;通过有限元建模分析,考察了施加四种初始几何缺陷模式后单层网壳的变形及自振频率变化;分别对跨度为100 m和其它不同参数的单层球面网壳施加上述四种初始几何缺陷模式、并分别输入七条选取于唐山地震主震实测三向地震动记录开展动力时程分析,考察四种初始几何缺陷模式对单层网壳动力工作性能及承载能力的影响。结果显示,对于矢跨比为1/3的单层球面网壳,施加一致缺陷模态一后网壳的最大节点位移值较大;其它参数的单层球面网壳,施加了特征值初始几何缺陷模式后网壳的最大节点位移值较大。该研究可对单层网壳开展动力工作性能分析及结构设计考虑地震作用时最不利初始几何缺陷模式的选取提供参考。

框架-核心筒超限高层结构的抗震性能评估

以结构整体地震响应、材料应变、主要受力构件变形作为抗震性能评估指标,从结构整体和局部的地震响应层面上,综合考察结构的抗震性能.以某体型不规则、高度超限的框架-核心筒超高层结构为研究对象,利用Perform 3D非线性软件对该结构进行非线性动力时程分析.分析结果表明:结构整体变形满足规范要求;各主要受力构件变形性能处于基本完好状态,仅位于结构平面缩进处的剪力墙和框架梁发生较大弹塑性变形,但其平均变形仍处于基本完好状态.基于结构整体与局部构件抗震性能评估可知,该框架-核心筒超高层结构满足抗震性能指标要求.

城市交通节点多层交叉隧道结构体系抗震性能分析

由于地下结构全部埋置于地基土中,其地震反应主要受周围土层地震影响,因此无法采用与地上结构相同的方法进行抗震分析。文章以南京纬三路过江通道工程中江南明挖段双层主隧道与双层匝道的交叉节点为研究对象,运用动力有限元分析方法,通过建立隧道结构-地基土相互作用模型,采用El Centro波、Lomap波和Kobe波三条地震记录进行弹塑性动力时程计算。研究结果表明:隧道结构沿y方向地基振动时受力最为不利;三类地震波作用下隧道应变反应峰值接近,其中El Centro波产生的反应相对较大,混凝土部分发生开裂;多遇地震及罕遇地震下层间位移角处于限值范围内,钢筋未屈服,隧道结构变形仍以弹性为主。通过动力有限元分析,双层隧道与双层匝道组成的交叉节点处结构设计方案满足规范对抗震性能的要求。

汶川地震中某RC框架结构的震害分析与模拟

2008年5月12日,四川省汶川县发生里氏8.0级地震,造成了巨大的人员伤亡以及工程结构震害。本文基于江油市某RC框架结构的震害调查,分析了该框架结果出现底层"薄弱层"和"强梁弱柱"的破坏机制的主要原因。采用该框架结构附近三个台站的主震加速度记录作为输入开展了非线性地震反应分析。研究表明,填充墙的竖向不均匀布置改变了框架的抗侧刚度分布,造成底层薄弱层的破坏现象。底层柱子的轴压比相对较大,塑性变形能力及耗能能力相对较差,使得底层柱的变形量更容易达到其塑性变形极限而发生破坏。由于现浇楼板对梁刚度和抗弯承载力的增强,框架结构很难出现规范中"强柱弱梁"的破坏机制。结构基本周期对应的加速度反应谱值是决定结构地震反应的主要参数,基本周期加速度反应谱值的增加会导致结构塑性铰的迅速发展,造成结构出现柱铰机构而整体失稳倒塌。建议设计框架结构时,尽量避免填充墙的不均匀布置。适当增加底层柱的截面面积和配筋率,降低轴压比以保证良好的延性。梁端负向抗弯承载力计算时采用T型截面,并考虑一定范围内楼板配筋的影响。

高混凝土重力坝整体抗震性能研究

建立了考虑实际地形、地质条件影响的整体重力坝有限元模型,分别以规范反应谱、场地反应谱为目标谱合成了设计地震、校核地震下共4条人工地震波,然后对该整体重力坝模型在4种工况下进行了时程动力分析,并对坝体关键部位的主应力按极限状态公式进行了强度验算,结果表明:在该设计、校核地震作用下,高混凝土重力坝整体抗震性能比单个坝段要强,坝踵垫层混凝土和上、下游折坡处材料抗拉强度均满足要求;坝趾的抗压强度也满足要求,并且具有较大的安全裕度;场地谱人工波的计算结果与规范谱人工波的结果很接近.

