考虑SSI效应的山地掉层框架-摇摆墙结构的地震反应特性分析

掉层框架结构存在严重的侧向刚度不规则和楼层承载力突变以及上接地层变形集中的问题,为改善山地掉层框架结构的层屈服破坏模式,该文对其附加底部铰接的摇摆墙,以期控制结构的屈服机制,以山地掉层框架-摇摆墙结构体系为研究对象,探讨SSI(Soil Structure Interaction)效应对山地掉层框架-摇摆墙结构抗震性能的影响规律。结果表明,不同地基条件以及不同摇摆墙刚度比的掉层框架-摇摆墙结构的动力响应特性不同,SSI效应对结构的上接地侧接地层及其上层的影响最大,加重了山地掉层框架结构因竖向刚度不均所导致的上接地层的层屈服机制。设置摇摆墙结构在考虑SSI效应时仍发挥优良的控制上接地侧变形均匀化的效果,SSI效应随摇摆墙布置位置和摇摆墙刚度比的变化而变化。SSI效应会改变掉层框架结构的滞回耗能模式,布置摇摆墙后,考虑SSI效应的山地掉层框架-摇摆墙结构薄弱层的滞回耗能减小,各层滞回耗能更加均匀,体现了摇摆墙控制整体变形的能力。

非平稳随机地震激励下多层框架-摇摆墙结构的响应分析

框架-摇摆墙是一种可有效提高建筑抗震性和韧性的组合自复位结构,为充分了解其在地震下的随机响应特性,构建多自由度框架-摇摆墙结构的简化非线性方程,并利用等效线性化,基于响应的伪谐波行为假设,构建含时变参数的等效线性动力方程;基于随机平均的原理,得出控制响应幅值概率密度函数(PDF)的时间演变形式的福克-普朗克-科尔莫哥洛夫(FPK)方程,最终得出随机响应时间相关方差的一阶微分方程;并以某教学楼一榀框架为样本构建算例模型进行验证。结果表明:近似解析方法具有优异的精确度,在保证随机响应时间相关方差准确性的前提下,相对于传统的蒙特卡罗模拟(MCS)方法可提高分析的效率;在可分离形式和不可分离形式的非平稳地震动功率谱模型的结果中,随机响应方差曲线趋势与随机地震激励的形式相关,且在分段式调制非平稳谱作用下其分段点表现出很明显的不平滑现象;不同类型的随机地震激励扰动下的结果证明了此方法优异的适用性。

增层框架-摇摆墙体系抗震性能研究

目的基于既有建筑的结构无法满足使用需求现状,通过质量调节及变形模式控制实现结构自振周期延长与损伤可控。方法提出增层框架-摇摆墙体系,对该结构进行理论分析,研究增层对整体结构地震效应的影响机理;利用SAP2000平台建立五个有限元模型,基于规范反应谱开展参数敏感性、静力弹塑性和动力弹塑性分析;并在此基础上,提出摇摆墙简化力学模型。结果增层的质量及高度对整体结构地震作用影响显著;与原框架相比,增层后结构基本自振周期最大延长31.7%,最大弹塑性极限位移响应降低11.5%,最大位移角响应降低20.2%,结构变形不均匀性降低22.0%;与框架-摇摆墙相比,增层后摇摆墙弯矩在弹塑性极限状态下降低33.9%。结论合理设置增层框架-摇摆墙可以小幅降低结构整体地震作用,减小结构地震响应,对结构变形模式可实现有效控制;所建立的摇摆墙简化力学模型可合理反应地震作用下墙体弯矩分布,并使设计偏于安全。

基于分布参数模型的摇摆墙-框架结构协同性能分析

为了研究自复位摇摆墙-框架(rocking wall-moment frame,RWMF)结构的协同工作性能,利用所提出的分布参数模型对自复位RWMF结构的协同工作原理与基本影响规律进行研究,建立并求解了完整的静力和动力方程;得到RWMF结构的侧移、内力和各阶动态响应的闭合解,通过参数分析研究框架与摇摆墙(rocking wall,RW)之间的刚度特征值λ和RW底部旋转约束R_(f)对协同性能的影响,并采用层间位移集中系数(inter-story drift concentration factor,DCF)量化RW与框架之间的协同性能。结果表明:RW的设计应满足λ<10,否则,RW对协同性能的影响将微乎其微;当λ值适中时,RW底部约束可以增进协同作用,R_(f)>5后,其约束的继续增大不会再增进RW与框架间的协同效果;当λ和R_(f)取1≤λ≤5∩0.1<R_(f)≤10时,自复位RWMF结构可以在分布均匀性和减小主体框架损伤之间实现平衡,达到最优的协同性能。

