地下T型交叉管廊纵向抗震设计方法

基于反应位移法基本原理,提出了地下T型交叉管廊纵向抗震设计的一个方法。该方法引入周期性地层变形输入,分析一个地层变形周期内交叉管廊的变形历程,寻找交叉节点处变形和内力的最不利模式;通过正交试验分析,研究了场地、地震动等参数对最不利模式的敏感性。研究表明,周期性地层变形输入可以捕捉交叉管廊的变形和内力的最不利模式,地震波入射角度对交叉管廊变形和内力最不利模式起控制作用;方法可直接用于地下交叉型结构的纵向抗震设计。

钢结构精细化抗震设计方法综述

相较于传统的钢结构抗震设计方法,采用钢结构精细化抗震设计方法时,地震作用效应取值与结构的延性发生更为明确的关联,且板件、构件、结构的分类基于延性,力学概念更为清晰。详细介绍了结构影响系数的计算方法,构件抗震验算方法,板件、构件和结构的分类,并介绍了不同钢结构体系的屈服机制、验算方法以及钢结构抗震性能化设计方法。

基于位移的模块式加筋土挡墙抗震设计方法研究

性态设计是支挡结构工程抗震设计的前沿科学问题。以模块式加筋土挡墙为试验对象,通过振动台试验,探究模块式加筋土挡墙的变形模式;收集归纳挡土墙位移计算方法,分析不同破坏模式下屈服加速度系数分布规律;对比不同计算方法计算值与实测值的一致性。研究结果表明:挡墙的位移模式为平移与转动耦合,且以转动为主;不同破坏模式下安全系数法求解的屈服加速度系数均随输入加速度幅值增大而减小,简便方法和能量法所得屈服加速度系数为常数;将屈服加速度系数代入不同位移计算方法对比,提出在不同峰值加速度时,可分别采用Richards and Elms上限法(0.4g以下)、Cai and Bathurst平均上限法(0.4g~0.6g)、Newmark上限法(0.6g~0.8g)、Whitman and Liao平均拟合法(0.8g~1.0g)进行位移计算。最后,对模块式加筋土挡墙的抗震设计流程进行归纳。

广东地方标准与《抗规》反应谱的对比及长周期结构影响分析

对广东地方标准《高层建筑混凝土结构技术规程》(DBJ/T15-92—2021)、《建筑工程混凝土结构抗震性能设计规程》(DBJ/T 15-151—2019)及《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)三本规范抗震设计反应谱的标定方式、反应谱曲线及主要控制参数进行了对比,阐述了三者之间的异同,其中谱值差异最大的是位移段;通过不同算例的对比分析指出,《抗规》反应谱位移段谱值整体抬高是长周期结构低阶振型的谱值及低阶振型对基底剪力的贡献均与广东《高规》差异巨大的根本原因,亦是两者楼层剪力分布形态、倾覆力矩均差异大的主要原因。基于对比结果探讨了相对《抗规》整体抬高反应谱位移段谱值(辅助小震最小剪力系数规定)的处理方式,广东《高规》中震最小剪力系数规定及楼层剪力的调整方式或与《抗规》避免长周期结构计算剪力过小的出发点更吻合。

钢筋混凝土桥墩基于位移的抗震设计方法

通过改进能力谱法,给出了一个可以实现“小震不坏、中震可修和大震不倒”多级性能目标的钢筋混凝土桥墩直接基于位移的抗震设计方法。首先以钢筋和混凝土的应变幅值建立了钢筋混凝土桥墩不同破损极限状态的量化准则,并基于曲率延性系数和位移延性系数关系转化为墩顶位移的表述形式。再以屈服位移和位移延性系数作为设计参考变量,采用屈服谱加速度和屈服位移(Ay-Dy)格式的地震需求谱求解系统在不同风险水平地震作用下的反应。最后以能力设计原理保证桥墩截面的抗剪强度需求。通过一个具体设计算例说明了建议方法的可行性。