不同设防标准RC框架结构基于易损性分析的抗震性能评估

借助非线性动力时程分析,对严格按照规范Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ度设计的5个三跨6层钢筋混凝土框架结构开展易损性分析,建立了基于峰值加速度的易损性曲线。从易损性的角度对不同设防标准RC框架结构的抗震性能做了定量评价,并探讨了设防标准对RC框架结构易损性的影响。分析表明,对应于设防小震、中震及大震水平的峰值加速度,结构"小震不坏"、"中震可修"和"大震不倒"的失效概率均在18%以内,可认为结构满足三水准的性态控制目标。随着结构设防标准的提高,其易损性随之降低,相同峰值加速度对应的各个破坏状态的超越概率均有所降低。此外,将框架结构的设防烈度提高1度,其"大震不倒"的失效概率会明显减小。而将框架结构的设防烈度降低1度,其"大震不倒"的失效概率会显著增加,最高可达4倍。

广州某医院框架结构加固改造设计研究

介绍了广州某医院框架结构的加固改造工程。改造前既有结构的抗震性能和抗震构造措施均已达不到现有规范要求,若按现有规范进行抗震加固改造,可行性和经济性差。通过结构现状及改造需求的分析,提出"全楼在满足正常使用工况下安全的前提,按现行规范进行罕遇地震性能目标复核"的设计思路,确定结构抗震性能目标。根据既有结构竣工图的截面及配筋建立有限元模型,对该结构进行罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,依据设定的性能化设计目标判断结构的抗震性能水准。结果表明,既有结构满足抗震性能目标,仅需对既有结构进行承载力复核加固,可行性及经济性好。

部分包裹混凝土柱加固钢框架结构的非线性分析

部分包裹混凝土组合柱(PEC柱)表现出型钢强度高和混凝土抗压能力强等优点,具有良好的抗震性能。此次分析以原框架结构为原型,阐述了采用PEC柱加固所具有的优势。对原框架以及采用PEC柱加固后的框架,通过结构分析软件SAP2000进行静力非线性分析和非线性时程分析,对两种框架的抗震性能和结构的破坏情况进行对比分析。结果表明:框架经过加固后其强度和刚度均有所提升;地震作用下,框架经过加固后其破坏情况明显减小,塑性铰主要集中在底层梁上。

砖砌体房屋非线性地震反应分析方法和破坏状态指标的确定与验证

砖砌体房屋在历次地震中的破坏均较为严重,为了准确评估其在大震作用下的抗震性能,选择高效的结构分析方法并选取合适的破坏状态指标至关重要。首先,在仔细比较现有结构非线性分析方法的基础上,结合砖砌体结构的特点,采用了可以“考虑构造柱影响”的砖墙体三线型恢复力模型,并建立了砖砌体结构的层剪切非线性分析模型,利用基于自平衡力的弹塑性动力反应分析方法实现了砖砌体结构的非线性动力时程分析;然后,选取延伸系数作为砖砌体结构的破坏状态指标,来判别结构的破坏状态;最后,利用一个带有震害的实际算例,采用三条能充分反映该工程场地特征的地震动对其进行非线性动力时程分析,验证了文中砖墙体恢复力模型、非线性动力时程分析方法以及破坏状态指标的合理性和有效性。文中所确定的模型、方法和破坏状态指标可为大震作用下砖砌体房屋的抗震性能鉴定和评估、抗震加固以及震害分析提供方法和依据。

GFRP筋增强混凝土重力坝抗震性能研究

为提高混凝土重力坝抵抗地震的能力,采取在坝颈部位布置GFRP筋的措施,利用ANSYS有限元软件进行了不同地震加速度峰值作用下的非线性动力时程分析,并比较了坝体布置和未布置GFRP筋两种情况下的坝体裂缝分布和主应力形态。结果表明,坝颈部GFRP筋加固措施对增强混凝土重力坝抗震性能有一定作用。

框架-核心筒超限结构的抗震性能评估

为考察框架-核心筒结构超限后的抗震性能,本文选取某实际工程进行研究。首先对工程实际情况(包括建筑几何尺寸、构件类型、材料强度等)进行介绍,再通过ABAQUS软件建立结构模型。选取合适的地震波,对该结构在地震作用下的实际反应进行模拟。从结构的顶点位移、层间变形、基底剪力、能量耗散、混凝土损伤和钢材的塑性应变等角度对该框架-核心筒结构的抗震性能进行评估。分析结果表明,在不同的工况作用下,该框架-核心筒结构的顶点位移峰值以及基底剪力峰值均相差不大;中间层的层间位移需求较大,底部和顶部较小;结构呈现"连梁-墙肢-框架"的屈服机制,外框架柱混凝土损伤较小,具有足够的安全储备。

