基于敏感模态驱动的推覆分析方法研究

推覆分析具有操作简单、计算成本低且可以较好地描述结构整体非线性行为的优点,是一种值得推广并适用于一般多高层建筑结构抗震性能化设计的工程实用分析方法。但该方法具有难以考虑结构高阶振型的影响、不同推覆力分布模式下结构响应差异显著以及单自由度等效带来的误差等缺点,限制了推覆分析方法在复杂不规则高层建筑结构中的应用。本文考虑结构中基本振型和高阶振型对地震响应贡献程度的影响,将各敏感振型对应的模态进行组合作为最终推覆力分布模式。采用该方法分析了一个大底盘偏置单塔超限高层建筑结构的非线性地震响应,并与动力非线性分析结果进行比较。结果表明,本文所建议的方法在预测结构整体响应和局部构件的屈服损伤规律均具有较好的精度,且具有计算效率高、适用性强等特点。

Pushover方法与循环往复加载分析的研究

在进行非对称结构的 pushover分析时 ,从两个相反的方向加载所得到的分析结果将有所差异 ,文章通过两个非对称结构的算例证实了这一点 ,并提出了循环往复的加载方式。在此基础上 ,文章提出将一次循环加载过程近似看作是一次地震作用过程 ,通过地震前后结构周期的改变来建立结构损伤模型。

基于推覆分析混凝土框架摇摆墙结构抗震性能研究

框架摇摆墙结构是框架和摇摆墙组成的新型结构体系。该文以一个按现行规范正常设计的6层混凝土框架为例研究该结构体系的抗震性能。利用通用有限元程序Abaqus并结合清华大学开发的PQFiber用户子程序库,建立了该框架结构附加摇摆墙前后的弹塑性模型,并进行了推覆分析。分析结果表明:①摇摆墙可显著提高结构整体承载力及延性;②尽管摇摆墙对"强梁弱柱"的屈服机制无明显改善作用,摇摆墙仍可使层间变形趋于均匀,防止层倒塌模式的出现;③摇摆墙的受力特点与竖向放置的简支梁类似。

复杂体型高层结构的推覆分析方法和应用

本文对钢筋混凝土高层结构进行了推覆分析研究,并编制了相应的推覆分析计算机程序。为了满足复杂体型高层结构的需要,提出了多种类型的单元,包括梁柱单元、单片墙单元、三垂直杆墙元和筒体墙单元,与试验结果对比分析表明这些模型具有很好的精度,并且能够搜索到结构反应的全过程,甚至结构的软化阶段。最后对一栋具有复杂体型的高层结构实际工程进行了推覆分析研究,为结构设计提供了实用的参考依据。

新疆柯坪新生代推覆岩席的走向连接与成因分析

柯坪断隆新生代推覆构造是南天山南缘冲断系统的一部分,断隆上多排逆冲岩席被数条横向断裂复杂化,致使不同地段岩席排数不等,各排岩席在走向上的对应关系不明,形成了十分奇特的山弯构造。逆冲岩席的变形特点是南天山新生代造山运动的重要表征。笔者通过卫星影像分析和野外路线地质调查,对横向断裂切割各排逆冲岩席之切点部位的构造特征及岩席内部中小型构造所显示的成因信息进行了详细分析,据此,对复杂岩席在走向上进行了连接,对其数量进行了识别。在此基础上,提出了复杂岩席成因的斜冲褶皱模式,即在北西向应力场持续作用下,岩席向南东斜冲,并在其水平位移分量作用下,沿走向发生褶皱和斜冲错断;横向断裂是多排岩席褶皱翼部扭性断层的发展和连通。

基于整体刚度参数的空间结构模态推覆分析

由于空间结构具有三维受力特性,用静力推覆方法计算其地震反应存在如下问题,结构代表性节点荷载-位移关系难以选择、结构荷载-节点位移-支座反力之间的对应关系不够直观、结构能力曲线难以确定.利用振型形态确定荷载模式,对空间结构进行静力弹塑性分析;引入结构整体刚度参数,得出不依赖于支座反力变量的各主要模态的等效单自由度(ESDOF)体系力-位移关系;结合模态周期值,确定ESDOF体系等效质量,并将该体系应用于模态推覆分析.数值算例分析结果表明,基于整体刚度参数的模态推覆分析方法可避免空间结构能力曲线难确定的问题,计算耗时仅为时程分析方法的10%,沿地震输入方向计算得到的结构节点位移结果相对时程分析结果的平均误差为28%.