墩身高阶振型对高墩地震反应影响

采用增量动力分析的方法,全面讨论了墩身高阶振型对桥梁结构地震反应的影响.首先分析了现有规范中的桥梁抗震设计方法应用于高墩的局限性;随后采用了增量动力分析方法,在考虑墩身高阶振型效应的情况下,对高墩桥梁结构在地震作用下的性能进行了研究.结果表明:由于墩身高阶振型贡献,高墩在强震作用下可能沿墩身产生多个塑性区域;墩顶位移与墩底曲率不再同步变化,高墩墩顶极限位移不能采用规范中的方法进行计算;高墩墩身的地震剪力及弯矩需求也会由于墩身高阶振型的显著影响而变得十分复杂.最后提出了针对高墩抗震设计的一些改进措施.

基于刚度和位移带可更换构件RCS混合框架结构抗震设计方法

带可更换构件的RCS混合框架结构作为一种新型的可恢复功能结构,其抗震设计方法尚不明确。基于其结构受力特性及现行抗震规范中性能水准的划分,提出了正常使用、耗能构件可更换、主框架可修复、生命安全及防止倒塌等5个性能水准,明确了结构在不同性能水准下的受力状态和指标限值。将弹性刚度比和屈服位移比作为结构设计控制参数,提出了基于双参数的带可更换构件RCS混合框架结构抗震设计方法,并给出了抗震设计的具体实施步骤和构件截面设计方法。通过非线性静力分析及动力时程分析,对一幢3层带可更换构件的RCS混合框架结构进行抗震设计。分析结果表明:结构能满足预期的不同性能水准,所提抗震设计方法是有效性的。

隧道不同减震层的地震动力响应与减震效果分析

隧道设置减震层是一种有效的减小衬砌动力响应的方法,但由于受到设置模式、设计参数及施工条件等诸多因素的制约,其应用较少。针对不同的隧道减震层设置模式,采用计算机地震动力仿真模拟方法,探讨其减震机理与效果。在此基础上,提出一种新型的减震层设置模式,即'围岩-初期支护-减震层-二次衬砌'模式,就其减震效果、材料选择、厚度设计及其适用范围等进行深入研究。研究结果表明:该减震层设置模式能够明显地减小隧道二次衬砌的地震动力响应,尤其是选择10~20 cm的软质橡胶作为减震层时,二次衬砌的动应力峰值减小非常明显,达50%~80%,且受力状态也得到很好的改善,从而减小或避免了隧道二次衬砌受到严重震害。与常规的'围岩-减震层-初期支护-二次衬砌'模式相比,施工便捷,成本较低,更适宜于中国隧道工程建设所采用的新奥法施工。

多层屈曲约束斜撑钢框架抗震性能研究

为研究多层屈曲约束斜撑钢框架(buckling restrained braced frame,BRBF)的弹塑性动力性能,采用刚接与铰接两种形式的模型为研究对象,以屈曲约束斜撑(buckling restrained brace,BRB)水平力分担率平均值β和首层剪重比CB为主要研究参数,通过弹塑性动力二阶非线性分析,探讨了BRBF结构的抗震性能.结果表明:在设防烈度地震下最大层间位移各层分布较均匀;罕遇和特大地震下,刚接模型除首层和顶层外各层集中,铰接模型因柱脚铰接首层特别大,另外受第二振型影响中上层也较大.强震作用下,β≈30%时,结构以剪切变形为主,第一振型卓越;β≈60%时,第二振型参与;β≈90%时,第二振型卓越.结构基本周期一定时,β值大小不影响地震输入总能量;模型基本周期相近时,结构等效速度VE基本相等;同时,β值可从结构弹性基本周期以及地震波弹性体系能量谱中得到推算,再次验证了基于能量平衡抗震设计法的有效性.