考虑SSI的自复位框架抗震性能研究

通过土体人工黏弹性边界条件以及地震动等效节点的输入机理,结合体外预应力摇摆框架的新型结构控制抗震结构体系,采用有限元分析软件ABAQUS,建立了两种材料类型的自复位框架的三维模型,利用MATLAB软件编写程序实现了等效节点的输入以及黏弹性边界条件的施加。对两种不同材料的自复位框架进行了模态分析及动力时程分析,分析了各自的地震响应结果,研究结果表明:考虑SSI后,自复位框架结构的前三阶自振频率降低明显;考虑SSI后,具有耗能阻尼的自复位框架可能达不到预期的控制效果、自复位框架结构的层间位移及剪力响应有所增大;在软土上进行自复位框架设计时,应考虑SSI的影响。

阿图什职业教育学校宿舍楼消能减震结构设计

阿图什职业教育学校宿舍楼位于抗震设防烈度8度(0.30g)的高烈度区,利用ETABS软件对结构进行消能减震分析。首先建立分析模型,其次对减震结构进行多遇地震作用下的非线性时程分析;最后建立PERFROM-3D有限元模型,对减震结构进行罕遇地震作用下的动力弹塑性分析;同时与阻尼墙相连的关键构件进行罕遇地震下性能化设计:对框架梁进行大震下抗弯不屈服、抗剪弹性验算,对框架柱进行大震下抗剪弹性验算。分析表明消能减震结构具有良好的抗震性能。

贵阳某超高层办公楼结构设计

采用基于梁柱塑性铰和剪力墙纤维模型的MIDAS Building软件对某超高层办公楼结构进行了罕遇地震作用下的动力弹塑性时程分析,并介绍了针对结构超限情况所采取的相应构造措施以及特殊部位的处理措施,以保证该工程能满足规范规定的抗震设防目标的要求。

某竖向框排架结构中排架部分层间位移角限值的研究

针对GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》中排架柱在罕遇地震作用下层间位移角限值取值问题,对一个实际的火电厂汽机房竖向框排架结构进行分析。首先针对结构中的单根排架柱进行不同初始转角和不同轴压比的非线性分析,结果表明:1/40的层间位移角限值能较安全和经济地评价算例中排架柱的抗震性能;然后对整体结构进行了不同场地类别罕遇地震作用下的动力弹塑性分析,从层间位移角的宏观指标和基于材料塑性变形定义的构件损伤指标对该结构算例中的排架部分进行抗震性能评价,进一步验证了1/40的层间位移角限值对结构排架部分的抗震性能评价能更好地与基于材料塑性变形定义的构件损伤指标的评价结果相吻合。

津湾广场9号楼超限高层结构设计

津湾广场9号楼为高区立面多次收进、结构复杂的超限高层建筑,采用钢筋混凝土核心筒-矩形钢管混凝土柱钢框架抗侧力结构体系,介绍了结构体系布置及关键部位的设计。采用PMSAP,ETABS软件对结构进行地震作用和风荷载作用下的计算以及弹性时程分析,对结构的关键部位及楼板应力进行计算分析,另外采用PERFORM-3D软件对结构进行非线性动力时程分析。分析结果表明:外框架和内部核心筒协同工作良好,结构各项指标都满足规范要求,关键部位可以实现中震弹性的抗震性能目标,结构设计满足预先设定的抗震性能目标,主体结构具有良好的承载和变形能力。

基于材料非线性的结构抗震性能评价方法

利用基于材料非线性的精细化有限元模型,根据混凝土损伤和钢材等效塑性变形得到了结构材料、构件、楼层、整体结构的损坏等级并研究了将其作为抗震性能指标的合理性。为进一步丰富结构抗震性能评价指标,给出了楼层非线性耗能、整体结构的非线附加阻尼比、刚度退化系数的计算方法。将上述计算和评价方法在完全自主研发的非线性显式动力有限元分析软件SAUSAGE中完成开发。利用SAUSAGE分析了某超高层框架-剪力墙结构在7组地震动不同强度作用下的非线性动力响应。讨论了材料应力、截面内力、损伤、等效塑性应变作为抗震性能评价的可行性。对比了不同强度地震作用下结构层间位移角、层间剪力退化系数、楼层非线性耗能、楼层损坏等级作为楼层抗震性能指标并判断结构薄弱楼层的差异。研究了最大层间位移角、基底剪力退化系数、非线性附加阻尼比、刚度退化系数、损坏等级作为结构整体评价指标的合理性及对地震动的离散性;从统计意义上分析了最大层间位移角和其他指标的相互关系。