高层混凝土基础隔震结构的损伤与耗能评价

针对高层混凝土框架和框架剪力墙基础隔震结构,考虑水平双分量记录的4种不同输入方法(在水平面内按原地震记录最大幅值对应方向重新分解获得新的双分量记录,地震输入时将此两记录各自幅值较大分量分别对应结构较柔及较强方向),展开弹塑性时程分析对比,进行损伤及耗能评价。建立适用性更广的综合损伤指标,并建议以周期延长系数作为评价隔震效果的指标。研究表明:地震记录不同分解下的输入对能量反应影响不大,对损伤结果有一定影响;输入分解得到幅值最大的分量时结构损伤不一定最严重、耗能也不一定最大。框剪结构隔震效果较好,但滞回耗能在楼层分布上底层耗能突出,而框架结构滞回耗能沿楼层基本呈梯形分布特征。结构能量反应的时程变化特性主要受输入地震记录控制,与Arias强度曲线接近。

典型宋式斗栱滞回耗能特性及其简化滞回模型研究

合理可靠的斗栱数值模型是研究其滞回耗能特性的基础。通过对27个、4种典型宋式斗栱试验数据进行了对比分析,研究了不同形式斗栱的滞回耗能特性及其关键影响因素。在此基础上,提出了一种可反映不同形式斗栱滞回耗能特征的简化滞回模型,建议了关键滞回耗能参数的取值方法。结果表明:柱头铺作与补间铺作均呈现较为相似的、饱满的滞回特征,随着跳数的减少,滞回曲线渐趋饱满;叉柱造柱头铺作整体呈现明显的捏拢滞回特征,沿华栱方向加载所得的滞回曲线捏拢程度显著大于泥道栱方向;转角铺作滞回曲线最为饱满。数值模拟与试验结果对比表明,所提出的简化滞回模型及其关键滞回耗能参数取值方法可以准确反映不同形式斗栱的滞回耗能特征和总塑性耗能,验证了该模型的合理性和可靠性。

长周期结构弹塑性能量谱模型及其应用研究

选取44条远场地震波和20条近场大速度脉冲型地震波作为输入,对双线性单自由度系统进行非线性时程分析、总输入能量谱分析及滞回耗能谱分析。基于等延性准则建立了适用于长周期弹塑性结构的滞回耗能谱模型,模型由一个新的参数——特征滞回耗能系数来反映滞回耗能与总输入能量的比值、屈服力系数及位移延性系数之间的关系。基于能量谱模型及能量平衡原理提出了非弹性单自由度系统的位移预测方法。采用一个计算实例比较了所提出的平衡式与秋山宏能量平衡式、Leelataviwat能量平衡式的计算精度,验证了所提出的模型及方法的有效性。最后将提出的能量谱模型应用到某10层隔震结构算例中,结果表明分析过程简捷高效,且计算结果较为理想。

MDOF系统构件地震能量反应研究

基于有限元理论推导结构能量方程,提出构件能量反应的不平衡性。在地震动作用下,由于能量的往复传递,结构内部任何构件的能量反应几乎时刻均是不平衡的。构件的弹性行为是能量在构件间传递的途径和保障,而其塑性行为则是能量得以耗散的原因,据此定义吸能及耗能构件。通过不同场地条件记录、对不同剪切型多自由度体系展开的弹塑性时程反应统计分析,研究构件能量反应分布及传递特征。结果表明:刚度分布对结构耗能分布影响最大,即便是等屈服强度系数分布模型,底层最薄弱,耗能也最集中;构件的吸能及耗能特征与构件质量、结构刚度的分布关系密切,而滞回模型的选取及不同场地条件下的记录输入对构件能量反应分布的影响不大。