腹板屈曲约束钢连梁抗震性能研究

腹板屈曲约束钢连梁通过在钢连梁腹板两侧设置约束板,保证钢连梁在往复剪切荷载作用下腹板剪切屈服后承载力能够持续强化,相比在腹板上设置加劲肋的传统方式,腹板屈曲约束钢连梁的腹板在接近钢材极限剪应变前不会发生面外屈曲,具有优越的耗能能力。通过5个腹板屈曲约束钢连梁的拟静力试验,研究了不同约束方式对钢连梁抗震性能的影响。试验结果表明:所有试件均实现了剪切屈服及承载力强化,破坏模式主要为翼缘、端板焊缝断裂和约束板弯曲破坏。钢连梁的超强系数平均值为1.38,大于《建筑抗震设计规范》GB50011-2010的最低要求1.1,其中采用50mm厚的钢筋混凝土约束板和25mm厚的木板约束板的试件的超强系数超过了1.5。通过建立有限元分析模型进行试验对比验证和参数分析,提出了约束板最小厚度的建议取值,可为实际工程设计提供参考。

剪切型结构基于损伤的抗震设计方法研究

提出一种剪切型结构基于损伤的新型抗震设计方法.鉴于以往针对结构最大位移模式的研究没有考虑低周疲劳累积损伤的影响,对若干典型剪切型多自由度体系进行大量弹塑性时程分析,探讨了当最大层间损伤达到某一确定值时结构沿竖向楼层的最大位移分布模式,提出了不同周期结构的最大位移分布计算公式;结合规范设计反应谱建立了等延性屈服点谱,提出了基于最不利楼层容许损伤和结构整体目标延性的抗震设计方法和步骤.算例分析表明,按该方法进行结构设计,能有效控制结构最不利楼层的损伤和结构整体延性,确保实现"大震不倒"的抗震设计目标.

斜拉桥横桥向设置钢阻尼器的减震优化研究

为研究如何在斜拉桥中合理布置钢阻尼器而取得最优减震效果,以某跨径为640m的半飘浮体系斜拉桥为例进行分析。采用SAP2000软件建立桥梁空间有限元模型,分析桥塔、过渡墩和辅助墩3处弹塑性钢阻尼器的初始屈服强度、屈服强度比以及阻尼器的布置方式对其减隔震效果的影响。结果表明:桥塔和过渡墩两处钢阻尼器同时屈服的方案能获得更好的减震效果;辅助墩处阻尼器的初始屈服强度对其他两处的影响不大,在减震设计中可单独考虑。在此基础上,提出钢阻尼器参数设计的简化方法,直接确定桥塔、过渡墩两处钢阻尼器的初始屈服强度和比值,达到优化的减震效果。

隧道纵向抗震分析的反应加速度方法

为研究隧道纵向地震响应,首先将隧道结构的动力问题简化为地震变形场作用下的土-隧道拟静力相互作用问题,推导了土-隧道拟静力相互作用模型的反应加速度方法。针对规范提供的纵向位移模式,给出相应反应加速度方法的等效惯性力公式及模型边界条件,最终建立基于规范位移模式的隧道纵向反应加速度方法。在与整体式反应位移方法对比验证的基础上,开展不同场地条件及不同隧道埋深下的隧道纵向响应规律研究。数值模拟结果表明:(1)当场地条件和埋深相同时,隧道弯矩随场地水平位移的增加而增加,而剪力、扭矩具有相反的变化规律;(2)场地条件对隧道纵向响应的影响较大,场地越软,隧道剪力越小,而弯矩和扭矩越大;(3)在50 m覆盖土层厚度内,随隧道埋深的增加,隧道剪力、弯矩逐渐减小,而扭矩基本保持不变。

带TMD结构的大阻尼比复振型叠加反应谱法

为了对具有非对称质量矩阵、非对称刚度矩阵和非经典大阻尼矩阵特征的带TMD结构进行更精确并便于工程应用的抗震设计,用大阻尼比复振型叠加设计反应谱法进行了地震响应及效应分析.用复模态法对非经典方程进行解耦,得到了结构地震响应的时域表达式,根据解的复共轭特征和欧拉变换,进一步把地震响应表示为一系列等效单自由度体系位移和速度响应的线性组合,再根据反应谱理论并考虑大阻尼比转换就可以求解带TMD结构基于设计反应谱的地震响应和效应并进行抗震设计.通过一个算例来说明大阻尼比复振型叠加设计反应谱法的应用,计算结果表明:带TMD结构有较好的减震效果.

