钢骨超高强混凝土框架结构地震弹塑性分析

为验证现行相关规范(规程)是否适用于钢骨超高强混凝土结构,以钢骨超高强混凝土框架结构为研究对象,应用大型通用有限元分析软件ABAQUS进行地震弹塑性分析。以结构自振周期、顶点位移、基底剪力、层间位移角为评价指标,讨论了建筑高度、地震波作用方向、填充墙、混凝土强度等级对框架结构地震弹塑性的影响。结果表明:1随着框架结构建筑高度增加,结构自振周期增大,顶点位移增大,基底剪力最大值增大,层间位移角增大;2与Y向地震作用相比,X向地震作用下结构自振周期较小,顶点位移最大值较小,层间位移角最大值较小,基底剪力最大值比较接近;3增加填充墙后,自振周期减小,顶点位移最大值减小,基底剪力最大值增大,层间位移角最大值减小;4柱采用较低强度等级混凝土的框架结构,自振周期增大,顶点位移最大值增大,层间位移角最大值增大,基底剪力最大值比较接近;5框架模型层间位移角计算结果满足现行规范(规程)的限值要求。钢骨超高强混凝土框架结构设计可参考现行规范(规程)的要求进行。

框架结构的三维地震弹塑性分析

利用弹塑性有限元理论和基于AutoCAD的二次开发结构分析软件NosaCad,引入变刚度梁单元和弹簧模型柱单元,建立框架结构空间三维杆系模型,并分别在双向地震波和单向地震波作用下的框架结构进行了弹塑性反应时程分析,得到了结构的自振周期、各层层间位移角和顶层水平位移曲线,并对两组结果进行比较。通过对框架结构的计算,得到框架结构在地震作用下结构的薄弱环节。

某高层建筑地震弹塑性分析

本文采用层间剪切模型方法对厦门圆珠笔厂厂房进行地震弹塑性分析，初步探讨了该结构在地震中的位移和加速反应。

钢框架-混凝土核心筒混合结构弹塑性地震反应分析方法

为了进一步完善钢-混凝土混合结构体系的分析手段,参照框架-剪力墙协同工作模型的基本思路,在此平面二维分析模型和计算方法的基础上,考虑钢框架和混凝土核心筒之间的横向钢梁的竖向空间约束作用,建立了该混合结构的拟三维弹塑性地震反应分析方法,其主要优点在于能以简单、可行的方式处理钢框架-混凝土核心筒间的地震空间相互约束作用这一复杂问题。最后,采用此方法对算例进行了分析。

显式分析方法在高层建筑弹塑性地震反应分析中的适用性研究

目前隐式方法是动力弹塑性时程分析最常用的分析方法,然而隐式方法在强非线性分析中常常存在迭代不收敛的问题,并且刚度矩阵求解消耗的存储空间随结构自由度增加呈几何级数增长。因此,在求解高层建筑这种大规模问题中,极易遭遇计算瓶颈。显式分析方法直接求解解耦的方程组,不需要迭代。本文对隐式方法和显式方法进行了对比分析,研究了显式分析方法在高层建筑弹塑性地震反应分析中适用性。实例分析表明,从计算精度来讲,隐式方法和显式方法在稳定条件下都能得到较好的精度。从计算效率来讲,对于自由度较少的结构,隐式方法计算效率较高;对于自由度庞大的结构,显式方法计算效率较高。建议在进行自由度多的高层建筑弹塑性地震反应分析时,采用显式分析方法。

钢管混凝土拱桥的三维弹塑性地震反应理论分析

为了对钢管混凝土拱桥的抗震性能进行更加深入的了解,提出基于“统一理论”的钢管混凝土拱桥弹塑性地震响应分析方法。首先利用钢管混凝土构件“统一理论”双线性力-变形关系,运用集中塑性铰模型,建立了钢管混凝土构件梁柱单元,在此基础上开发一钢管混凝土拱桥弹塑性地震响应分析程序。使用DRAIN-2D和笔者开发的程序共同对一单拱模型进行计算,验证了程序的正确性。

传统风格建筑RC-CFST组合框架拟动力试验及弹塑性地震反应分析

对一缩尺比为1/2的传统风格建筑钢筋混凝土(RC)-钢管混凝土(CFST)组合框架模型进行El Centro波、Taft波、兰州波及汶川波等地震波作用下的拟动力试验,得到该模型的自振频率以及加速度、位移和应变等动力响应。分析模型结构的破坏过程、恢复力特征曲线及变形能力等抗震性能。研究表明:乳栿为模型结构的第一道抗震防线;随着输入地震波加速度峰值的增加,框架模型的自振频率下降,加速度放大系数逐渐减小,模型结构的恢复力特征曲线呈现出一定程度的'捏缩'效应。由应变分析可知,金柱纵筋先于檐柱纵筋屈服;乳栿和混凝土柱为模型结构的主要耗能构件。基于试验研究结果,采用有限元分析软件SAP2000对试验模型框架进行弹塑性地震反应分析,计算结果与试验实测结果吻合较好。计算分析结果表明:模型框架的出铰顺序依次为乳栿两侧、金柱柱底、檐柱柱底、金柱CFST柱底部及檐柱CFST柱底部。在峰值加速度为0.70g的El Centro波作用下,模型柱架的极限弹塑性层间位移角与规范规定的限值较为接近,表明框架结构具有较高的抗震安全储备。

