混合基础隔震体系优化设计及性能

为解决基础隔震结构中隔震层位移需求过大的问题,提出了一种基础隔震结构(Base Isolated Structure,BIS)+串并联调谐质量阻尼器惯容器(Tuned Tandem Mass Damper-Inerter, TTMDI)的混合隔震体系。采用Bouc-Wen滞回模型模拟隔震层的非线性力-变形行为,基于随机等效线性化和模式搜索优化算法并考虑地震动模型,在频域内建立了BIS+TTMDI体系的优化设计框架。分别从鲁棒性、有效性、刚度和阻尼系数、冲程及对地震频率敏感性方面对BIS+TTMDI体系的性能进行评估,并与BIS+调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper, TMD)、串并联调谐质量阻尼器(TunedTandemMassDamper,TTMD)和调谐质量阻尼器惯容器(TunedMass Damper-Inerter, TMDI)进行比较。通过对近场地震动下某七层混合基础隔震结构(包括BIS+TTMDI和BIS+TMDI体系)的动力弹塑性分析,评价了其减/隔震性能。结果表明:BIS+TTMDI体系具有最好的减/隔震性能和强鲁棒性;而且在BIS+TTMDI体系中TTMDI的总阻尼需求不到BIS+TMDI体系中TMDI的一半,因而更为经济实用。

节点域承载力对半刚性钢框架地震易损性影响研究

目的 通过考察节点域承载力变化与地震易损性曲线间的关系,获得半刚性钢框架地震易损性曲线,量化节点域屈服承载力对半刚性钢框架地震易损性的影响。方法 采用OpenSEES抗震分析软件建立以节点域承载力比为主要参数的半刚性钢框架模型,通过地震需求分析和抗震能力分析,绘制不同节点域屈服承载力比(0.5~1.0)对应的半刚性钢框架地震易损性曲线。结果 节点域屈服承载力比的取值为0.7时,半刚性钢框架地震易损性曲线在四种极限状态下均小于其他半刚性钢框架,且形成包络趋势。结论 在水平地震作用下,允许节点域屈服,可显著降低钢框架的失效概率,结构的抗震性能也得到了明显改善;节点域屈服承载力比取0.7时,结构抗震性改善效果最显著。

复杂结构弹塑性时程分析在ABAQUS软件中的实现

利用ABAQUS软件实现了复杂高层建筑结构的弹塑性时程分析,将梁、柱和剪力墙的弹塑性在材料的应力应变层次上精确模拟。通过工程实例,研究了弹塑性模型在地震时程中的变形及受力特点,得到结构构件截面的应力时程、应变时程、塑性应变时程,实时地反应结构受力性能,并验证了整个方法的可行性。同时得到了截面在时程分析过程中的应力应变滞回曲线。

我国7度设防等跨RC框架抗地震倒塌能力研究

我国建筑结构抗震设计主要采用基于小震下的构件承载力计算保证结构的抗震承载能力,配合抗震构造措施保证结构的变形能力,缺乏大震抗倒塌定量计算。而实际地震震害表明,即使是同类结构,其结构体系参数对其抗地震倒塌能力也有很大影响。为此,本文依据《建筑抗震设计规范》GB50011-2001,按照7度抗震设防设计了24个不同跨度、层数和层高的RC框架结构,采用多个地震输入下的逐步增量弹塑性动力时程分析方法(IDA方法),对其抗地震倒塌能力进行了分析研究。结果表明,结构体系参数对其抗地震倒塌能力有重要影响,其中跨度和层数的影响最为显著。

交通荷载作用下土工格栅加筋路基的弹塑性分析

基于所提出的土工格栅与土动力相互作用有限元分析模型和分析程序 G- D,对在路面下铺设土工格栅的道路模型和不加筋道路模型进行动力响应对比分析 ,研究在交通荷载作用下加筋路基位移和加速度响应特性和土工格栅与土的相互作用对加速度的影响 ,以揭示土工格栅的加筋机理和效果。

可恢复功能的预应力装配式钢框架动力弹塑性分析

针对提出的可恢复功能的预应力装配式钢框架结构体系,采用ABAQUS软件对其整体结构进行了模态分析和动力弹塑性分析,并与刚接框架及可恢复功能的预应力钢框架在不同水准地震动下的楼层基底剪力、层间位移角、残余位移角、等效塑性应变以及结构耗能等性能进行对比分析。研究表明:可恢复功能的预应力装配式钢框架在8度多遇、设防地震作用下基本保持弹性,在8度罕遇地震时结构主要依靠阻尼耗能和摩擦阻尼器耗能,非弹性耗能相对较少,减少了主体结构的塑性发展和损伤程度,具有良好的抗震性能和恢复结构功能的能力。可恢复功能的预应力装配式钢框架在层间位移角控制和减少主体结构塑性性能方面优于可恢复功能的预应力钢框架。

砖石古塔地震损伤演化的数值模拟

采用显式积分法探讨了砖石古塔的地震破坏机制.应用动力弹塑性分析法表征并求解砖砌体结构破坏的非线性问题,得到古塔在地震作用下产生变形、开裂、压溃等结果的动态过程和破坏形态.结果表明,显式积分法适用于模拟砖石古塔的震损演化过程.

