近场地震作用下直接基于位移设计的消能减震结构分析

液体黏滞阻尼器因其良好的减震效果和经济性,目前广泛应用于高层建筑结构以抵御地震作用。建筑抗震规范对加设黏滞阻尼器的高层建筑结构设计做了相应的规定;直接基于位移设计也被应用于减震结构设计。然而近场地震动作用由于具有破裂向前效应和滑冲效应等特点,对高层建筑结构造成的破坏远强于远场的地震动。本文直接基于位移设计方法,对考虑近场地震作用效应的高层建筑结构进行消能减震分析。介绍了设计原理及流程,并对一典型高层建筑结构进行黏滞阻尼器消能减震设计。采用三条地震动进行动力分析,基于层间位移角、楼层加速度反应谱和结构能量耗散等指标对减震控制效果进行评价。

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。

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。

直接基于位移的橡胶支座基础隔震剪力墙结构设计方法

提出设置橡胶支座的基础隔震剪力墙结构(BRSW结构)直接基于位移的设计方法(DDB设计方法),该设计方法以橡胶隔震支座的水平位移和上部剪力墙结构的最大层间位移角作为性能参数,同时考虑了橡胶隔震支座和上部剪力墙结构的非线性.文中首先给出了DDB设计方法的基本假定和BRSW结构在不同地震水平下的性能目标;然后给出了DDB设计方法的设计步骤和设计实例;最后利用非线性动力弹塑性时程分析方法验证了DDB设计方法的有效性.研究结果表明,以抗震设计规范(GB50011-2010)的位移反应谱为基础,DDB设计方法的结果为非线性动力弹塑性时程分析方法结果的近似包络值,DDB设计方法是一种偏于保守的设计.

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.

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。

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。

基础隔震结构直接基于位移设计的一体化抗震设计方法

为更加合理地进行基础隔震结构的抗震设计,以使用铅芯橡胶隔震支座(LRB)的基础隔震结构作为研究对象,提出了基础隔震结构直接基于位移设计(DDBD)的一体化抗震设计方法。对于给定地震水准下预先设定的性能目标(即LRB隔震系统最大水平变形和上部结构最大层间位移角),通过所提出的一体化抗震设计方法可以确定LRB隔震系统的力学性能参数并进行上部结构的结构设计。在该一体化抗震设计方法中,首先采用标准的DDBD方法并根据上部结构的目标位移曲线将上部结构等效为一个线性单自由度体系,从而将基础隔震结构等效为两自由度(2DOF)模型;然后通过LRB隔震系统的等效线性化和振型分解反应谱法,建立等效2DOF模型中隔震层和上部结构的位移反应与结构参数之间的解析表达式;基于该解析表达式,结合标准的DDBD方法提出了基础隔震结构直接基于位移设计的一体化抗震设计方法及流程。以一榀典型的钢筋混凝土基础隔震框架结构为算例,给出了使用一体化抗震设计方法的设计步骤和结果,并对所设计的基础隔震结构进行非线性时程分析。时程分析结果证实了该一体化抗震设计方法的有效性,该方法也适用于使用不同类型隔震系统的基础隔震结构。

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。

自复位支撑-钢框架结构直接基于位移的支撑参数设计与分析

该文提出了预压碟簧自复位耗能(PS-SCED)支撑-钢框架结构的等效阻尼比公式并验证其合理性,在此基础上,采用直接基于位移的抗震设计方法对一6层PS-SCED支撑-钢框架结构的支撑参数进行设计并分析。结果表明,不考虑等效阻尼比设计的支撑刚度偏于保守,支撑承载力需求偏大,而考虑等效阻尼比设计的支撑刚度和承载力需求更小且能使结构满足预定的性能目标;在相同性能目标下,支撑刚度比对结构的位移响应影响不大,按照所提出的刚度比区间设计的支撑参数能使结构满足变形限值要求。

钢筋混凝土桥梁柱直接基于位移的抗震设计方法研究

该文简要回顾了基于性能/位移抗震设计理论的引入和发展现状,分析了各种抗震设计方法的优缺点.之后系统概括出直接基于位移抗震设计的理论框架;比较分析了两种基于位移的设计方法:割线刚度法和非线性位移谱法。在此基于非线性位移反应谱法的基础上,提出了一种无需迭代直接基于位移的设计方法,并给出具体的设计步骤,并以实例验证了方法的可行性。

