地下结构地震反应位移法地基弹簧刚度求解及影响因素分析

为研究地基弹簧刚度的影响因素,分别讨论土体弹性模量、土体泊松比、结构高度、结构宽度、结构埋深以及结构底板到基岩距离与地基弹簧刚度的关系,并基于静力有限元计算结果,提出考虑多因素作用的计算弹簧刚度的综合建议公式,以某两层三跨地铁车站结构为例验证该建议公式的有效性。研究结果表明:弹簧刚度随土体弹性模量增大呈线性增长,结构高度对边墙弹簧刚度影响较大,结构宽度对顶板、底板的弹簧刚度影响较大。利用综合建议公式计算所得结构内力与有限元法计算结果最接近,说明该公式适用于地基弹簧刚度简化计算。

浅埋地下结构反应位移法不同位置弹簧刚度系数的影响分析

地基弹簧刚度系数的确定是反应位移法中的关键因素之一。目前地基弹簧刚度系数求解方法不统一,而采用不同方法计算的弹簧刚度系数相差甚大。该研究结合一浅埋地下框架结构,通过改变结构不同位置、不同方向的弹簧刚度系数,分析了24种不同计算工况下结构的位移和内力响应。结果表明:结构的水平变形和中柱的内力受结构底板的切向弹簧影响更为明显,需在反应位移法分析模型中重点考虑;结构底板的法向弹簧和左右侧2两个方向的弹簧对底板和左右侧墙的受力有显著影响,相比较而言,结构顶板的切向和法向弹簧对结构的受力和变形影响不大。

对反应位移法中几个关键问题的探讨

反应位移法是地下结构抗震分析最常用方法之一。本文拟通过具体算例分析,探讨了目前反应位移法在实际应用中的几个简化假设,具体包括土弹簧刚度的不同确定方法、分层土体与等效单层土体的位移模式、线性与非线性时土体位移模式等。计算分析表明:(1)不同方法确定的土弹簧刚度值相差巨大,由此导致结构地震响应差别显著;(2)分层与单层土以及线形土体与非线性土体的土体位移模式相差明显,即周围土体对地下结构的地震作用差别明显,因而地下结构地震响应差异明显。由此可见在实际应用反应位移法时,应严格按照实际分层土体,得到土体的非线性地震响应,而应避免采用一些简化等效处理方法。本文研究成果可为进一步完善反应位移提供参考。

反应位移法中地基弹簧刚度系数求解方法对比研究

反应位移法是目前地下结构抗震设计中应用最为广泛的简化方法之一,其中的一个关键参数是结构周围弹簧刚度系数。基于《城市轨道交通结构抗震设计规范》(GB 50909—2014)中简化的静力有限元法,进行了不同加载形式的静力有限元刚度法和柔度法计算弹簧刚度系数,将其计算结果应用于反应位移法与严格的动力时程计算结果进行对比研究。结果表明:不论静力有限元刚度法还是柔度法,除水平竖直加载方式外,其余的加载方式确定的地基弹簧系数对反应位移法计算的结构变形及内力影响较小。考虑计算次数,可以采用刚度法和柔度法中的径向切向和径向环向一次加载方式对静力有限元法进行简化计算。

罕遇地震下的屈曲约束支撑框架结构的动力响应研究

为分析支撑布置方式、刚度比、结构总层数等因素在罕遇地震下对屈曲约束支撑框架结构动力响应的影响,借助有限元分析软件SAP2000,分别对6层、12层、18层屈曲约束支撑框架结构模型进行了罕遇地震下的时程分析,详细研究了多高层结构体系的层间位移角、底层剪力、支撑内力等随支撑布置方式、刚度比、结构总层数等因素变化的规律。分析表明,倒V较单斜布置更能有效降低底层剪力、增大支撑轴力、降低层间位移角,从而降低结构的地震响应,更有利于结构消能减震;随着结构总层数的增大,支撑的屈服层数呈现出增多的趋势;刚度比七为2—4时,能使较多层数的屈曲约束支撑参与到消能减震的过程之中,较好地实现抗震设防目标。

粘滞阻尼器对L型结构扭转效应的影响分析

建筑物中由于各构件可能存在质量分布不均、构件尺寸差异引起的刚度布置不均,结构质量分布的中心位置与结构刚度分布的中心不重合导致建筑物在地震作用下产生明显的附加转动,引起结构边榀柱受剪扭破坏。构件布置过程中多考虑到如何控制此种扭转效应的问题。文中对减震结构振动方程中附加阻尼矩阵的计算说明了增设阻尼器对结构扭转效应控制的影响,对L型结构算例中以层间位移、位移比作为控制参数,分析阻尼器的布置方式对结构在地震作用下的减震及扭转效应控制效果的影响,得出了阻尼器在楼层高度、平面内的最优位置以及相应布置下的减震效果。

大型轻质屋盖面内刚度对整体框排架结构的影响分析

基于北京地区某再生水厂内采用大型轻质屋盖的框排架结构厂房,采用PKPM软件建立了不同屋盖系统面内刚度的分析模型,通过对结构周期、位移、内力响应特性的分析,发现屋盖系统面内刚度的差异性对整体结构的抗震性能有明显影响。此类结构屋盖平面内刚度的改善能有效提高整体结构的刚度,抑制结构的扭转耦联效应,使结构变形呈现明显的整体平动变形,结构内力呈现整体一致性,有效增强了结构的整体性,使框排架结构的边榀与中榀体现出较好的协同工作性。