极罕遇地震下单跨框架结构倒塌破坏机理研究

随着第五代GB 18306-2015《中国地震动参数区划图》中极罕遇地震概念的提出,有必要探讨在极罕遇地震作用下单跨框架结构的倒塌破坏机理。利用显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA对单跨框架结构在极罕遇地震作用下的倒塌过程进行模拟,通过合理选取参数和模型,再现单跨框架结构倒塌破坏的全过程,揭示极罕遇地震作用下单跨框架结构的倒塌破坏机理,为既有单跨框架结构的鉴定与加固提供理论依据。结果显示:在极罕遇地震作用下与多跨结构相比单跨框架结构抗震防线单薄,结构冗余度不足,且结构底层柱端出现塑性铰是引起单跨结构倒塌的主要原因。

高烈度震区预制拼装连续刚构桥延性分析

本文基于纤维梁柱单元模型的基本原理,对广佛西环城际铁路4×40m预制拼装连续刚构在罕遇地震作用下进行弹塑性分析,结果表明:在10.5~22m墩高范围内,随着墩高增加,塑性转角、剪力计算值有降低的趋势;箍筋对桥墩的延性影响很大,甚至在某种程度依赖于箍筋配置的合理与否,合理的配置箍筋是一种经济有效的提高抗震性能的方式;采用《铁路工程抗震设计规范》和《城市桥梁抗震设计规范》两种方法验算了该种桥梁桥墩的抗震性能,其弹塑性分析方法和延性抗震成果为其他高烈度震区刚构桥延性抗震设计提供了参考。

某高层悬挂结构地震响应分析

为实现首层广阔的公共开放空间,上海某高层建筑采用屋顶桁架悬挂20层办公楼层。为正确地评估该高层悬挂结构在罕遇地震活动下的弹塑性行为,研究在罕遇地震下的变形形态和构件损伤情况,文中利用ETABS分析软件,选取7组7度50年超越概率2%的地震波三向输入,考虑材料非线性和几何非线性,对该结构进行罕遇地震弹塑性时程分析。分析结果表明,结构在罕遇地震下的弹塑性层间位移角满足规范要求,无严重破坏或者倒塌,罕遇地震下性能表现合理可靠。可为相关悬挂结构设计提供参考与借鉴。

建筑结构罕遇地震响应与地震动位移谱关系研究

本文详细探讨了建筑结构罕遇地震响应与地震动位移谱之间的关系。通过算例分析,对比了大震弹性与大震弹塑性响应的差异,并通过地震动位移谱解释了差异原因。本文比较了人工地震动与包括汶川地震在内的天然地震动位移谱差异,指出了这种差异将导致罕遇地震作用下长周期结构的人工波计算结果普遍大于天然波计算结果。本文依据地震动位移谱给出了罕遇地震分析时的地震动选取原则。

大型超高钢结构电视塔抗震性能分析

以388 m高河南省广播电视塔为例,研究了大型超高钢结构电视塔抗震性能的分析与评价方法.为评判河南电视塔可能出现的薄弱部位等抗震性能,利用时程分析法对该结构分别进行了多遇地震弹性时程响应分析与罕遇地震弹塑性时程响应分析.同时,为了解河南电视塔刚接模型与铰接模型抗震性能的区别,对该结构两种不同计算模型在弹性阶段的动力行为与弹塑性阶段的非线性动力特性进行了对比分析.研究结果表明:该结构两种分析假定的计算模型均满足小震不坏、中震可修、大震不倒的抗震设防要求,刚接模型整体抗震性能略优于铰接模型.

