附加支撑-粘滞阻尼器体系的消能减震结构直接基于位移的抗震设计方法

目前附加粘滞阻尼器的消能减震结构基于性能的抗震设计方法一方面为了确保实现性能目标需要进行复杂的迭代计算,另一方面没有具体给出阻尼器相应支撑刚度的计算方法。为此,本文在直接基于位移的抗震设计方法基础上,根据附加粘滞阻尼器所提供的阻尼力、层间剪力与附加等效粘滞阻尼比之间的关系以及利用支撑-阻尼器串联结构体系可以视为截断频率与支撑刚度和阻尼器阻尼系数相关的一阶滤波器这一思路,提出了一种针对附加粘滞阻尼器结构直接基于位移进行抗震设计的设计方法,并且进一步通过非线性时程分析计算验证了该设计方法的可行性。

直接基于位移的结构抗震设计理论研究进展

直接基于位移的抗震设计是实现基于性能抗震设计思想的一条有效途径,其理论主要包括三方面的内容,即直接基于位移的抗震设计方法、位移需求估计方法和目标位移的确定。本文在阅读了大量文献的基础上,对国内外在这三方面的研究进行了介绍,并对今后的研究方向进行了展望。

高层建筑结构直接基于位移的抗震设计方法

首先对结构进行自由振动分析,求出各阶振型的弹性自振周期及相应的振型值;然后根据各振型的自振周期,由位移反应谱导出单自由度体系的等效位移,接着由等效原理反推出结构各振型的弹性位移,振型组合后得到结构的位移曲线;再由与性能水平相应的结构层间侧移角限值确定结构各振型目标侧移,对其分别进行分析计算,振型组合求得结构层间剪力,实现了考虑高振型影响的高层建筑结构直接基于位移的抗震设计。通过算例介绍了方法的全过程,并由弹塑性时程分析验证了方法的可行性,为高层建筑结构直接基于位移的抗震设计提供了一个可供参考的思路。

钢框架结构直接基于位移的抗震性能设计

为更好地实现基于性能的抗震设计思想,采用一种直接基于位移的抗震设计方法对钢框架结构进行设计,依据初步设计的结构得到结构的屈服位移,根据大震作用下的设计目标位移,计算相应的延性系数,确定等效黏滞阻尼或强度折减系数,从而构造相应的高阻尼弹性反应谱或弹塑性反应谱,并得到相应的位移反应谱.以二折线模型模拟结构的性能曲线,在位移反应谱上确定结构目标位移对应的结构有效周期,根据有效周期计算结构的刚度,得到结构的设计基底剪力.通过反复改变结构构件的截面使所设计结构的位移与初始假设位移接近,完成结构的设计.通过直接基于位移的设计实现了钢框架结构的预期抗震性能目标,算例分析表明:应用弹塑性反应谱较应用弹性反应谱的设计结果更准确,基于弹塑性反应谱采用直接基于位移的方法可以更好地实现钢框架结构的抗震性能设计.

直接基于位移设计的高强钢组合K形偏心支撑钢框架的抗震性能研究

K形高强钢组合偏心支撑(K-HSS-EBF)是指耗能连梁和支撑采用Q345钢,而框架梁、框架柱采用高强度钢(如Q460)。为研究其在罕遇地震作用下的抗震性能,在试验研究的基础上,采用直接基于位移的抗震设计方法设计了5层、8层和12层算例,分别进行静力推覆分析和动力弹塑性分析,研究高强钢组合偏心支撑钢框架在罕遇地震作用下层间侧移分布和破坏模式。研究结果表明:直接基于位移的抗震设计方法设计的算例在罕遇地震作用下,结构的层间侧移满足我国现行抗震规范的要求,结构呈理想的渐进式梁铰屈服机构,并证明该设计方法的合理性和可靠性。