框架-摇摆墙结构损伤后受力性能分析

基于已有的离散-连续参数模型,对损伤后框架-摇摆墙结构的受力性能进行了研究。假定损伤只发生在框架结构上,没有实现“强柱弱梁”的损伤方式,损伤以柱端产生塑性铰的形式出现。研究结果表明:相比未损伤前,损伤后结构的侧向变形有一定的增加,结构最大内力有增有减,二者数值大小的变化与产生塑性铰楼层位置和塑性铰的形式有关。对于框架-摇摆墙结构,有目的地设置薄弱层,对降低结构内力,使层间相对变形趋于均匀是有利的。

山地掉层框架-摇摆墙结构抗震性能研究

竖向刚度不均匀是山地掉层框架结构的突出特点,其在地震作用下的动力反应特性与普通框架结构存在较大的差异,山地掉层框架结构在地震中易在上接地层出现层屈服破坏机制。为改善该类结构的抗震性能,在山地掉层框架结构外部附加底部铰接、具有一定转动能力的摇摆墙,形成山地掉层框架-摇摆墙结构体系。对3个总层数为七层的掉不同层不同跨的山地掉层框架摇摆墙结构进行动力弹塑性分析结果表明,附加摇摆墙的山地掉层框架结构的基本周期较原结构的相差不大。摇摆墙设置在不同位置的山地掉层框架摇摆墙结构动力反应特性不同。摇摆墙的加入能够均匀结构各层层间变形,有效改善山地掉层框架结构的抗震性能,可避免原薄弱层上接地层的破坏集中现象,实现了整体耗能机制。

考虑SSI效应的框架-摇摆墙结构响应数值计算研究

采用理论模型计算了考虑土-结构相互作用(SSI)效应的框架-摇摆墙结构的地震响应。所提出的模型可以在结构初步设计完成后,进行结构响应及参数设定的分析验证。根据所提出的理论模型,对固定地基的框架结构(RF)、考虑SSI效应的框架结构(SF)、固定地基的框架-摇摆墙结构(RW)以及考虑SSI效应的框架-摇摆墙结构(SW)四种模型进行了时域分析,并考虑了5种不同的土性。结果表明,SSI效应会增大框架-摇摆墙结构的响应,框架-摇摆墙结构对土体条件变化的敏感度比框架结构更高。因此,在框架-摇摆墙结构的抗震设计中,需要考虑SSI效应。如果不能准确地确定地基特性,可能会导致对响应的错误评估。

框架-摇摆墙结构P-△效应分析

文中基于分布参数模型以及框架-剪力墙结构增大系数法,提出了框架-摇摆墙结构P-△效应的计算方法。可以通过查表的方式快速、准确地计算P-△效应对结构反应的影响。文中通过案例说明方法的可行性与实用性。文中研究成果可为框架-摇摆墙结构的初步设计提供理论借鉴。

框架-分布摇摆芯筒-核心筒结构体系力学模型及耗能减震性能分析

为了提高传统框架-核心筒(frame core tube, FCT)结构的经济性,提出框架-分布芯筒-核心筒(frame-distributed tube-core tube, FDCT)新型高层结构体系,用以减小传统筒体围合面积。进而提出框架-分布摇摆芯筒-核心筒(frame-distributed rocking tube-core tube, FDRCT)新型高层结构体系,改善FDCT因刚度削弱导致的抗震能力下降。根据FCT结构、FDCT结构和FDRCT结构的简化分析模型,基于Lagrange方程建立三种结构的动力方程。通过分析地震下结构的时程响应,针对分布摇摆芯筒的质量进行相关参数分析,证明附加摇摆体系的FDRCT结构具备优良的耗能减震性能。对三种结构分别进行了不同场地条件以及不同类型长周期地震波下动力时程分析,结果表明FDRCT结构在不同类型地震波下均有耗能减震效果,且在长周期地震波下更为优越。对三种结构的性能-利润总值进行评估,结果表明在不同类型地震波下FDRCT结构均可实现既能提升结构的经济性,也能保证结构在地震下的安全性能。