钢-混凝土混合结构罕遇地震弹塑性静、动力分析方法

对钢-混凝土混合结构进行了罕遇地震作用下弹塑性静、动力分析方法的探讨。给出了罕遇地震下钢-混凝土混合结构的弹塑性分析有限单元模型以及结构的整体分析模型;探讨了适应于钢-混凝土混合结构特点的罕遇地震静、动力分析方法、实现过程;结合算例分析,讨论了弹塑性静、动力分析的技术要点、注意事项,并且进行了弹塑性静、动力分析的结果对比研究工作。

某带穿层柱框架结构的抗震性能分析

文章以某带穿层柱框架结构商业建筑为例,通过对该结构进行多遇地震下的弹性计算和罕遇地震下的弹塑性分析,并结合大震推覆计算分析了结构整体和穿层柱受力性能。分析结果表明,在大震作用下,结构整体及穿层柱具有较好的承载和变形能力,能够达到期望的性能指标。抗震性能分析找出了抗震薄弱构件以指导结构设计,可供类似工程参考。

罕遇地震下城际铁路连续梁桥延性抗震设计

研究目的:罕遇地震作用下,城际铁路桥梁结构可能进入到弹塑性工作状态,对城际铁路桥梁结构进行弹塑性地震响应分析和延性抗震设计具有重要的工程价值和研究意义。结合大连市金州新区至普湾新区城际铁路工程的设计实例,基于纤维梁柱单元模型的基本原理,建立主桥(25+30+25)m预应力混凝土连续箱梁桥的弹塑性分析模型,采用傅里叶变换和反复迭代法将铁路规范反应谱拟合为地震动时程曲线,进行罕遇地震下桥梁的地震响应分析及桥墩延性抗震设计。研究结论:结果表明:地震激励下,仅制动墩进入到塑性状态,延性系数最大值为3.02,小于规范给定值4.8,抗震验算满足规范要求。本文给出的桥梁弹塑性分析方法和延性抗震设计结果为城际铁路连续梁桥的延性抗震设计提供了一种实用手段和依据。

基于极限平衡理论的钢与混凝土组合框架结构抗震分析

基于极限平衡理论建立一种钢与混凝土组合框架结构罕遇地震作用时简化分析方法。通过理论分析和试验现象,确定组合框架破坏机制;基于极限平衡原理,根据结构在地震作用下达到极限状态时变形和内力分布规律,分别计算框架顶部侧移等于H/50、H/40和极限荷载对应侧移值时组合框架抗震强度,计算结果与国内外十九榀组合框架低周反复荷载试验结果吻合较好,说明此计算方法可有效地预测组合框架结构在罕遇地震下的抗震强度;提出通过对组合框架变形能力和抗震强度同时进行控制,以使结构满足罕遇地震下抗震要求的简化方法。

设置消能连梁的某框-剪结构抗震性能研究

对在连梁处设置软钢剪切型阻尼器的某框架-剪力墙结构在罕遇地震作用下的抗震性能进行了研究。分析结果表明,仅在底部加强区设置约束边缘构件时,结构不能满足大震不倒的设防要求,该结构剪力墙中约束边缘构件应通高设置,抗震构造措施提高后的结构能够达到大震设防目标,剪力墙累积受压损伤得到有效减小,各层连梁中的阻尼器均起到了较好的消能减震作用,提高了结构的整体抗震性能。

向家坝升船机塔柱简化结构大震不倒研究

鉴于齿轮齿条式升船机过坝速度快、运行安全可靠,已在我国的大型水利水电工程中得到广泛应用。但是齿轮齿条式升船机结构型式复杂,其抗震研究基础薄弱,现行抗震规范中均没有专门针对该结构抗震设计的条文,因此急需进行抗震研究。本文对地震设防烈度达8度的向家坝升船机塔柱结构,采用静力和动力弹塑性分析方法,研究了大型升船机塔柱结构的薄弱部位和可能的破坏模式,分析结果与该结构的振动台模型试验结果规律一致。研究结果进一步表明该升船机结构抗震设计合理,具有多道抗震防线,有较好抗超设计地震的能力。

罕遇地震作用下底框砌体房屋裂缝开展分析

以底框砌体结构房屋为研究对象,建立有限元分析模型,对结构施加调幅后的EI-CENTRO地震波进行大震作用下结构的弹塑性时程分析;并通过添加抗震墙,建立底部框剪有限元分析模型,对比分析了添加抗震墙前后结构裂缝变化趋势。分析结果表明:原结构底层框架部分出现严重的弹塑性变形集中,层间位移大,层间位移角不能满足现行规范的抗震设防要求;底层柱上下端、过渡层横墙下部附近是结构薄弱环节;添加抗震墙后结构底层位移反应减小,但过渡层层间位移增大,墙体也比原结构开裂严重,在第三层出现了类似原结构过渡层的交叉裂缝,说明了需要合理添加抗震墙以防薄弱层发生转移。研究结果可为此类房屋的破坏机理研究及抗震性能评价提供技术参考。