钢框架结构直接基于位移的抗震设计方法研究

将钢框架结构按其性能划分为使用良好、人身安全、防止倒塌三个水平,并用层间侧移角予以量化;采用钢框架的最大层侧移模式来确定其目标侧移曲线;在等效线性化的前提下,由等效位移用弹性位移反应谱求出等效周期,然后对构件进行刚度设计和承载力设计;用静力弹塑性分析方法对结构进行分析,校核其实际侧移曲线与满足性能目标的侧移曲线是否一致。采用此方法对一五层钢框架结构进行了分析。分析结果表明,该法简单实用,便于操作,且能控制结构在不同水准地震作用下的性能。最后采用动力时程分析法验证了该方法的可行性,为钢框架结构直接基于位移的抗震设计提供了一定的依据。

钢框架结构直接基于位移抗震性能设计的非迭代法

为使直接基于位移的抗震性能设计方法更加简便准确,本文采用一种直接基于位移的非迭代抗震设计方法对钢框架结构进行设计。该方法首先考虑结构的非弹性反应确定等效弹性反应谱和弹塑性反应谱,并建立了使用Newmark-Hall变形折减系数的能力谱的明确表达式。采用能力-需求图方法,确定了结构需要的目标位移与延性、谱位移和谱加速度之间关系的明确表示式,得到结构的刚度和设计基底剪力,进而确定构件截面,完成结构设计。对五层两跨平面钢框架结构进行了直接基于位移的抗震性能设计,设计过程简便,无需迭代程序,不需画出反应谱,通过时程分析验证了设计结果的精确性。本文研究表明:直接基于位移的非迭代抗震设计方法是一种简便、高效、精确的抗震性能设计方法。

SRC柱-钢梁混合框架直接基于位移的抗震设计方法研究

型钢混凝土(SRC)柱-钢梁混合框架结构具有较好的抗震性能,在大跨度结构及高层建筑中得以广泛应用,然而对于SRC柱-钢梁混合框架结构的抗震设计方法研究较少。根据SRC柱-钢梁混合框架结构的特点,将其性能划分为使用良好、暂时使用、修复后使用、接近倒塌四个水平,采用层间位移角限值予以量化,并在此基础上提出SRC柱-钢梁混合框架直接基于位移的抗震设计方法。利用通用有限元软件ABAQUS中的PQ-FIBER模型对SRC柱-钢梁混合框架进行静力弹塑性分析,并采用已有的试验研究成果对PQ-FIBER模型的适用性进行了验证。采用此方法对某8层SRC柱-钢梁混合框架结构进行了设计,然后采用静力弹塑性分析法验证该方法的可行性,为SRC柱-钢梁混合框架结构直接基于位移的抗震设计方法提供一定依据。

直接基于位移可靠度的抗震设计方法中目标位移代表值的确定

针对 2 0多个现役结构 ,以基于力的抗震设计方法所求基底剪力与直接基于位移的抗震设计方法所求基底剪力相等为原则 ,回归给出了直接基于位移的抗震设计中基底剪力的调整系数。在此基础上 ,通过进一步分析 ,提出了直接基于位移可靠度的抗震设计[1] 中层间目标位移代表值的确定方法。最后 。

一种直接基于位移的结构抗震设计方法

利用我国现行抗震规范,直接根据结构的底层层间目标位移反向求取结构的底层层间屈服剪力;给出了该屈服剪力与结构基底剪力之比的数学表达式,初步分析了影响该比值的主要因素及其影响规律。在此基础上,提出了一种新的直接基于位移的结构抗震设计方法。最后,通过算例分析初步考察了该方法的可行性。