框架-摇摆墙结构的刚度比对框架结构抗震性能的影响

为研究框架-摇摆墙结构的刚度比对框架结构抗震性能的影响,通过弹塑性有限元软件SNAP建立不同平均层剪切刚度的框架结构,并增设不同刚度比的摇摆墙进行分析比较。结果表明:随着框架-摇摆墙刚度比的增大,结构的层间位移角有不同程度的减小,且层间位移角沿高度方向的分布趋于均匀;原框架结构的平均层剪切刚度越小,框架-摇摆墙刚度比变化的影响越明显;刚度比增大到2.0%时,对结构屈服机制产生影响;框架结构平均层剪切刚度越小,其达到屈服所需的框架-摇摆墙刚度比越大。

框架-摇摆墙结构阻尼优化设计方法研究

摇摆墙体与主体框架之间存在较大的竖向变形,可于此变形集中部位增设耗能构件,实现保护主体结构的基本损伤机制。提出附加阻尼的框架-摇摆墙结构,并基于等效线性化理论初步计算结构仅附加单一类型阻尼器的阻尼置放量,而后通过定义目标函数,确定可使目标函数最小的同时附加粘滞阻尼与金属阻尼的阻尼器布置方式,得到结论如下:1于弯剪型结构,当仅考虑结构加速度控制时,可沿结构总高布置粘滞阻尼器,而需综合考虑结构楼层位移、加速度时及层间位移角时,可于结构2/3处下部安装金属阻尼器,与其上部1/3处安装粘滞阻尼器;2于剪切型结构,当仅考虑结构层间位移角时,可于结构楼层1/2处下部安装金属阻尼器,与其上部1/2处安装粘滞阻尼器,而需综合考虑结构楼层位移、加速度及层间位移角时,则可于结构1/3处下部安装金属阻尼器,与其上部2/3处安装粘滞阻尼器。

基于履带式阻尼器的框架-摇摆墙耗能结构抗震性能研究

介绍了基于履带式阻尼器的框架-摇摆墙耗能结构及其抗震性能的研究分析.框架-摇摆墙结构能改善结构的变形机制,提高结构抗震性能,缺点是削弱了结构刚度,使各层位移加大.而履带式阻尼器构造简单、安装方便、价格低廉,且能在2个方向上帮助结构耗能,帮助结构提升抗震性能.通过对框架剪力墙结构、框架-摇摆墙结构及基于履带式阻尼器的框架-摇摆墙耗能结构进行静力非线性推覆分析及动力非线性时程分析,对比研究3种结构的抗震性能.结果表明:框架-摇摆墙结构较框架剪力墙结构层间变形趋于一致,结构损伤趋于均匀,属整体破坏机制,相比框架剪力墙结构更加符合规范要求的"强柱弱梁""强剪弱弯"的设计原则;而履带式阻尼器可有效降低框架-摇摆墙结构的层位移及层间位移角,基于履带式阻尼器的框架-摇摆墙结构在承受地震荷载时层位移小,层间位移变化均匀,抗震性能更加优越.

带墙脚装置的框架-摇摆墙结构模型研究

为研究带墙脚装置框架-摇摆墙结构性能并分析其设计要点,提出一种分布参数模型以模拟该结构在地震荷载下的内力和变形情况,使用OpenSees对一5层框架-摇摆墙结构进行建模并对比了分布参数模型的相应结果,验证了分布参数模型的有效性,使用模型对带墙脚装置的框架-摇摆墙结构进行参数分析。结果表明:在耗能钢筋屈服前较大的墙体刚度会使结构变形偏离剪切型,耗能钢筋屈服后墙体仍能调节结构变形的均匀程度,墙脚装置则对结构归一化后的变形影响较低。墙脚装置的相对长度会影响摇摆开始所需的荷载,相对刚度则与摇摆开始所需荷载无关,整体上对摇摆影响不明显。墙脚装置的相对长度和相对刚度宜分别限制在0.1至0.3和0.05至0.15之间,以在摇摆的全过程中提供更高的恢复力。

摇摆墙-框架体系的抗震损伤机制控制研究

合理有效的损伤机制控制是提高建筑结构抗震性能的重要措施。本文在总结现有各种抗震结构体系损伤机制的基础上,研究了摇摆墙-框架结构体系的损伤机制控制原理与控制效果,给出了摇摆墙刚度的确定方法,比较了摇摆墙-框架结构体系与传统的延性框架结构体系、框架-剪力墙结构体系抗震性能的差别,指出了摇摆墙-框架结构体系的优越性。通过对一个典型的多层摇摆墙-框架结构的动力弹塑性分析,验证了所建议的摇摆墙刚度计算公式的适用性和摇摆墙-框架结构体系在结构损伤机制控制方面的有效性。