P-BRW体系整体结构模型抗震性能分析

柱贯通型梁端铰接钢框架屈曲约束钢板剪力墙(P-BRW)体系是一种新型抗震结构体系,其受力明确,构造简单,更适合工业化建造的要求。采用有限元分析软件对一幢15层的高层建筑整体结构模型进行了不同地震设防烈度罕遇地震作用下的抗震性能研究,分析其自振特性、楼层位移、层间位移角、塑性出铰机制等性能指标。结果表明:P-BRW体系整体结构可以最大程度的发挥屈曲约束钢板剪力墙的耗能能力;在8度(0.2g)及以下设防烈度罕遇地震作用下,铰接钢框架的梁柱均处于弹性阶段,屈曲约束钢板剪力墙体系屈服而不屈曲,满足"小震不坏,中震可修,大震不倒"的设计原则;但在8度(0.3g)设防烈度罕遇地震作用下,底层柱端会形成塑性铰,不满足抗震设防要求。

大跨度连续刚构桥罕遇地震下抗震分析

研究目的:新建风陵渡黄河特大桥位于八度地震区,在跨越黄河主河道时,为满足航运和过洪要求,其主跨必须采用百米以上大跨度,这便对跨主河道的主桥提出了相当高的设计标准。本文通过有限元程序对主桥结构进行的静力及动力分析,介绍了大跨度连续刚构桥延性设计方法。研究结论:随着土木工程设计理念的不断更新,工程技术人员需要重新审视桥梁结构的防灾减灾设计,对大型复杂桥梁进行抗震延性设计是十分必要的。本文通过对于高烈度地震区大跨度连续刚构桥在罕遇地震下的抗震分析,提供了一种有效的延性设计方法。即通过非线性时程分析得到桥墩内力、位移等反应结果以后,将反应结果与各桥墩进行Pushover分析后得到的屈服抗力相比较,最终判定全桥是否有足够延性抗震能力。

泉州电信综合楼结构弹塑性分析

平面与竖向布置不均匀的泉州电信综合楼属特别不规则建筑，有必要进行罕遇地震作用下结构薄弱层（或薄弱部位）的判断及结构弹塑性变形验算．文中介绍了结构弹塑性分析法并采用空间弹塑性推覆（ＰＵＳＨＯＶＥＲ）模型，对泉州电信综合大楼结构进行静力非线性分析．计算结果表明：结构在小震作用下变形满足规范的应小于１／８００的规定，但对个别连梁和角柱进入塑性屈服阶段等薄弱部分的设计应加强；

昆明螺蛳湾中心超限高层建筑抗震性能化设计研究

昆明螺蛳湾中心由2#、3#、5#三幢超高层塔楼及商业裙房组成。其中3#塔楼地上49层,结构高度216.6m,采用钢管混凝土框架-钢骨混凝土核心筒结构体系,设置2道加强层,除结构高度超限外,还存在尺寸突变、构件间断、楼层受剪承载力突变、塔楼偏置等多项不规则类型。采用基于性能的抗震设计方法,提出适合该工程实际情况的抗震性能目标和不同构件的抗震性能设计指标,进行基于等效线性化方法的中震和大震下结构关键构件的性能指标验算和复核。采用等效迭代方法计算时,由于考虑部分水平构件的屈服影响,结构整体刚度降低,各楼层总地震剪力和核心筒分担的地震剪力随之减小,但外围框架分担的地震剪力却呈增大趋势。同时还应用混凝土材料非线性本构在ABAQUS中的二次开发,进行罕遇地震下的动力弹塑性时程分析。结果表明,核心筒墙肢仅少量发生受压损伤,局部钢管进入塑性状态,连梁受压损伤明显,钢梁普遍进入塑性且塑性应变程度相对较大,起到了较好的耗能作用,结构整体抗震性能良好,关键构件的抗震性能指标满足预设的性能要求。