带加强层高层建筑直接基于位移的抗震设计(Ⅱ)——算例分析

基于带加强层高层建筑结构的特点,根据论文(I)所提出直接基于位移的抗震设计方法,对一幢带有2个加强层的超高层建筑结构进行了基于位移的抗震设计。设定结构的目标性能水准为中震作用下结构"使用良好"以及大震作用下"保证人身安全"。中震作用下结构"使用良好",结构处在弹性阶段,结构分析及参数计算采用弹性方法。大震作用下结构"保证人身安全",结构进入弹塑性工作阶段,结构分析及参数计算考虑弹塑性特点。设计过程的特点突出:关键楼层的提出、选取均体现了带加强层高层建筑结构的受力变形特点;考虑高阶振型数量的选择、水平地震作用的计算充分体现了方法实用性;在地震作用的计算、结构性能的控制方面提出了一些改进和新思路。设计过程验证了所用直接基于位移抗震设计方法的有效性、可行性以及实用性。

改进直接基于位移的钢筋混凝土框架结构抗震设计研究

直接基于位移法进行抗震设计时,最初结构的刚度和承载力均是未知的,设计中需假定预期设计结构的振型模式和由此得到的结构侧向地震力分布,这样的设计结果会产生一定的偏差。针对此问题,提出了改进直接基于位移的抗震设计方法,即首先初步设计结构,根据初设结构的振型模式等效单自由度体系,结合目标位移反向设计结构刚度,将设计结构的刚度与初设结构刚度比较,进行调整设计,最后进行承载力设计。程序中为减少迭代次数,定义了结构竖向刚度调整系数,用以简化结构弹性刚度的确定过程,从而实现设计结构在相应地震设防水准下满足预期位移的控制要求。最后通过算例证明了该方法具有一定的准确性。

直接基于位移的钢框架结构抗震设计

结合我国建筑结构抗震设计实际,将钢框架结构性能划分为正常使用、生命安全和防止倒塌三个水平,并用层间位移角限值予以量化;以框架侧移曲线为基础,将多自由度体系转化为等效单自由度体系,导出了相应等效参数,并根据其性能水平确定出结构的目标位移。在此基础上,对五层两跨平面钢框架进行了基于位移的抗震设计,分析表明:本文指出的直接基于位移的抗震设计方法简便高效、结果精确,能够控制结构在不同性能水准下地震作用的性能。

基于直接位移的回填EPS混合土挡墙抗震设计方法

EPS混合土(EPSCS)是一种具有轻质、高强、环境友好等优良工程特性的土工材料,作为挡墙回填土可大大减小墙背所受到的侧向土压力。为更好的理解回填EPS混合土挡墙的抗震性能,针对EPS混合土的特点,从性态分析角度出发,基于直接位移的设计概念(direct displacement based design,简称DDBD)提出一种适合回填EPS混合土的挡墙抗震简化分析方法。结果显示,由抗震性态设计理论所得到的土压力和墙顶位移与试验结果吻合较好;土压力需求曲线可用于判断墙后土体是否达到主动极限平衡状态,较好地预测回填土裂缝的出现;挡墙的需求曲线与能力曲线的交点为挡墙发挥最佳性能的状态,可用于回填EPS混合土挡墙的性态抗震设计。

带加强层高层建筑直接基于位移的抗震设计(Ⅰ)——方法理论

带加强层高层、超高层建筑结构日益增多,针对此类结构提出合理的抗震设计方法十分必要。根据模态理论考虑高阶振型对结构反应的贡献,基于较成熟的多层结构直接基于位移的抗震设计理论,提出了带加强层高层建筑结构直接基于位移的抗震设计方法。方法根据模态理论将结构各个振型分别等效为单自由度体系,计算各单自由度体系的地震响应,进而以振型参与系数为权重进行加权叠加,得到结构地震作用下的总响应,以此考虑高阶振型影响。结合带加强层高层建筑结构受力特点,选取较易发生破坏的楼层作为关键楼层,关键楼层的性能反映整个结构的性能,以此对方法进行了调整和简化,减少了计算工作量。方法思路清晰、符合结构实际、应用相对简便,可供实际工程设计参考。

