层间弯剪偏心结构精准模型快速建立方法及多维减震应用

传统层间剪切模型与建筑结构真实受力状态不符,不能精准反映实际多维偏心结构的动力响应,工程可行性较低。目前的弯剪型简化模型建立方法计算效率偏低且无法直接指导三维偏心结构的建模。针对上述不足,根据结构力学中柔度法的基本原理提出一种精准的快速建立层间弯剪模型的方法。在此基础上,考虑结构的偏心对结构动力响应的影响,建立三维弯剪偏心模型,并通过多维时程分析对比验证在双向及扭转地震波下该简化模型的动力响应相较于有限元模型的差异性。结果表明,基于柔度法建立的三维弯剪偏心简化模型具有建模精度高和计算效率高的优点,并可以准确反映真实结构在多维地震作用下的动力响应。在考虑实际偏心后优化布置调谐阻尼器可充分发挥减震性能。

基于弯剪梁模型和Von Karman风速谱的高层建筑风振系数实用算法

为使风振系数计算中采用的振型函数更符合高层建筑振型特点且易于计算,采用基于弯剪梁模型的高层建筑基本振型简化算式,同时采用Von Karman与高度有关的风速谱模型和Davenport与频率有关的空间相关性模型,建立高层建筑风振系数计算的实用算式,并通过算例与我国现行荷载规范中的风振系数算式进行比较。结果表明,该方法考虑了不同高层建筑振型的特点,既提高了计算精度,简单实用,又便于与国际主流荷载规范接轨。

弯剪型模型下弹性贮液结构的自振特性分析

贮液结构主要用于工业企业贮存清水、污水、石油和化学液体等。为了计算这类结构的地震响应,首先必须知道结构的自振频率和相应的振型。因此,针对无液贮液结构,考虑弯曲变形和剪切变形,推导了振型和频率方程。为方便工程应用,利用MATLAB软件,得到了前三阶振型的计算图表,并对不同高度不同变形理论的自振特性进行了分析。通过数值算例表明了文中结论的正确性,从而为这类结构的自振和地震响应分析奠定了基础。

钢筋混凝土桥墩弯剪数值分析模型

基于修正的压力场理论MCFT(The Modified Compression Field Theory)和纤维单元模型建立了钢筋混凝土桥墩的弯剪数值分析模型,以MCFT理论确定桥墩的剪切力-剪切位移关系,并与考虑桥墩弯曲变形的纤维单元模型组合,共同考虑桥墩的弯-剪-轴力耦合作用。通过与六个弯剪破坏控制的圆形截面钢筋混凝土桥墩拟静力试验结果的对比,对分析模型进行了验证。主要认识结论为基于MCFT理论可准确地计算弯剪破坏桥墩的屈服荷载、极限荷载和弹性阶段剪切刚度,剪切开裂是引起钢筋混凝土构件剪切力-剪切位移关系刚度突变的主要因素,而弯曲开裂与纵筋屈服对刚度的影响较小;分析模型对弯剪破坏桥墩的滞回曲线、弯曲与剪切变形成分均进行了较为准确的模拟分析。

高层框架动力分析刚度矩阵的弯剪层模型

多层框架结构侧向变形主要为层间剪切变形,其刚度矩阵常采用层间剪切模型;高层框架结构,由于框架梁对框架柱约束作用相对较弱,其侧向变形常包含有层间剪切和弯曲两种成分,因此刚度矩阵可采用层间弯剪模型.本文根据高层框架结构变形特点,针对高层框架结构动力分析的刚度矩阵,提出了一种比较简单实用的弯剪层模型.

弯剪型层模型弹塑性动力分析方法的研究

主要对弯剪型层模型弹塑性动力分析方法进行了探讨。分析了结构运动方程,并采用缩聚法建立结构总侧移刚度。

基于弯剪型结构简化计算模型和物理随机地震动模型的地震易损性分析

针对区域建筑的地震易损性分析,提出了能够反映弯剪耦合效应的结构简化计算模型。同时,考虑地震动随机性的影响,建立了基于物理随机地震动模型的地震易损性分析方法。研究结果表明:本文提出的结构简化计算模型具有模型参数少、计算速度快、能够准确反映弯剪耦合响应的特点。同时,基于物理随机地震动模型,结合概率密度演化理论开展建筑结构的地震易损性分析,相比传统方法更能精细和全面地反映地震动随机性对建筑结构损伤特征的影响。这一工作为区域建筑的地震易损性分析提供了新思路。

评价路面接缝效能公式对剪弯模型的近似性

本文评价刚性路面接缝传力效能分析中两个重要公式δＬ＋δＵ＝δＥ、σＬ＋σＵ＝σＥ对剪弯模型的近似性。用有限元程序对线弹性地基剪率模型板进行计算与近似估计。结果表明，上面公式对线弹性地基的剪弯模型可以作精确式使用。本文为以上两式今后在路面工程中的广泛应用提供了竖实的理论基础。

层间弯剪型高层结构的弹塑性地震反应分析

根据层间弯剪型力学模型,运用刚度矩阵缩聚法建立总侧移刚度矩阵,采用雅可比法求解结构动力特性,选用退化双线型滞回曲线作为层间恢复力模型,建立了高层建筑结构的弹塑性地震反应时程分析的有关公式和计算程序.通过算例的计算结果对比,证明这种计算结果与其他计算结果符合较好.