青海大武煤田推覆构造遥感分析与含煤远景区预测

边远地区遥感找煤已经成为遥感应用的重要领域。青海大武煤田地处地体缝合带,构造十分复杂。通过遥感线性断裂构造解译及对比分析,发现并确定煤田内主要断裂构造—逆冲断裂。在逆冲推覆构造形成及其对煤系控制分析的基础上,圈定推覆体下远景含煤区3处,其中一处已被钻探验证。

推覆构造区变质片岩隧道塌方、涌水特征及地质成因分析

隧道塌方、涌水往往发生在地质条件差的地段,有必要从地质角度研究该类灾害发生机制。文章以十房高速(十堰—房县)通省隧道塌方、涌水为例,分析了灾害发生过程,归纳总结了其典型的围岩大变形—塌方—涌水—突泥四阶段特征。在此基础上,结合隧道地质条件分析、隧洞内及地表地质调查、TRT探测等,从工程地质和水文地质角度探讨了隧道塌方、涌水灾害机理,认为主要有四个方面的原因:(1)隧道穿越压性断层破碎带,断层破碎带由含水破碎岩块及粘土构成,直接导致隧道开挖后塌方、涌水、突泥的发生;(2)推覆构造导致围岩呈层状-碎裂结构;(3)片岩中粘土矿物含量较高,遇水易泥化;(4)断层破碎带中含有承压地下水。最后,提出了加强超前地质预报及地质分析等风险规避建议,研究结果可为同类工程提供借鉴。

仿古建筑钢框架结构拟动力试验及静力推覆分析

为研究仿古建筑钢框架结构的抗震性能,以位于抗震设防烈度8度区的某仿古建筑钢框架结构为原型,按1∶2缩尺比例制作了试验模型,并对其进行了拟动力试验。输入地震动加速度峰值分别相当于8度多遇、8度设防和8度、9度罕遇地震的El Centro波、汶川波和兰州波,实测了框架的位移反应、加速度反应和应变分布;研究了结构在地震波作用下的受力特点、滞回性能、耗能性能、加速度和位移时程曲线以及承载力与刚度退化规律等,并对结构进行了静力弹塑性推覆分析。研究结果表明:滞回曲线未出现明显的捏拢现象,结构耗能随着输入地震波幅值的增大而显著增加;在9度罕遇地震波作用下,中柱异型节点处的拱构件底部及正厅边柱斗构件屈服,骨架曲线仍未进入下降段,整体结构的承载力较高;在地震波作用下,该研究类型的仿古建筑钢框架结构的层间位移角能满足我国现行抗震规范的要求,具有良好的抗震性能。

竖向刚度不规则高层框架结构推覆分析方法

为研究侧向荷载模式和目标位移计算对不同类型竖向刚度不规则结构推覆分析结果的影响,建立竖向刚度不规则结构推覆分析方法。选择一栋12层的钢筋混凝土框架结构作为标准模型,通过对其刚度进行调整,建立4种常见的竖向刚度不规则形式的结构计算模型。采用5种固定侧向荷载模式和4种目标位移计算方法,分别对4种不同形式的竖向刚度不规则结构进行推覆分析,并与弹塑性时程分析结果进行比较分析。研究结果表明,在预测目标位移和层间位移上,侧向荷载模式和目标位移计算方法的选择对计算结果有较大影响,对不同的竖向刚度不规则结构应根据其不规则形式。给出竖向刚度不规则形式所对应的侧向荷载模式和目标位移计算方法合理选择表,其中侧向荷载模式三角分布ITR和能力谱方法(Cap S)在计算竖向刚度不规则结构层位移和层间位移计算具有较好的通用性和实用性。研究成果可为竖向刚度不规则高层建筑结构抗震性能评估提供参考。