大跨度钢环壳预张力索网屋盖整体结构在罕遇地震下的一种弹塑性时程分析新方法

大跨度空间预张力钢结构体系的关键问题是预张力的设计。本文研究了一种新型的钢环壳+预张力索网屋盖结构体系在罕遇地震作用下的非线性分析。文中介绍了一种显式准静态分析计算拉索预应力的新思路,该方法可考虑几何非线性和材料非线性(钢材和混凝土非线性),同时考虑下部混凝土结构与上部钢屋盖相互影响的整体结构地震非线性分析。通过与隐式分析对比,证明了本文方法的有效性。同时,该新型结构体系的整体结构罕遇地震动力弹塑性时程分析表明:1、索网未进入屈服,钢环壳基本未屈服,仅个别杆件出现轻微塑性应变,整体钢屋盖基本满足大震不屈服性能目标;2、直接支撑屋盖的型钢混凝土柱个别位置出现了比较严重的损坏,应采取相应措施进行加强;3、钢屋盖和下部混凝土结构位移角未超过1/50,满足"大震不倒"的性能要求。研究结果为实际工程结构设计提供了有意义的参考建议。

带转换层商住楼的弹塑性地震反应分析

针对商住楼住宅结构地震时易产生应力突变,为提高抗震能力,对高层带转换层商住楼结构模型进行了不同地震波作用下的弹塑性动力时程反应分析,得到结构在不同地震波作用下的顶层与转换层位移时程,以及楼层位移包络图和层间位移角包络图,为薄弱层的设计提供理论上的参考依据。

横向钢梁空间约束作用对钢框架-混凝土核心筒结构弹塑性地震反应的影响

本文基于文献[5]建立的钢框架-混凝土核心筒混合结构弹塑性地震反应的拟三维分析模型,进一步考虑钢框架和核心筒之间横向梁的空间扭转作用,讨论了横向梁空间约束作用对钢框架-混凝土核心筒混合结构弹塑性地震反应的影响。算例分析表明:进一步考虑横向梁的空间扭转作用后所得的楼层位移和层间位移角比只考虑竖向作用所得的值偏大,可见,采用考虑横向梁空间竖向和扭转约束作用的拟三维分析方法更合理。

水工地下隧洞在地震荷载作用下的动力特性分析

应用土与结构动力相互作用理论,基于ANSYS软件建立了围岩—水工地下隧洞结构非线性动力相互作用的有限元分析模型,采用整体有限元分析方法对隧洞衬砌结构进行了地震时程反应的数值分析。分析了衬砌弹模、围岩类别以及地震波频率对洞室位移和应力响应的影响。

基于DQ原理的结构弹塑性地震反应分析

微分求积法(DQ法)是一种高精度,高计算效率的微分方程数值求解方法。该文采用微分求积法进行了结构弹塑性地震反应分析。针对结构弹塑性地震反应分析的特点,对于采样周期内地震加速度记录的增量分布做了线性假定,采用了一种新型的不等距的时间网格并在新的网格上实施DQ算法。对于拐点的处理则提出了一种简单的迂回处理方法,可以方便地利用现有研究成果来完成DQ方案中拐点的处理。数值算例的结果表明:采用微分求积法求解结构弹塑性地震反应可以达到较高的计算精度并且可以从两个方面提高计算效率。

某办公楼改造为幼儿园结构加固方案对比分析

在北京等特大型城市的中心城区,由于历史原因普遍存在幼儿园配备不足的情况,从而为一些老旧办公楼改造为幼儿园创造了基本条件。本文以北京市西四环某既有框架结构办公楼改造为幼儿园做为具体实例,以此类改造工程中常用的三种加固方案(局部增设剪力墙方案,增设BRB支撑方案,直接加固框架并采用性能设计方案)为基础,就结构抗震性能、施工难度、工程造价等方面进行了对比分析。三种方案重点探讨了当丙类建筑改造后成为乙类建筑时如何解决抗震构造措施普遍不足的问题。本文涉及的结构抗震性能分析内容包括现浇剪力墙或BRB支撑的合理布置、罕遇地震弹塑性分析、变形控制与性能设计等。在此基础上,进一步进行了三方案的施工难度及造价分析,通过综合对比,给出了推荐性建议。从技术、经济、施工、安全等方面进行了总结,可供类似工程项目参考借鉴。

