高层钢结构抗震pushover分析的侧向力分布模式及其影响

本文针对高层钢结构抗震Pushover分析的适用性和侧向力分布模式的选取等问题,首先,介绍和分析了Pushover分析常用的五种侧向力分布模式及其本质特征;然后,给出了判断侧向力分布模式合理性的准则;最后,通过对比一座15层的平面钢框架结构在Ⅳ类场地的典型地震动下的非线性时程分析和五种侧向力分布下的Pushover分析中的破坏形式和弹塑性反应,研究了高层钢结构抗震Pushover分析的适用性和各侧向力分布模式的合理性;在此基础上,本文给出了高层钢结构Pushover分析时侧向力分布模式的选取建议。

输电塔Pushover分析的侧向力分布模式选取研究

为有效地采用Pushover分析获得输电塔架的抗震性态指标,针对该类结构Pushover分析的侧向力分布模式选取开展了研究。首先根据塔架抗震性态指标确定侧向力分布模式合理性选取准则,然后根据规则化后的代表性地震波进行了不同地震动强度下的塔架非线性时程分析,并与4种常用侧向力分布的Pushover分析结果进行对比,进而根据塔架关键点位移和塔腿主材应力的一致性分析,对比研究了各侧向力分布模式的适用性,建议输电塔结构Pushover分析中采用多振型和倒三角两种侧向力分布模式。

扭转不规则结构水平侧向力分布模式与pushover分析

水平侧向力分布模式的施加问题是合理进行pushover分析的关键环节。对于可以简化为平面模型的结构,传统的水平侧向力分布模式表现出较好的适用性,但对于因扭转不规则而导致必须采用空间模型的结构则并不适用。为此,针对扭转不规则结构的水平侧向力分布模式问题,并基于该类结构的地震响应特征,通过引入水平侧向力调整系数和水平侧向力分配系数,提出了扭转不规则结构改进的水平侧向力分布模式。对一具有典型扭转不规则特性的空间钢框架结构分别进行改进分布模式下的pushover分析和IV类场地典型地震动作用下的弹塑性时程分析,计算结果显示:改进分布模式下的pushover分析体现出扭转效应对结构反应的影响,并在一定程度上反映出更多的结构抗震信息,验证了所提出模式的可行性,说明pushover分析法也同样适用于扭转不规则结构。

Y形高强钢组合偏心支撑框架结构在近场地震下的弹塑性侧向力分布研究

为研究近场地震作用下Y形高强钢组合偏心支撑框架结构(Y-HSS-EBF)的弹塑性侧向力分布,本文精细设计了4个不同层数的Y-HSS-EBF结构,通过弹塑性时程分析且考虑了结构层数、近场地震及其速度脉冲效应对结构的影响,获得了Y-HSS-EBF结构在罕遇水准近场地震下的侧向力分布,基于底部剪力法得到了Y-HSS-EBF结构弹塑性侧向力分布模式,并与已有侧向力分布模式进行了对比。结果表明:近场地震波的速度脉冲效应对Y-HSS-EBF结构的侧向力分布影响较大,应考虑其对结构侧向力分布的影响;本文建议的侧向力分布模式在精度上与时程分析结果平均值最为接近,能够为Y-HSS-EBF结构基于性能的塑性设计方法提供一定参考。

建筑结构考虑刚度变化的Pushover水平侧向力分布

为了考虑层间刚度对竖向不规则结构非线性静力分析结果的影响,提出了建筑结构考虑刚度变化的水平侧向力分布计算方法.在总结几种常见水平侧向力分布形式、分析单自由度体系运动方程的基础上,给出了单自由度、多自由度体系水平地震力与层间刚度的关系,提出了改进的水平侧向力分布形式.算例计算表明,本文方法可以找到多种侧向刚度不规则结构的薄弱层,得到的楼层侧移和层间位移角与时程分析结果符合较好.

桥梁高桩承台体系推倒分析侧向力分布模式

介绍了几种常见的侧向力分布模式,并针对高桩承台体系的等效固结模型,通过改变承台质量,对几种分布模式的推倒分析曲线与非线性时程分析结果进行了比较.发现承台质量较大时,上述模式均低估了承台的惯性力作用,并且时程分析得到的体系抵抗不同地震波的能力差异较大,而上述模式对应的能力曲线却没有体现出这种不同.考虑到高桩承台体系承台惯性力较大的特点,借鉴墩顶集中力分布模式,提出了双集中力分布模式.以一飘浮体系斜拉桥的高桩承台模型为例,进行常见模式以及新模式下纵桥向的推倒分析,并将推倒分析曲线与非线性时程分析的结果进行了比较,发现新模式的结果与时程分析的结果吻合得较好.