一种改进的结构推覆分析目标位移计算方法

在等效单自由度体系地震反应目标位移计算方法的基础上,提出考虑高振型影响的结构推覆分析目标位移计算方法.利用该方法和其他常用推覆分析方法,进行不同层数的钢筋混凝土规则框架结构推覆分析,并与地震反应非线性时程分析结果进行比较和分析.结果表明,所提出的改进方法能够较好地考虑结构地震反应中高阶振型的影响.

格构拱结构动力响应评估的改进模态推覆分析法

静力推覆分析方法广泛应用于多高层结构在水平地震作用下的抗震性能评估,但将此方法直接应用于竖向地震作用下结构水平和竖向变形耦合显著的大跨度格构拱结构时,计算精度较差.引入结构静力稳定分析的特征刚度参数,提出了一种改进的模态推覆分析(IMPA)方法,通过第一阶段的模态推覆分析建立基于特征刚度的等效单自由度(ESDOF)体系;将各阶ESDOF的动力时程按振型组合进行第二阶段推覆分析,推导出推覆荷载公式;通过两阶段的推覆分析求解结构整体的动力响应.采用IMPA方法对某大跨度格构拱结构分别在硬土和软土场地若干条竖向地震波激励下的动力响应进行分析,与时程分析方法进行对比,计算结果表明:节点竖向位移和单元最不利应力的变化趋势基本一致,平均误差分别为10.5%和33.2%,计算耗时仅约为时程分析法的25%;随着竖向振型截取阶数的增加,IMPA方法的计算精度也相应提高.

钢筋混凝土框架-剪力墙结构推覆分析

结合新建筑抗震设计规范的要求,采用自编的高层结构三维推覆分析程序(TBPOA)对某复杂体型的高层建筑框架剪力墙结构进行了三维推覆分析研究,对该结构进行了结构抗震整体性能和局部性能的评价。研究结果表明,满足小震强度设计要求并按构造要求配筋的钢筋混凝土柱,在大震作用时可能有部分构件难以满足变形要求,通过推覆分析对构件和结构的变形性能进行评估是很有必要的。

高桩码头抗震性能的推覆分析方法研究(英文)

对于地震高发地区内的高桩码头,抗震设计占有重要地位,为了了解码头抗震性能,设计时要求进行位移分析。文章阐述了推覆分析的基本原理。在所采用的桩滞回特性的基础上,得出等效阻尼比与位移延性系数的关系,提出了一种评价高桩码头抗震性能的推覆分析方法,通过迭代计算可确定高桩码头结构的目标位移需求。为了证明推覆分析方法的正确性,文中将推覆方法分析所得目标位移需求结果与与国内外16个不同地震记录波时程分析结果进行比较,证明其与时程分析的平均计算结果值十分接近,因此实际工程设计中推覆分析方法可用于高桩码头抗震性能的分析和评估。

基于推覆分析的型钢混凝土构件塑性铰特性研究

推覆分析中的基本问题之一是如何描述各种构件的极限承载力或变形能力,针对型钢混凝土构件塑性铰本构关系的有效表述问题进行研究。在型钢混凝土梁截面弯矩-曲率关系的基础上,对构件弹塑性状态下截面曲率与转角关系进行推导,提出反映截面弯矩与转角关系的型钢混凝土梁铰特性值计算方法,并介绍型钢混凝土柱铰中弯矩-轴力关系的常用确定方法。根据型钢混凝土梁柱框支剪力墙结构模型试验结果,对提出的实用方法进行可行性验证。推覆分析与试验结果对比表明所提出的型钢混凝土构件塑性铰特性值的确定方法合理可行。

带加强层框架-芯筒结构的非线性推覆分析

根据带加强层框架-芯筒结构(FWSWSS)的特点,该文编制了非线性推覆分析程序NLAFCW,并对此类结构进行了推覆分析.分析结果表明,只要经过合理的设计,该结构能够满足抗震要求.