某超限高层结构分析

对某超限高层结构进行了超限判定及结构分析,采用SATWE及MIDAS-Gen进行计算,并进行性能化设计,以整体双塔及独立单塔对比分析结果为依据,求得该结构体系在地震作用下的整体响应。结果表明,该结构在多遇地震及罕遇地震作用下的周期比、剪重比及层间位移角等相关响应结果满足规范要求,整体结构满足抗震性能水准3的相关要求。

某细长建筑结构设计及防屈曲约束支撑应用分析

某建筑A楼位于甘肃省兰州市,平面呈细长型,扭转刚度差。通过对无支撑方案、普通钢支撑方案、防屈曲约束支撑方案的计算比较分析,选取了防屈曲约束支撑方案。分析了多遇地震作用、中震作用、罕遇地震作用下,防屈曲约束支撑的抗震性能。结果表明:采用防屈曲支撑结构有效控制了结构扭转,同时避免了局部的受力过度集中,具有良好的受力性能,能够达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的性能目标。对超长结构进行了温度作用下的楼板应力分析,为设计提供依据。

库区深水高墩连续刚构桥抗震性能及减震措施分析

文章以某跨水库区连续刚构桥为背景,采取扩展Morison方程模拟墩水相互作用,分析了动水压力对桥梁地震响应的影响;在此基础上对桥梁进行了弹塑性地震响应分析,探讨了非规则高墩中地震力的分配情况;为提高结构抗震能力,提出了合理的粘滞阻尼器参数设置,并对设置阻尼器的减震效果进行了评价。

竖向变刚度约束砌体结构抗震能力研究

汶川8.0级特大地震发生时,前山断裂从彭州市白鹿中学两栋教学楼中间穿过,断层距离两栋教学楼仅数米,造成前楼严重破坏,破坏现象非常典型。该结构为外廊式单跨约束砌体结构教学楼,抗震设防烈度为7度,承重墙体的构造特点有别于当地的普通砌体结构,本文采用现场测试、震害考察和弹塑性地震反应计算分析等手段对该结构的抗震性能进行了详细的研究,旨在揭示具有这类构造形式的砌体结构在不同烈度影响场下的破坏特点和抗震能力,为指导今后砌体结构的设计和抗震规范的修改提供参考。

改进的降阶牛顿迭代数值子结构方法

充分利用结构在地震作用下的局部非线性特征,数值子结构方法将原本复杂的结构非线性分析转化为以初始弹性刚度迭代的主结构等效线弹性分析和屈服构件隔离子结构非线性分析。由于主结构采用常刚度迭代分析收敛速度较慢,尚有一定局限性,于是该文提出一种改进的降阶牛顿迭代数值子结构方法。在主结构系统中,将塑性自由度位移场作为基本未知量,设计牛顿算法进行非线性迭代分析,并由隔离子结构跨平台非线性分析计算得到屈服单元的内力和切线刚度。对一平面15层3跨钢结构进行地震弹塑性时程分析,模拟结果表明:该文提出的方法是准确、可靠的,接近传统牛顿算法的二次收敛,且对于局部非线性结构系统,需要集成和分解的矩阵规模远小于传统方法。

底部两层框架—抗震墙砌体房屋的动力计算模型及侧向刚度控制

底部两层框架—抗震墙上部多层砌体房屋,属于混凝土—砌体混合结构的范畴。这种建筑适应城市建设发展的要求,且较纯框架结构经济,特别受到房屋开发商的青睐,在相对落后和不发达地区尤为适用。为了研究这类结构在地震区的适用性,作者在现有试验研究的基础上,分析了底部两层框架—抗震墙砌体房屋在水平地震作用下的力学性能,给出了这种结构的动力计算模型和特征点参数的取值方法,并编制了结构从受荷到破坏的全过程弹塑性分析程序。同时,结合工程实例,计算了六种不同侧向刚度比条件下结构的弹塑性动力反应。根据计算结果的分析,认为新颁布的《建筑抗震设计规范》(GB50011)对于砌体过渡层与第二层框剪层的侧向刚度比限值偏小,并提出了合宜的刚度比取值范围,可供设计人员在抗震设计时参考和借鉴。

混凝土多孔砖砌体结构恢复力模型研究

研究了轴压比对混凝土多孔砖砌体结构恢复力特性的影响,建立了以恢复力模型的弹塑性阶段和破坏阶段刚度比系数α1和α2考虑轴压比影响的三线型恢复力模型.采用恢复力模型对模型房屋进行了弹塑性地震反应分析,其结果与拟动力试验结果吻合.本研究提出的三线型恢复力模型可以为砌体结构弹塑性分析提供一定的依据和研究思路.