简支梁桥直接基于位移的减、隔震设计方法

基于位移的设计方法被提出以来,已应用于多种不同结构的抗震设计中,包括安装各种减、隔震装置的结构.该方法的核心是在给定强度的地震作用下对主梁定义明确的目标设计位移,通过采用位移谱进行设计,使结构能够满足一定的性能水平,同时考虑了减、隔震装置的设计位移能力和桥墩的位移延性能力.高速铁路简支梁桥的一些自身特性也有利于应用直接基于位移的设计方法,论述了该方法的理论基础和设计流程,并将其应用于高速铁路典型简支梁桥的纵向减、隔震设计,采用非线性时程分析方法对该方法的计算结果进行了验证,结果表明,该方法对规则高速铁路简支梁桥有较好的适用性.

自复位钢木混合剪力墙结构直接基于位移的设计方法及易损性分析

提出一种适用于自复位钢木混合剪力墙结构的直接基于位移的设计方法,并设计了一栋6层自复位钢木混合剪力墙结构,通过非线性时程分析对设计方法的合理性进行了验证。进一步选取50条地震动记录进行结构的非线性时程分析,研究了结构在地震作用下的损伤状态。基于云图法的易损性分析,获得了6层自复位钢木混合剪力墙结构针对不同性能目标的易损性曲线,研究了自复位系数对结构易损性的影响。研究结果表明:直接基于位移的设计方法适用于自复位钢木混合剪力墙结构的分析,且可设置结构最大层间位移角和最大残余层间位移角为性能目标。结构在大震作用下具有良好的抗倒塌能力和自复位能力。

预应力预制混凝土剪力墙结构直接基于位移的抗震设计方法及应用

该文提出一种采用弹塑性位移谱的直接基于位移的抗震设计方法,对预应力预制混凝土剪力墙结构进行设计,依据初步设计的结构几何参数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,通过弹塑性位移谱获得结构的周期,从而得到基底剪力,根据基底剪力和倾覆弯矩对剪力墙截面进行设计。然后针对通过该方法设计的4种不同层高的预应力预制剪力墙结构,使用有限元分析软件OpenSees对结构进行弹塑性时程分析,分析结果表明通过直接基于位移的设计实现了预应力预制剪力墙结构的预期抗震性能目标。

直接基于位移的抗震设计方法及应用

简要阐述直接基于位移的抗震设计理论及方法,结合我国抗震设计规范,对一个七层RC框架结构进行了设计,并应用Pushover方法对设计进行了验证分析。

建筑结构层等位移延性反应抗震设计方法

采用直接基于位移的设计思路,以地震作用下各层位移延性系数一致为结构设计目标位移状态.只考虑第一振型影响,把结构等效为单自由度体系,结合非线性位移反应谱,确定结构在设计目标延性系数下的基底剪力.按照目标位移状态沿竖向分配,采用现行规范设计方法进行结构抗震设计.该方法使设计的结构在地震作用下各层位移延性反应尽量一致,建筑沿竖向各层均能耗散地震能,避免破坏集中在某一层;设计的建筑满足安全的同时,尽量做到经济合理.

钢筋混凝土框架结构直接基于位移的抗震设计

提出了针对《建筑抗震设计规范》中丙类建筑的"四水准"的抗震设防目标,并利用直接基于位移的抗震设计方法对一个6层钢筋混凝土框架结构进行了抗震设计。结果表明,直接基于位移的抗震设计可以针对不同地震作用水平下的结构进行设计配筋,比现行抗震设计方法有其自身独到优势。

直接基于位移的连续梁桥目标位移确定方法研究

目标位移的确定是直接基于位移的结构抗震设计方法的研究重点之一。现有的方法仅考虑了单个桥墩在地震中的反应,不能反映桥梁体系的真实情况。本文应用力学基本原理和塑性铰模型建立了钢筋混凝土桥墩在不同质量分布形式下的以墩底曲率表达的单墩目标位移方程。同时,考虑不同质量分布形式以及桥墩与上部结构连接方式的影响给出了整桥体系纵桥向的目标位移计算方法;对于横桥向,推导了一种简化的估计上部结构位移形状的方程,并依据该方程给出了整桥体系横桥向目标位移的计算方法。该方法的计算结果更贴近结构真实反应,可为结构设计提供更可靠的依据。