地震作用特征对结构IDA曲线的影响分析

当前IDA曲线离散分析主要采用数值统计方法。为了从受力机理上对IDA曲线差异做出解释,通过反应谱正则化的调幅方法绘制结构等效弹塑性单质点的IDA曲线;并通过对实际结构的IDA曲线适当插值,以结构基底剪力和薄弱层层间侧移角为基准,比较了结构非线性发展沿高度分布特征差异。由此证明IDA曲线差异是由不同地震动的弹塑性谱特征差异以及沿结构高度作用分布特征差异共同构成。本文的分析在数值统计方法之外,形成了对IDA曲线离散特征分析新的分析思路。

某超高层结构抗震性能设计与优化

某超高层建筑主体高度236.6 m,属于超B级高层建筑,采用型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体结构。根据该工程特点和《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)有关结构抗震性能设计的最新要求,详述了结构抗震性能目标、针对超限的措施、结构优化过程、弹性反应谱分析以及弹性和弹塑性动力时程分析等内容。通过结构的计算分析表明,结构基本能够达到预期的抗震性能目标。

橡胶垫隔震结构弹塑性动力分析

采用HBTA2 0程序 ,对我国首栋橡胶垫隔震结构进行双向地震波作用下的弹塑性动力分析。分析结果表明 ,隔震装置的水平变形和耗能能力可以大大减轻地震对结构的影响。最后 。

复杂形体超高钢结构电视塔抗震性能分析研究

宁夏超高钢结构电视塔结构高度216m,桅杆长度104m。建筑体型为底部小、上部大、中部略呈细腰形且设计有三段楼层共计28层的花瓶状形体。楼层不连续分布导致结构质量和侧向刚度沿竖向分布不均匀,结构几何形式复杂,对抗震要求高。首先,使用ANSYS分析研究结构的动力特性。同时,针对结构固有频率,将ANSYS和SAP2000计算结果进行了比较。结果表明,结构的扭转效应明显,第三和第八阶振型是以扭转为主的振型,结构扭平周期比满足我国规范要求,但数值偏高。接着,分别采用振型分解反应谱法和动力时程法计算多遇地震作用下结构的多维弹性地震响应。数值结果表明,动力时程分析能够更清晰地反映结构桅杆的鞭稍效应。因此,在评估此类复杂形体建筑的抗震性能时,应综合评定反应谱和时程法的计算结果。多维地震作用下结构的变形指标符合国家现行相关规范要求。最后,对结构进行了8度(0.2g)、8度(0.3g)和9度三种设防烈度罕遇地震作用下结构的弹塑性动力时程分析,以检查结构变形指标与塑性发展情况。结果表明,结构变形指标符合国家现行相关规范要求,结构的最危险部位在中部楼层段(细腰段)。因此,结构满足"小震不坏,中震可修,大震不倒"的抗震设防要求。通过大量计算分析与比较,综合出了许多有益的结论与建议,为该实际工程或类似工程的抗震设计提供参考依据。此外,计算分析方法对于应用有限元软件计算复杂几何结构具有借鉴价值。

短周期村镇砌体建筑振动特性实测与抗震性能分析

汶川地震、玉树地震造成大量建筑破坏倒塌,其中村镇自建建筑中单层、双层砌体尤为严重,村镇建筑抗震形势严峻。以单层层高超限、设置大开间体现典型村镇自建建筑不规则特性的混凝土砌块砌体建筑为研究对象,从了解该类结构的振动特性及芯柱、圈梁等构造措施的约束增强作用的角度出发,利用超低频测振仪开展脉动法测试结构振动特性的研究,测试结构第一自振周期位于设计反应谱上升段,而非平台段;基于有限元平台建立三维精细化模型,采用子空间迭代算法进行模态提取,与振动实测对比误差在7%以内,且振型相似;在此基础之上扩展分析,讨论芯柱、圈梁等构造措施对结构动力特性影响;并进行反应谱分析、弹塑性时程分析,预测结构损伤破坏模式,可为同类砌块砌体动力特性和抗震性能评价提供借鉴。

高土石坝地震动力响应特征弹塑性有限元分析

我国的高土石坝主要分布在水利水电资源最为丰富的西南地区,而这些地区多位于强震带,研究高土石坝地震作用下的动力响应特征对于大坝的设计和安全评价有着重要的意义。本文采用数值计算的方法来研究高心墙土石坝地震作用下的动力响应特征,采用理论构架更为完善的弹塑性模型-非线性方法进行高心墙土石坝二维和三维地震动力响应计算分析。通过和实际工程及传统粘弹性等效线性方法的对比分析,认为弹塑性分析方法能较好地反映土石坝在地震过程中的实时动力响应,在分布规律上比传统方法更为合理。