适用于区域震害模拟的混凝土高层结构损伤预测方法

城市区域高层结构的地震损伤模拟有着重要的意义。考虑到当前适用于区域高层结构地震损伤预测的研究较少,提出了一套适用于区域震害模拟的高层结构地震损伤预测方法。该方法以弹塑性弯剪模型时程分析得到的结构响应结果为基础,是一套基于构件损伤的结构损伤预测方法。本方法将高层结构中的抗侧力构件分为层间位移角敏感型构件和曲率敏感型构件。对于层间位移角敏感的框架以及连梁构件,分别给出了基于位移限值的损伤预测方法;对于曲率敏感的剪力墙墙肢构件,提出了基于构件能力曲线关键点的损伤预测方法。为了验证所提的损伤预测模型,对5栋高层结构开展了对比分析。将提出的方法与精细有限元模型进行了对比,结果表明所提区域高层结构损伤预测方法能较好地预测高层结构中各构件的损伤程度。最后对北京CBD高层区域进行了模拟,进一步展示了所提方法的效果。

串联隔震体系水平刚度的参数研究

考虑串联隔震体系中叠层橡胶支座和钢筋混凝土柱相互作用,用弯剪模型进行分析,用直接积分法推导了在压剪作用下串联隔震体系中叠层橡胶支座和钢筋混凝土柱及整体的水平刚度方程,提出了串联隔震体系刚度的简化方程,并与Kelly提出的公式进行了对比,主要分析了典型参数高度比κ和轴力影响因数σR对于构件自身及整体水平刚度的影响,结果表明随着典型参数的增大水平刚度降低,整体简化方程与整体精确方程的值在一定的范围内误差较小,满足工程实际要求。

基于弯-剪模型考虑SSI效应的高层结构地震反应的简化分析方法

鉴于考虑土结相互作用(SSI)的高层结构有限元分析的复杂性,在Miranda提出的弯-剪连续简化模型的基础上进行拓展,使其能够考虑SSI效应的影响。采用子结构分析法建立了考虑SSI效应的高层结构地震反应的控制方程,并认为在弹性范围内,土结相互作用并不影响基础上部结构的振型,对上部结构的地震反应进行解耦运算。通过ABAQUS有限元软件建立了群桩基础上的12层平面框架模型,并采用MATLAB建立相应的数值模型,分析结果表明,改进后的Miranda模型具有一定的精度,在误差允许范围内能够简单有效地计算高层结构考虑SSI效应的地震动反应,具有工程适用价值。

底框结构抗震分析规范规定中的若干讨论

为了更合理地进行底部框架结构的抗震分析,用ANSYS等分析了在水平地震作用下的底框结构,论述了规范对该类结构有关抗震分析计算模型、刚度计算、地震内力计算等存在的问题,给出了计算框架层折算刚度的方法及应该采用层弯剪型整体计算模型分析地震作用等建议,初步对比计算表明,用本文建议方法计算更符合ANSYS等的分析结果.

高层建筑结构减震分析的静动力实用分析法及其应用

以四川成都某高层剪力墙结构为工程背景,采用三维空间模型的静力弹塑性分析方法、弯剪型层模型的非线性时程分析方法相结合的静动力分析法,对该结构进行了粘滞阻尼消能减震分析。根据该结构的三维空间静力弹塑性分析,得到了该结构的层间恢复力曲线;在此基础上,建立了该结构的弯剪型层模型,进行了非线性时程分析,并研究了非线性粘滞流体阻尼器对高层剪力墙结构地震响应的振动控制效果。结果表明,采用静动力分析法可以评估剪力墙结构的整体弹塑性抗震性能,为工程结构设计提供参考,为类似结构提供借鉴。

钢筋混凝土剪力墙滞回分析模型比较分析

分别基于三维实体单元模型、纤维单元模型、弯剪分析模型和构件恢复力模型,对2个钢筋混凝土剪力墙试件进行了滞回性能的模拟分析。考虑了试件的弯曲与剪切破坏形态,并将各模型模拟得到的剪力墙滞回曲线与试验结果进行了对比。结果表明,三维实体单元模型模拟得到的滞回曲线在达到极限荷载前与试验结果吻合良好;纤维单元模型可有效模拟弯曲破坏的剪力墙试件,但对剪切破坏的剪力墙试件模拟效果较差;弯剪分析模型和构件恢复力模型可较好地模拟分析弯曲或剪切破坏剪力墙试件的滞回性能。研究可为钢筋混凝土剪力墙结构的抗震分析和设计提供参考。