应用消能减震技术进行结构抗震加固的推覆分析方法探讨

应用消能减震技术进行结构抗震加固分析中,以往是用有效阻尼比模拟阻尼器的作用。根据开孔式加劲阻尼器的特性,在进行加固结构的抗震推覆(pushover)分析中,提出了一种新的阻尼器分析替代模型,将阻尼器在大震下的力学行为用有效塑性铰进行模拟。通过消能减震技术在某文物保护性建筑抗震加固分析中的应用,阐述了该模型在结构抗震加固推覆分析中的应用方法。此方法不但直观,且能更有效掌握阻尼器和消能结构在大震下的行为,还能对结构的抗震加固效果进行有效评定。

基于推覆分析方法的支护桩位移监控研究

在已建立基于性能的支护桩测斜监控体系的基础上,在基坑开挖监控过程中引进推覆分析方法。支护桩的性能水平划分为使用良好、明显开裂和倒塌预防3种。将水平测斜数据作为目标广义位移的参考量,用弹塑性方法得到塑性铰属性,使用归一化抽象荷载作用下的弹性地基梁作为支护桩的推覆分析模型,在各施工工况下进行逐步弹塑性推覆分析,以单向单调加载来包络主动区土压力和各种形式的超载,得到支护桩侧向荷载、监测位移、性能水平三者的关系,由当前实测位移反分析支护桩承载性状并估计其继续位移能力,用以开挖监控和加固方案的实施。该方法涉及支护桩破坏过程和位移能力等性能要素,推覆分析方法基于弹性地基杆系有限元方法,推覆荷载归一化为3种可能的模式。最后给出弹性地基梁实现推覆分析的细节和步骤以及一个位于浙江中部软土地区基坑开挖监控的详细算例。实践和算例均表明,该方法结果可靠、简单实用,利于进行基坑排桩结构按变形控制设计和基于性能的开挖监控。

基于能量耗散历程特征的往复推覆分析方法研究

为了能够在往复推覆分析中考虑结构能量耗散历程特征的影响,首先根据结构单向耗能能力曲线和耗能需求曲线的交点确定结构在相应地震作用下的延性需求与最大瞬时变形能需求,进而由延性需求得结构的累积滞回耗能需求;其次在已知最大瞬时变形能、累积滞回耗能和能量增长持时的基础上,根据简化模型获得结构变形能耗散历程曲线,该曲线从能量的角度综合体现了地震对结构的峰值效应、累积效应和历程效应,从而实现完全以能量为推覆控制目标的静力非线性分析。研究表明:该往复推覆分析方法能够较为准确的估计钢筋混凝土框架结构在地震作用下的最大层间位移、累积滞回耗能以及滞回耗能在构件中的分布状况。

考虑双向地震动作用的非对称结构多维Pushover分析

目前的Pushover分析多集中于平面单向分析,考虑到非对称结构反应的多维性,在单向地震动作用振型Pushover分析研究基础上,提出了考虑双向地震动作用的结构多维Pushover分析程序。采用弹性振型分解的思路,将非线性结构反应近似为结构多振型弹塑性反应的叠加,进而将结构按振型等效为多个等效方程,将每一等效方程转化为以双向实际地震记录的组合为地震输入的等效单自由度体系。在此基础上给出了考虑双向地震作用的非对称结构多维Pushover分析程序,并阐述了该方法与传统Pushover分析方法的区别,最后通过算例将该方法结果与非线性时程分析结果进行比较,证明了该方法具有一定的准确性。