结构的弹塑性位移比及R-μ-T关系的分析

在估计已知强度或延性的现有结构在不同地震动强度下的最大地震弹塑性反应时,弹塑性位移比谱和等延性强度谱是十分准确有效的.通过对342条地震记录进行单自由度体系的弹塑性时程分析,研究了三个特征周期设计分组在不同延性系数下的弹塑性位移比谱特性以及等延性强度谱的特性,通过非线性回归分析建立了等延性位移比谱和等延性强度谱,给出了回归计算公式.研究表明：（1）弹塑性位移比谱在周期为0~1.0 s时谱值随周期的增加急剧下降,下降区间的终点与地震分组有关,之后谱曲线转入平缓,且延性系数对平缓段的曲线影响较小;（2）延性系数μ〉1时,等延性强度谱在周期区间为0-1.0 s时谱值随周期的增加急剧增长,上升区间的终点与地震分组有关,之后谱曲线增长较为平缓,等延性强度谱随延性系数增加而增加;（3）等延性位移比谱和等延性强度谱的回归计算公式能反映延性位移比和折减系数的统计规律,可应用于实际工程.

抗震结构的弹塑性位移谱

通过大量的数值计算 ,对反映单自由度体系弹塑性最大相对位移反应和弹性最大相对位移反应两者相互关系的弹塑性位移比谱进行了研究 ,得出了具有统计意义的弹塑性位移比均值谱 。

双向地震作用下酒店建筑结构层间弹塑性位移计算方法

为使建筑结构层间的弹塑性位移角满足《建筑抗震设计规范》要求,确保酒店建筑结构的稳定性,提出在双向地震作用下酒店建筑结构层间弹塑性位移计算方法.根据酒店建筑结构层间的弹塑性弯曲变形和剪切变形,分析酒店建筑结构层间梁截面的受力情况;基于酒店建筑结构层间钢筋和混凝土架构关系,计算酒店建筑结构层间弹塑性变形;在双向地震作用下,根据结构层间能耗构建酒店建筑结构层间弹塑性位移关系,获得酒店建筑结构层间弹塑性位移.试验结果表明,采用本文方法计算的双向地震作用下的酒店建筑结构层间弹塑性位移结果均符合规范1/100限值要求,能够有效确保酒店建筑结构的稳定性.

弹塑性位移反分析的遗传算法研究

弹塑性位移反分析问题的目标函数具有多个极小值, 用常规的数学优化方法求解该优化问题时,时常出现陷入局部极小而无法继续寻优的状态。为了克服这一缺陷,应用遗传算法原理建立了弹塑性位移反分析的遗传算法,并应用其对所设定的弹塑性问题进行了反演,反演结果的精度达90%以上。

基于能量概念的剪切型多自由度体系弹塑性地震位移反应分析

基于能量概念进行结构动力分析能更清楚的揭示结构抗震性能的本质。介绍了基于能量准则的结构抗震设计概念和有关研究状况。同时根据地震作用下剪切型多自由度结构体系的弹性及弹塑性时程分析结果,研究了能量在楼层间分布的特点,指出了能量集中的现象和原因。并且根据大量分析结果,给出了楼层能量集中的规律及相关因素,并采用等往复振动能量准则建议了能量集中楼层的弹塑性位移计算方法。

考虑场地类别与设计分组的延性需求谱和弹塑性位移反应谱

非线性反应谱是基于性能的抗震设计理论中亟待解决的基础性课题之一。本文将四种场地类别上的641条地震记录,按我国现行抗震规范设计分组的要求分为12组,对大量具有不同屈服强度系数的单自由度体系作了弹塑性时程分析。研究了结构强度水平、周期、场地类别以及设计分组等因素对延性需求的影响。结果表明,在给定屈服强度水平下结构的延性需求强烈地依赖于场地条件、设计分组等因素。对于短周期结构,延性需求随场地土变软而增大,同类场地随设计分组特征周期增大而增大。通过非线性回归分析,建立了与场地类别、设计分组相对应的延性需求谱μ-ξy-T的计算公式。在此公式的基础上,结合现阶段抗震设计规范构建了弹塑性位移反应谱,可用于结构弹塑性位移需求的简化计算,同时讨论了弹塑性位移反应谱的基本特点。

双柱墩弹塑性位移能力简化计算方法

在目前单柱墩延性能力研究的基础上,通过分析动轴力和塑性铰机制对双柱墩弹塑性位移能力的影响,得出双柱墩弹塑性位移能力简化计算方法,并对该简化计算方法进行误差分析.结果表明：双柱墩墩顶简化计算屈服位移较推倒（Pushover）分析的屈服位移略大;当双柱墩轴压比为5％～20％、长细比为5～10时,简化计算破坏位移误差在20％内.随着长细比的增加和轴压比的减小,简化计算墩顶破坏位移小于Pushover分析的破坏位移,因此该简化计算方法的结果是偏安全的.