适用于我国抗震设计规范的位移设计谱方法

由于位移参数更能科学、直观地描述建筑结构的抗震水平,基于位移的抗震设计法已成为地震工程领域研究的热点。位移设计谱是基于位移的抗震设计方法中确定地震作用的重要参考依据,但我国现行抗震设计规范(后简称规范)中尚未有关位移设计谱的相关规定。为便于实际应用,该研究基于实际地震动位移反应谱的特征,提出一种能够适用于规范的位移设计谱法;该方法未对规范参数作任何调整,仅增加了控制点周期T_(D)和峰值地面位移(peak ground displacement,PGD)两个参数,且所增参数与规范相关参数具有一一对应的关系。鉴于基于力的抗震设计在工程实践中仍占据主导地位,该研究给出的位移设计谱可与加速度设计谱互相转化。为避免与规范矛盾,当周期小于5T_(g)(场地特征周期)时,加速度设计谱与规范加速度设计谱一致;在长周期段,位移设计谱能反映地震动平均位移反应谱的主要特征,且加速度设计谱与平均加速度反应谱吻合。试验表明,该研究工作能服务于基于位移的抗震设计方法的工程应用,为规范中设计谱相关内容的修订提供指导意见。

一种直接基于位移的抗震设计方法

与传统基于力的抗震设计方法相比,基于位移的抗震设计方法更适合实现基于性能抗震设计。本文在若干文献的基础上,提出了一种直接基于位移的抗震设计方法。该方法建立在结构屈服位移可由几何尺寸确定的基础上,根据不同水平地震作用下的目标设计位移,计算相应的延性系数,采用一定的Rμ-μ-Tn关系建立相应的非线性反应谱,以二折线模型模拟结构的性能曲线,然后根据结构不同的目标位移以及对应的非线性反应谱确定相应的有效周期,从中选择最小值作为设计结构的有效周期,根据有效周期计算结构的刚度,然后乘以屈服位移得到结构的屈服强度。根据结构屈服强度以及结构的超强系数,得到结构的设计基底剪力。该方法避免了设计中采用迭代计算,且一次设计就可以完成多水平设防的目的。

钢筋混凝土框架结构直接基于位移的抗震设计

直接基于位移的抗震设计方法是对基于力的抗震设计方法的重大改进。按此方法进行设计时,需要解决的关键问题是确定结构的目标位移和相应的侧移模式。提出用框架梁节点截面屈服时的位移作为目标位移,并推导了层间屈服位移的计算公式;然后用结构近似的第一振型曲线作为其侧移模式,对层间屈服位移进行修正。算例表明,本方法计算结果合理。

基于位移的模块式加筋土挡墙抗震设计方法研究

性态设计是支挡结构工程抗震设计的前沿科学问题。以模块式加筋土挡墙为试验对象,通过振动台试验,探究模块式加筋土挡墙的变形模式;收集归纳挡土墙位移计算方法,分析不同破坏模式下屈服加速度系数分布规律;对比不同计算方法计算值与实测值的一致性。研究结果表明:挡墙的位移模式为平移与转动耦合,且以转动为主;不同破坏模式下安全系数法求解的屈服加速度系数均随输入加速度幅值增大而减小,简便方法和能量法所得屈服加速度系数为常数;将屈服加速度系数代入不同位移计算方法对比,提出在不同峰值加速度时,可分别采用Richards and Elms上限法(0.4g以下)、Cai and Bathurst平均上限法(0.4g~0.6g)、Newmark上限法(0.6g~0.8g)、Whitman and Liao平均拟合法(0.8g~1.0g)进行位移计算。最后,对模块式加筋土挡墙的抗震设计流程进行归纳。

安装速度相关型消能器结构直接基于位移可靠度的抗震设计方法

考察了大震作用下安装速度相关型消能器结构的薄弱层层间位移可靠度指标增大系数与原无控结构薄弱层层间位移可靠度指标、第一振型附加阻尼比和粘弹性材料损耗因子之间的定量关系,提出了该类有控结构直接基于位移可靠度的抗震设计步骤。