采用城市动力弹塑性分析方法预测唐山市区建筑震害

城市区域建筑震害预测是城市防震减灾工作的重要决策基础。为实现更加合理、细致、直观的城市区域震害预测,本文采用了城市动力弹塑性时程分析方法预测了唐山市23万多栋建筑的震害。分别采用多自由度剪切模型和弯剪耦合模型快速建立中低层和高层建筑的分析模型,给出了每栋建筑不同楼层的震害结果以及震害过程三维可视化展示,并且对比了3种地震动衰减关系的预测结果,对最为合理的椭圆形衰减关系的结果进行了详细的分析。结果表明唐山市当前建筑抗倒塌能力相比1976年唐山大地震时有了显著提高,但非设防的老旧房屋依然破坏严重,城市抗震"韧性"有待提高。本文研究为大规模的城市区域建筑震害预测提供了重要方法和应用案例。

适用于城市高层建筑群的震害预测模型研究

高层建筑是城市建筑的重要组成部分,现有建筑震害预测模型难以满足城市区域高层建筑群震害分析的要求。该文提出了一套非线性多自由度弯剪耦合模型(NMFS)以及其参数标定方法。该模型:1)能模拟高层建筑显著的弯剪耦合变形行为。与传统的剪切层模型对比,该模型能准确的模拟高层建筑的层间位移角包络,其结果与精细有限元模型的结果非常接近;2)具有非常高的计算效率。与精细有限元模型对比,该模型的计算加速比超过60000倍;3)参数标定简单。仅需要借助于少量的建筑属性信息(结构高度、建设年代、设计信息和结构类型)就能生成整个模型的弹塑性参数;4)能输出各层时程响应以及层间位移角情况,使未来基于工程需求参数(EDP)的区域高层建筑经济损失预测成为了可能。论文针对一栋典型高层结构详细展示了模型的建立与标定流程,并对标定参数的准确性进行了校验。最后对北京CBD地区高层建筑群进行了震害模拟,验证了该方法在城市区域中应用的可行性。该文的成果期望为未来区域高层建筑的地震损失预测提供参考。

特征参数对高速铁路桥墩抗剪性能的影响研究

为了研究特征参数对高铁桥墩抗剪性能的影响特征及规律,以PEER数据库中墩柱为原型,基于OpenSEES平台分别建立了考虑弯剪耦合效应和弹性剪切效应的精细化墩柱模型.经对比验证发现:对于可能发生脆性破坏的墩柱,墩柱的弯剪耦合效应对模拟结果有决定性影响.以京沪高铁某连续梁桥桥墩为对象,建立考虑弯剪耦合效应的精细化分析模型,分析了特征参数对高铁桥墩抗剪性能的影响,结果表明:纵筋率对高铁桥墩抗剪承载力的影响最大,剪跨比次之,轴压比的影响最小;纵筋率的增大使桥墩抗剪承载力最大增加了292%,延性水平降低;随着轴压比的提高,桥墩抗剪承载力有所增大,最高增幅为50%;增大剪跨比可显著提高桥墩延性,但会使抗剪承载力显著降低.

高层剪力墙结构减震设计的静动力分析法

采用三维空间模型的静力弹塑性分析方法、弯剪型层模型的非线性时程分析方法相结合的静动力分析法,对江苏宿迁某19层剪力墙结构进行了黏滞阻尼消能减震分析。首先对该结构进行了三维空间静力弹塑性分析,得到了该结构的层间恢复力曲线;在此基础上,建立了该结构的弯剪型层模型,进行了非线性时程分析,并研究了非线性黏滞流体阻尼器对高层剪力墙结构地震响应的振动控制。结果表明:采用静动力分析法可以评估剪力墙结构的弹塑性抗震性能,为工程结构设计提供参考,为类似结构提供借鉴。

区域建筑震害模拟方法分析对比

地震灾害是我国城市安全的重要威胁,科学合理的城市区域建筑震害模拟对城市防震减灾的规划和应急预案的制定具有重要的参考意义。该文简单介绍了4种区域建筑震害分析方法(易损性矩阵方法、HAZUS方法、多层集中质量剪切(MCS)模型、多自由度(MDOF)剪切/弯剪模型),从典型建筑和具体区域算例的角度,对比了4种方法的预测结果,表明:1)MDOF剪切/弯剪模型对中低层建筑采用了基于中国建筑的参数标定,对于高层框剪结构考虑了弯曲变形,震害预测结果具有最佳的准确性。因此,对于中国城市区域建筑的震害预测,宜采用MDOF剪切/弯剪模型。2)相对于易损性矩阵方法,其他三种方法能更好地考虑目标区域建筑特异性。3)由于MCS模型采用HAZUS参数库进行参数标定,因此二者给出的震害结果大体相近。但MCS模型相对HAZUS方法,能更好地体现层数对结构抗侧特性(骨架线)的影响。该文的分析对比结果,可为区域震害预测研究提供参考。