ABAQUS在超高层结构动力弹塑性分析中的应用

本文概述了现有的弹塑性分析方法即静力和动力弹塑性分析方法,并比较了其优缺点。同时,应用大型有限元软件ABAQUS对西昌某超高层建筑进行了动力弹塑性时程分析,对动力弹塑性时程分析方法在高层、特别是在超限高层分析中的推广和应用提供了有益的参考和借鉴。

基于纤维模型的空间网架支承体系的优化设计与分析

近年来,民用航空制造业的快速发展给大柱距空间网架结构带来新的契机。本文针对某大柱距厂房设计了无柱间支撑、柱间钢支撑和柱间消能支撑3种抗侧力结构体系。在此基础上,分别建立了3种结构体系的三维整体有限元模型,通过优化设计确立了钢支撑和消能支撑的具体设计参数,并进行了多遇地震作用下的弹性时程对比分析。最后,建立了结构弹塑性分析的纤维模型,对3种结构体系进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,对比研究了3种结构体系在大震作用下的倒塌机制。结果表明:采用纤维模型能够较为精确地进行结构的弹塑性时程分析;相较于不加柱间支撑结构体系,柱间钢支撑和柱间消能支撑结构体系在多遇地震作用下的结构层间位移分别衰减约32%和64%,在罕遇地震作用下的结构层间位移分别衰减约12%和46%,且均具有更好的倒塌机制。本文可供大柱距空间结构的设计与分析参考和借鉴。

不同阻尼特性材料组合结构的弹塑性动力时程响应计算

本文提出一种不必形成与存储总阻尼矩阵的非线性结构动力时程分析的算法，用于计算非比例、非经典阻尼结构弹塑性动力响应。该算法的软件实现简单，对现有比例阻尼结构分析程序稍加修改即可。基于此算法的计算机程序满足了由两种阻尼特性材料建造的建筑结构非线性动力时程分析的需要。

基于自平衡力的弹塑性动力反应分析方法

本文给出了一个基于自平衡力的弹塑性结构动力反应分析的新方法。详细叙述了方法的原理和过程，并对用改进的Ｔａｋｅｄａ滞变模型描述的梁单元框架结构给出了具体的分析方法。这个方法与传统的方法不同，在分析中不必修正结构的刚度矩阵，而代之以计算代表塑性铰变形引起的应力重分布的动力自平衡力，因而大大地节省了计算机时。最后通过算例对本文方法进行了验证。

复杂形体钢框架-钢板核心筒结构的抗震性能研究

首先,使用ABAQUS软件,分析研究了超高层钢框架-钢板核心筒结构(宁夏电视塔方案III)的动力特性。数值结果表明:结构方案III的侧向刚度比钢框架-支撑核心筒结构(方案I)大,扭平周期比减小,扭转效应相应地减弱。钢板剪力墙的条带模型(Strip Model,SM)不仅能准确地模拟出钢板的屈曲后行为,而且能明显地节省计算资源。因此,接着,基于开发出的抗震钢板剪力墙条带模型用户单元子程序(称为UEL for SM),进行9度罕遇地震(620 cm/s2)作用下结构的弹塑性动力时程分析,以检查结构的变形指标和塑性发展情况。数值结果表明:结构的最大层间位移角出现在中部楼层段,结构构件的屈服机制合理体现多道抗震防线。

传统风格建筑钢框架结构拟动力试验及弹塑性时程分析

为研究传统风格建筑钢框架结构的抗震性能,按1:2缩尺比设计制作了试验模型,对其进行拟动力试验,得到钢框架结构在弹性和弹塑性阶段的应变分布、加速度反应、位移反应、滞回特性和耗能性能等,并采用有限元分析软件ABAQUS对试验框架进行弹塑性动力时程分析,得到其应力分布及破坏模式。研究表明:当El Centro波、Taft波、兰州人工波和汶川波的加速度峰值为70gal、200gal和400gal时,钢框架结构基本处于弹性阶段,没有出现明显的塑性变形和破坏。当汶川波的加速度峰值达到620gal时,柱Z-1的斗与柱Z-2大跨一侧的拱相继屈服,结构进入弹塑性阶段,此时结构的最大层间位移角为1/203,且骨架曲线仍呈上升趋势,说明该钢框架结构具有较强的抗侧能力和较高的承载力。结构的屈服顺序为斗栱先屈服,然后梁端屈服,最后柱脚屈服,该传统风格建筑钢框架结构的抗震性能优越。

某超高层抗震性能化设计及弹塑性时程分析

洛阳恒和国际商务会展中心北区酒店办公楼主屋面高184 m,采用钢筋混凝土框架—核心筒结构,属超B级高度高层建筑。针对超限情况,按照《高层建筑混凝土结构技术规程》中结构抗震性能设计方法进行结构设计,并进行罕遇地震下的动力弹塑性时程分析,对整体结构及结构构件进行了抗震性能评价。分析结果表明,结构具有合理的屈服耗能机制及塑性铰分布,能够达到预定的抗震性能目标,满足规范大震不倒的设防要求。