竖向不规则结构Pushover侧向力分布模式研究

本文研究了竖向不规则结构Pushover分析中的侧向力分布问题,建立了3个竖向不规则平面框架结构模型,提出了振型组合自适应分布的实现方法。利用5种不同的侧向力分布模式对3个结构模型进行了Pushover分析,并与弹塑性时程分析进行了对比。结果表明,振型组合自适应分布与时程分析结果最为接近,对复杂的竖向不规则结构,可以利用该分布模式进行Pushover分析。

钢结构加层混凝土框架结构Pushover分析侧向力分布研究

针对钢结构加层混凝土框架结构,考虑地震作用下其层间刚度变化的影响,提出了一种计算侧向力分布的方法——层间刚度侧向力分布法。通过对一钢结构加层混凝土框架结构进行推覆分析,得到各楼层侧移、层间位移角和塑性铰分布情况,并与时程分析结果进行了比较分析。结果表明,文中方法推覆分析得到的楼层侧移和层间位移角与时程分析结果吻合较好,塑性铰分布情况也较一致,并且本方法得到的推覆曲线是推覆计算结果的下限,用于结构的抗震评估更安全。

竖向不规则钢结构水平侧向力分布模式与Pushover分析

合理选取侧向水平力分布模式是Pushover分析中的一个关键问题。对于形状较为规则且基本振型起主要控制作用的结构,传统的水平侧向力分布模式对分析结果影响不大,得到的结构破坏方式也没有太大的差异。但是形状不规则且高阶振型影响不能忽略的结构则受水平侧向力分布模式的影响很大。针对竖向不规则多、高层结构侧向刚度突变的特点,从楼层质量、侧向刚度、振型参与系数等影响因素出发,提出了一种改进的水平侧向力分布模式。对一典型竖向不规则钢框架结构分别进行了不同侧向力分布模式下的Pushover分析,并与IV类场地典型地震波作用下的弹塑性时程分析结果进行了比较。计算结果显示,改进分布模式下的Pushover分析与时程分析结果最为接近,验证了所提模式的可行性。

结构振型对Pushover水平侧向力分布影响的研究

从多自由度体系的地震反应分析出发,分析了结构振型对结构地震惯性力的贡献,提出了3个基于多自由度体系振型的侧向力分布计算方法:30%规则、SRSS规则和实际地震加速度谱方法。利用传统的侧向力分布和本文提出的基于振型的侧向力分布,分别对2个不同高度的框架结构(4层和12层)进行Pushover分析,得到了结构的推覆曲线、楼层侧移曲线、层间侧移角曲线以及塑性铰分布情况,并与时程分析结果进行了比较。结果表明,本文方法得到的结果是有效的,其推覆分析结果与时程分析结果吻合较好。

中高层框剪结构侧向力分布模式的研究

通过选取5条Ⅱ类场地地震波,对所选结构进行非线性时程分析得到基底剪力和顶层位移关系曲线,按照一种侧向力分布模式对所选结构进行Pushover分析得到基底剪力和顶层位移关系曲线及层间位移角,然后和时程分析进行比较,得到一种较理想的侧向力分布模式。

钢框筒Pushover分析侧向力分布方式的影响比较

钢框筒结构是空间受力结构,Pushover分析时侧向力直接施加在腹板框架上是否合适和对钢框筒设计安全性的影响需要评估。利用SAP2000软件对2个30层钢框筒结构进行了双向地震弹塑性时程分析和四种侧向力分布方式的Pushover分析,并比较了它们的层间位移角、基底剪力、塑性铰分布,以及分析了高度等效分布中高度影响因子k的影响。研究表明:倒三角分布、多振型组合分布(SRSS分布)和高度等效分布与时程分析的结果存在一定的偏差,不足以考虑大震下剪力滞后效应对结构偏下楼层的柱的影响;均匀分布在大震下的塑性铰分布可在一定程度上预测偏下楼层可能的柱铰和梁铰;高度等效分布在中震或大震下过高估计了高阶振型的影响,可考虑k取1.4来减小这种影响。Pushover方法在钢框筒的初步设计中具有一定的价值,宜优先考虑SRSS分布和均匀分布方式,且应重点关注大震下的塑性铰分布,仍建议在Pushover分析基础上用弹塑性时程分析进行双向或三向大震下的校核。