深圳京基东滨时代大厦超限高层塔楼结构设计

深圳京基东滨时代大厦塔楼为框架-核心筒结构,结构高度194.35m,属于超B级高度的超限高层建筑,四角及南北两侧均设有L形墙或一字形墙与框架梁平面外相接。为满足建筑功能需求,2层取消了大量楼板和外框架与核心筒相连的框架梁,形成跃层柱。41层东西两侧外框柱均往内收进,需设置托柱转换梁。以上难点增加了结构设计难度。采用性能化设计,有针对性地对关键部位采取相应的加强措施,并对特殊部位进行专项分析,如L形墙或一字形墙等特殊墙体、跃层柱、托柱转换梁等。通过弹塑性动力时程分析考察整体结构的抗震性能。计算结果表明:该结构抗震性能均能达到设计的预期目标。

某非完整的底部2层框架—抗震墙砖房结构的地震响应分析

在长期从事建筑工程的鉴定、改造与加固工作中，发现四川省部分抗震设防地区城镇临街的旧建筑中存在一种建于20世纪70—80年代较为普遍的特殊建筑结构形式——局部底层、局部底部2层混合底部框架—抗震墙砖房结构形式（文中简称为非完整的底部2层框架-抗震墙砖房结构）。为了研究该类房屋的抗震性能，采用通用大型有限元软件-ANSYS8．0，对该类结构的1个实际工程的地震响应进行计算分析，依据该实体结构的地震响应分析结果，指出该结构的薄弱部位以及计算应采用的模型和计算方法，为同类房屋的抗震加固和加固计算提供参考。

框架摇摆墙结构受力性能研究

以某六层框架结构作为分析对象,设置不同刚度的摇摆墙,研究加入摇摆墙前后以及摇摆墙刚度大小对结构内力分布及变化规律的影响。分析结果表明:当框架结构层间刚度不均匀时,对摇摆墙的内力分布和结构受力会产生较大的影响,摇摆墙的剪力、弯矩均随地震强度和刚度比的增加而增加,摇摆墙的加入减小了框架部分的地震作用,达到防止出现薄弱层的作用。

框架-密肋耗能复合墙结构与框架填充墙结构抗震性能的对比分析

用密肋耗能复合墙取代传统的砖墙作为框架结构中的填充墙,形成框架-密肋耗能复合墙结构.通过建立简化的刚架-整体斜压杆模型,运用静力弹塑性分析方法对框架-耗能复合墙结构与框架填充墙结构在周期、层间位移角、局部变形等几方面进行对比分析.计算结果表明,耗能复合墙通过优化设计即可调整抗侧刚度并能有效耗散地震能量,在中高地震烈度区以密肋耗能复合墙代替砖填充墙后,结构的抗震性能明显优于普通框架-砖填充墙结构.

底部框架-抗震墙结构刚度比调整方法研究

在建筑设计中,临街商业住宅、办公楼等需要在首层设置宽敞的大空间结构,而在商店、饭店、邮局、旅馆、银行等一些公共建筑上也因为使用功能上的要求,需要在底层设置门厅、食堂会议室等,因此现实生活中我们采用底层框架-抗震墙结构形式。此类结构在抗震理论上讲是一种不合理的结构形式,但限于我国当今的经济发展水平,目前还无法取消,因此在我国广大中西部地区的建筑中仍普遍采用。本文以河南省开封市开封仁和保障性居住小区3#地块52#楼作为工程背景,基于已有的理论设计成果及工程现场返回的实测数据,作出底框计算总结出底部框架-抗震墙结构的层刚比调整的设计方法。

框架摇摆墙结构研究综述

传统的混凝土框架结构在地震中往往出现不可修复的层屈服破坏模式,不仅带来巨大损失,还造成了极大的资源浪费,而框架摇摆墙结构中的摇摆墙的作用就是使结构各层间变形趋于一致,呈现出整体破坏模式,其通过将基础与摇摆墙墙底之间的约束放松,使结构本身在地震中可以进行摇摆来耗散地震能量,并通过自重、预应力或其他方式进行复位,将建筑物的抗震性能提高。文章首先回顾了摇摆结构的发展历程,然后对框架摇摆墙结构的基本原理进行了详细介绍,并列出一项将摇摆墙运用到实际工程加固中的案例,并指出从结构体系的角度入手是未来结构优化设计的主要方向。