不均匀剪切型层模型结构基于能量概念的弹塑性地震位移反应分析

采用能量概念能更清楚地揭示结构抗震性能的本质。首先介绍了基于能量概念的结构抗震设计有关研究状况。同时根据地震作用下不均匀剪切型层模型结构的弹性和弹塑性时程分析结果,研究了能量在其楼层间分布的特点,给出了楼层能量集中的规律及相关影响因素。并采用等往复振动能量准则建议了能量集中楼层的弹塑性位移计算方法。

统计意义一致的弹塑性设计位移谱

在统计意义上设计反应谱通常表示多条地震波反应结果的平均,利用等延性强度折减系数谱对弹性设计位移谱进行折减间接建立的弹塑性设计位移谱,在这方面与弹性设计位移谱并不能很好对应.为此基于3类场地各20条地震波的统计分析,研究了利用等延性强度折减系数谱间接建立的弹塑性位移谱与统计平均的弹塑性位移谱的偏差.结果发现前者会导致偏于危险的结果,特别是对软弱场地和位移延性系数大于4时.通过对国内外学者建议的6组等延性强度折减系数谱的比较分析,以精度较高的V id ic等建议的强度折减系数谱为准,并在间接方法中引入与位移延性系数、场地条件及结构周期相关的修正系数,建议了与弹性设计位移谱统计意义一致的弹塑性设计位移谱.

求弹塑性位移谱的一种简化方法

为给目前基于性能的抗震设计新思路中主要用于评估结构弹塑性位移反应的Pushover方法提供目标位移的评估工具 ,文章以现行抗震规范的弹性加速度反应谱为基础 ,应用单自由度体系的最大位移与最大加速度的关系 ,计算出抗震体系的弹性最大位移反应 ,又以 1735条实际地震记录作为输入 ,进行大样本数值分析 ,以此为基础 ,得到单自由度体系弹塑性最大位移与弹性最大位移的比值随体系自振周期的变化规律 ,回归得出体系的弹性与弹塑性最大位移比值谱及其计算公式 。

常延性系数弹塑性位移谱及其应用

采用根据我国现行《建筑抗震设计规范》生成的人工地震波，对单自由度体系进行弹塑性时程分析，讨论了滞回模型、屈服后刚度等对弹塑性位移反应谱的影响。在此基础上，建立了8度设防、Ⅱ类和Ⅲ类场地、设计地震分组为第一组、位移延性系数μ为1～8的单自由度体系最大弹塑性位移与周期的关系，即常延性系数弹塑性位移谱。通过算例，介绍了常延性系数弹塑性位移谱在房屋结构基于位移抗震设计中的应用。

运用Hoek-Brown经验准则分析圆形硐室围岩弹塑性应力和位移

Hoek-Brown经验准则能够较容易地用来估计节理岩体的强度,在岩石工程界已得到广泛的应用和认可。只要用定量指标合理地描述岩体质量,就可确定岩体的强度,因此Hoek-Brown经验准则为通过岩体质量评分评价岩体稳定性架起了一座桥梁,并对需要采取的加固支护措施提出建议。地下硐室开挖后改变了岩体的初始应力状态,围岩应力产生应力重分布现象。当硐室周边围岩应力状态超过岩体弹性极限状态而进入塑性状态时,塑性区内岩体的应力满足极限平衡条件。本文简单回顾了当侧压力系数为1时,圆形硐室围岩的弹性应力和位移,在此基础上以Hoek-Brown经验准则为极限平衡条件,得到圆形硐室轴对称平面应变问题的围岩弹塑性应力和位移的分析解。

框支剪力墙抗震性能及弹塑性位移实用计算方法

针对钢筋混凝土框支剪力墙抗震性能差的缺点,提出采用型钢混凝土框支剪力墙.进行了4榀模型试件拟静力试验,试验结果表明,结构配置型钢后抗震性能得到显著改善.提出了框支剪力墙结构地震反应简化分析模型,将结构简化为由墙单元和框支单元组成的弹簧体系,给出了单元恢复力模型的确定方法.根据简化模型,编制了结构地震反应时程分析程序,并进行参数分析,研究了配置型钢对结构地震反应的影响,给出了型钢混凝土框支剪力墙弹塑性位移的实用计算方法.