基于含耗能梁段钢框筒侧向力分布的影响比较

含可更换剪切型耗能梁段钢框筒是一种新型消能减震结构,利用部分裙梁跨中耗能梁段集中塑性变形,方便震后快速替换和结构功能恢复。利用时程分析进行该结构截面的初选计算成本高,常用侧向力分布方式与时程分析的分析结果差异以及对该结构设计安全性的影响需要评估。利用SAP2000软件对1个30层含耗能梁段钢框筒进行了双向地震下的时程分析和五种侧向力分布方式的Pushover分析,并比较了"三水准"下的楼层位移、层间位移角、层剪力、层倾覆弯矩、性能点,以及大震下的柱轴力、塑性铰分布,并评价了各侧向力分布方式的影响和给出了该结构的一些设计建议。研究表明:各侧向力分布在含耗能梁段钢框筒的性能评估中有一定的参考价值,单一侧向力分布均不足以预估它的性能,宜考虑两种或多种侧向力分布来评估其性能;大震下各侧向力分布的最大层间位移角明显高于时程均值,各侧向力分布下结构的延性系数约为2;在含耗能梁段钢框筒的初步设计中,可根据均匀分布、SRSS分布、高度等效分布初选构件截面,最后宜采用时程分析对截面进行校核。

Pushover水平侧向力分布模式研究评述

指出水平侧向力分布模式的选取是结构Pushover分析中的一个关键问题,尤其高阶振型影响显著时其选取直接影响Pushover分析的结果,对结构静力弹塑性分析使用的常见侧向力分布模式进行了总结,提出了目前水平侧向力分布模式研究中存在的主要问题。

中高层框剪结构侧向力分布模式的研究

Pushover分析方法是逐渐得到广泛应用的评估结构抗震性能的一种简化方法,已经引入了我国新的建筑抗震设计规范。侧向力分布模式的选取是Pushover分析中的一个关键问题,它的选取直接影响Pushover分析的结果。通过选取5条II场地地震波,对所选结构进行非线性时程分析得到基底剪力和顶层位移关系曲线。按照一种侧向力分布模式对所选结构进行Pushover分析得到基底剪力和顶层位移关系曲线,然后和时程分析进行比较,得到一种较理想的侧向力分布模式。

采用钢结构加层的混凝土框架结构的侧向力分布比较

Pushover分析方法是逐渐得到广泛应用的一种评估结构抗震性能的简化方法,已被引入我国新的建筑结构抗震设计规范。侧向力分布的选取是结构Pushover分析中的一个关键问题,尤其是对于混凝土框架直接加层钢框架结构,由于上下层间刚度比差异较大,侧向力分布对其Pushover分析的结果影响更为显著。文章通过对3组共6榀加层框架,选取不同的侧向力分布进行了Pushover分析,并与非线性时程分析结果进行了比较。比较结果表明,对于混凝土框架结构直接加层钢框架结构,不同的侧向力分布得到的Pushover分析结果差异较大,与时程分析结果的偏差也较大。

平面不规则混凝土框架结构非线性静力分析侧向力计算方法的研究

针对平面不规则混凝土框架结构,考虑地震作用对其产生的附加扭转振动效应,提出了两种计算侧向力分布的方法。通过对一平面不规则框架结构进行推覆分析,得到各楼层侧移、层间侧移角和塑性铰分布情况,并与时程分析结果进行了比较分析。结果表明,两种方法推覆分析得到的塑性铰分布情况与时程分析得到的情况相符合,楼层侧移和层间位移角与时程分析结果吻合也较好,并且从结果精度上看,分层法的误差要小一些。

竖向不规则结构非线性静力推覆分析的水平侧向力研究

非线性静力分析方法可以较为简便地预估结构的弹塑性反应,但仅取常见水平侧向力分布模型并不能满足实际工程的需要,例如高振型的影响和不规则结构的特殊性。对竖向不规则结构进行非线性时程分析,建立了水平侧向力分布与结构层刚度的关系式,从而提出了一种新的水平侧向力分布形式和方法。结合几种常见的水平侧向力形式,对5种侧向刚度不规则的情况进行了推覆分析,并与时程分析结果进行了比较,结果表明该方法不但可以找到各种侧向刚度不规则结构的薄弱层而且还具有较高的精度。

框架剪力墙结构侧向加载模式下的Pushover分析

介绍了Pushover分析的基本方法,阐述了几种典型的水平侧向力分布的原理特征及选取原则,并结合某超高层框架剪力墙工程实例,分析了不同加载模式下结构薄弱部位发展、层间位移角大小、性能点的出现等情况,最后提出了薄弱构件的加强措施。

桥梁墩柱不同侧向分布模式下Pushover分析

非线性Pushover分析方法是一种简单有效的抗震性能评估方法。现采用多种不同的侧向力分布模式,对依托工程进行Pushover分析与研究,进而对桥梁结构的抗震性能进行评估。研究结果表明,采用不同的侧向力分布模式,对于Pushover分析结果影响较大,对桥梁结构采用Pushover分析方法进行抗震性能评估时,应根据桥梁结构的特点进行合理选用。