装配式钢结构自耗能节点元件抗震性能研究

结合一多层装配式钢框架实例,分析了装配式钢结构梁柱自耗能节点体系在该钢框架中的应用。进行了多遇地震作用下的反应谱分析、及罕遇地震作用下的动力弹塑性分析,验证了装配式钢框架减震结构在设计后能否满足“大震不倒”的抗震设防要求。结合Perform-3D软件对装配式钢结构的自耗能节点抗震性能,在多遇、罕遇地震作用下的层间位移角和结构耗能效率展开分析。结果表明:钢结构在多遇、罕遇地震作用下层间位移角满足规范限值要求,层间位移角不大于1/50;罕遇地震作用下,结构的最大弹塑性层间位移角为1/55,自耗能直梁段节点在罕遇地震作用下进入塑性状态并耗能,新型节点耗能占结构总耗能的60%左右;结构构件耗能显著降低,则损伤程度降低。自耗能直梁段节点设计工作状态良好,体现出良好的耗能机制,有效地保护了主体结构,吸收了大量的地震能量。

北京冬季奥运村人才公租房项目结构抗震性能分析

为研究采用钢框架-防屈曲钢板墙结构的北京冬季奥运村人才公租房项目的抗震性能,建立了反映两边连接防屈曲钢板墙受力特点的简化模型——等效交叉支撑模型,介绍了等效交叉支撑模型中初始刚度、单根支撑的等效截面面积、支撑屈服强度等关键参数的计算方法。选取典型户型结构,建立钢框架-防屈曲钢板墙结构整体精细化有限元计算模型,研究该双重抗侧力体系的变形特点、构件失效顺序、塑性发展模式、内力分配关系以及结构刚度退化过程;对防屈曲钢板墙在结构中的消能减震能力进行评价。通过该类结构抗震性能的研究分析表明,结构满足“大震不倒”的抗震设防目标。

铁路高墩大跨度连续刚构桥抗震设计分析

为保证在罕遇地震下桥梁结构满足规范要求,以主跨120m的高墩大跨连续刚构桥——云南万拉木特大桥为例,运用MIDAS Civil建立连续刚构桥空间有限元模型,对其进行动力特性及罕遇地震作用下的非线性时程分析,并优化延性抗震设计。分析结果表明:桥梁振型以梁墩的横向振动为主,第1阶横向侧弯的自振周期为1.697s,全桥最大振幅出现在桥墩墩顶位置。在罕遇地震(50年超越概率为2%)作用下,中跨墩顶、底受力较大,均已进入屈服,但其弯矩均小于钢筋极限弯矩,桥梁满足"大震不倒"抗震性能目标。对塑性铰区进行优化,将墩底以上3m空心与实体分界位置处截面外层部分主筋弯折,形成最不利塑性铰区域;加强墩顶、底塑性铰区域横向约束钢筋布置,提高墩柱延性。

城际铁路连续梁桥抗震计算方法对比分析

研究目的:城际铁路桥梁在多遇和罕遇地震作用下的设计检算方法选择,对于桥梁结构的安全性具有重要作用。为深入研究城际铁路连续梁桥的不同抗震计算方法的特点,并确定在不同计算阶段的方法采用,本文以大连市金州新区至普湾新区的一座城际铁路预应力混凝土连续梁为例,首先介绍铁路规范简化算法、反应谱法和弹性、弹塑性时程分析法的计算流程,然后运用三种方法分别对该连续梁桥进行多遇地震和罕遇地震作用下响应分析,并进一步采用简化算法和弹塑性时程分析法计算罕遇地震下的延性系数,对比三种方法的墩顶位移、墩底弯矩和墩底剪力的计算结果。研究结论:(1)对于连续梁桥,多遇纵向地震计算采用三种方法差异不大;(2)多遇横向地震计算应采用反应谱法或时程分析法,采用简化算法偏危险;(3)罕遇地震作用计算应采用弹塑性时程分析法,更为经济合理;(4)罕见地震作用计算采用简化算法或反应谱法结果失真,会严重放大墩底弯矩,增加配筋量;(5)本研究成果在铁路连续梁桥的抗震设计领域具有一定的指导和借鉴意义。