黏弹塑性位移反分析的遗传算法研究

将遗传算法应用于地表沉降的黏弹塑性位移反分析研究中,采用遗传算法与FLAC-3D数值软件相结合的手段,研制黏弹塑性位移反分析程序。对该程序的测试结果表明,用遗传算法这一模拟生物进化的方法,进行地表沉降的黏弹塑性位移反分析,可以同时反演栖霞灰岩的Kelvin黏滞系数、栖霞灰岩的Maxwell剪切模量、栖霞灰岩的Maxwell黏滞系数、砂岩的Maxwell剪切模量、砂岩的Maxwell黏滞系数5个参数,反演精度较高。

地震动特性对隔震结构弹塑性位移反应谱的影响研究

根据特定震源机制、震级、断层距和场地条件选取69条地震动记录并进行分组,利用Nspectra软件计算隔震结构的弹塑性位移反应谱,分析断层距、场地条件、震级、阻尼比对弹塑性位移谱的影响,探讨隔震层的力学参数对地震能量耗散的影响。研究结果表明:相较于远场,处于近场的隔震结构最为不利,隔震层位移谱值受场地条件、地震加速度和速度大小影响较大;随着断层距的增大,位移谱值衰减较快,且在软土场地中隔震层的位移谱值衰减幅度大于硬土场地;地震震级大小对位移谱形状的影响不明显,但能够使隔震层的位移谱值产生整体缩放效应;阻尼比在小于0.4的范围内,隔震层在不同地震动特性作用下位移谱值差别较大,但在大于0.4以后,位移谱值及谱形基本趋于一致;屈服力较小(恢复力/重力小于等于1)的隔震层随自振周期增大其耗能性能更加突出。

基于弹塑性谱位移的钢筋混凝土框架概率地震需求分析

地震动参数的选择是影响概率地震需求分析中输入地震动的选择和调整以及分析结果可靠性的重要因素。开展概率地震需求分析时,常采用的地震动参数主要有峰值加速度和对应于结构基本周期的加速度反应谱值。但是,一方面,结构响应与地震动峰值加速度的相关性较差。另一方面,对应于结构基本周期的加速度反应谱值不能体现结构基本周期之外的地震动频率成分对结构地震反应的影响。以弹塑性谱位移作为地震动参数开展RC框架结构的概率地震需求分析研究。基于模态Pushover分析提出了弹塑性谱位移的计算方法;借助云图法和改进的增量动力法开展典型框架结构的概率地震需求分析,基于回归拟合及残差分析研究了弹塑性谱位移的充分有效性,并与弹性谱位移进行了比较。研究表明:弹塑性谱位移能够反映大于结构基本周期的地震动频率成分对结构弹塑性地震反应的影响,改善了弹性谱位移仅反映单一地震动频率成分对结构反应影响的不足,可以较合理地揭示由于结构软化导致自振周期延长后地震动的破坏作用。

屈曲约束支撑半刚性连接框架弹塑性地震位移简化计算

研究屈曲约束支撑半刚性连接框架弹塑性位移计算方法,为这种结构抗震设计提供依据。推导了屈曲约束支撑半刚性连接框架结构侧移刚度计算方法,通过计算屈曲约束支撑和半刚性连接在罕遇地震作用下的有效阻尼比,修正弹性设计反应谱,再利用修正后的设计反应谱进行结构弹塑性层间位移简化计算。通过与弹塑性时程分析对提出的计算方法进行验证。基于有效阻尼比的思想给出的弹塑性位移的简化计算方法可进行屈曲约束支撑半刚性连接框架罕遇地震下的抗震设计。

弹塑性位移谱法的振动台模型试验验证

弹塑性位移谱法求解结构在指定强度地面运动作用下的位移需求是一种简便合理的方法。本文将弹塑性位移谱法就具体地震波计算的楼层位移需求、层间位移角需求与一比例为1/10的12层钢筋混凝土模型框架振动台试验结果作了比较。设计的12层钢筋混凝土模型框架结构在振动台上经历了7种强度等级地震波的作用,输入峰值加速度依次为:0.090g、0.258g、0.388g、0.517g、0.646g、0.775g和0.904g。求出了弹塑性位移谱法计算的楼层位移和层间位移角需求与振动台试验结果的比值,研究了二者比值的均值及方差沿楼层的分布情况。结果表明:弹塑性位移谱法的计算结果与振动台得到的位移需求值吻合较好,在基于性能的抗震设计中具有较好的应用前景。

双向地震激励的标准化弹塑性位移反应谱

针对实际地震动作用的多维性和结构非线性反应的空间耦合特点,建立了双向地震激励的单质点双自由度模型,假定此模型的恢复力关系符合二维屈服面函数。按硬、中、软土场地分类共选择89组双向地震动记录作为系统的激励,建立了统计平均的标准化弹塑性位移反应谱。分析了场地类别、延性系数、两主轴方向周期比对标准化弹塑性位移谱的影响。

基于能量原理的钢筋混凝土框架结构层间弹塑性位移求解

本文按照我国现行《建筑抗震设计规范》设计了三个层数分别为4、7和10层的钢筋混凝土框架结构。利用能量法对各框架结构按等效单自由度体系计算了其滞回输入能;利用pushover方法分析了钢筋混凝土框架结构的层间能量分布规律,通过与非线性动力时程分析结果进行比较,证明该法是可行的;利用文献[1]中楼层弹塑性变形耗能与弹塑性层间位移的关系求出各框架结构的层间弹塑性位移,并与现行《建筑抗震设计规范》中简化计算方法的计算结果进行了对比。