构造应力场中的大断面隧道结构地震反应研究

构造应力场下围岩级别对大断面隧道地震响应影响一直是学术界和工程界的关键科学问题.以新建贵广客运专线油竹山双线隧道为依托,采用三维数值模拟,研究竖向、水平地震荷载同时激励下隧道衬砌动力响应.衬砌以水平速度为主,竖向速度约为水平速度三分之一,随着围岩强度降低,振动速度越来越小,岩体地震作用下易于破坏,起到吸震作用.速度、加速度、变形峰值发生时刻均滞后相应方向的地震波加速度激励峰值时刻.衬砌水平、竖向最大加速度差异较大,放大系数在2.5～5.3之间.随着地震时间延长,变形持续增加,围岩强度降低对结构约束作用减弱.对于围岩较好的隧道,衬砌以震动破坏为主,设计宜采用高标号抗震混凝土;而较差围岩隧道,以衬砌发生较大剪切变形破坏为主,设计阶段应加大配筋率,防止其受剪(拉)破坏.

国内外高桩码头抗震性能和设计方法研究进展Ⅰ:震害和抗震设计方法

通过对高桩码头震害的分析,阐明了高桩码头破坏的主要原因。在此基础上,从高桩码头抗震设计方法、桩-土相互作用、斜桩和桩-上部结构连接的抗震性能等方面,论述了国内外高桩码头抗震研究的进展,总结了这些研究成果在高桩码头抗震设计规范中的应用,指出了高桩码头抗震性能研究的不足及需要深入研究的问题。对国内如何吸收国外高桩码头抗震的研究成果及抗震设计规范的修订方向提出了建议。该系列论文分为3部分,此为第1部分,主要介绍了高桩码头的震害和破坏形式以及高桩码头的抗震设计方法。分析表明,基于位移的设计方法是国外高桩码头抗震设计的主要发展方向,我国应开展相关研究,将基于力的抗震设计规范修订为基于位移的抗震设计规范。

全直桩码头结构振型反应谱抗震分析

针对全直桩码头结构形式,以国外某码头工程为研究对象,采用振型分解反应谱法对不同水平地震方向激励进行纵横轴不对称结构动力响应分析,探讨了在不同水平地震方向作用下桩基结构位移和内力的变化规律。计算结果表明:结构平面质量中心和刚度中心不重合时,水平扭转效应对结构受力影响明显,结构地震作用及其扭转耦联振动效应可采用振型分解反应谱法计算;在水平地震作用下,全直桩码头结构的近陆侧桩承担的水平地震力最大,边桩比中间桩群承担了更多的水平地震力,设计中应重视边角桩的受力情况及调整桩基布置形式来减小扭转产生的不利影响。

偏心支撑钢框架基于屈服点谱的性态抗震设计(Ⅱ)——算例验证

基于屈服点谱(Yield Point Spectra,YPS)方法设计了1榀10层3跨K型偏心支撑钢框架结构(K-EBF),采用Pushover方法和弹塑性时程法对所设计的结构进行了地震反应分析。结果表明,算例结构的屈服位移是基本稳定的,在偶遇和罕遇地震作用下结构的层间侧移比满足我国现行抗震规范的要求,结构最终呈现理想的渐进式梁铰屈服机构;最终证明了该设计方法的合理性和可靠性。

基于地震反应谱分析的全直桩码头结构优化

文章建立了参数化全直桩码头空间有限元模型,通过振型分解反应谱法分析了该结构在水平地震作用下的响应,在此基础上构建了合理的码头抗震优化设计数学模型,通过灵敏度分析和零阶算法进行求解,得到了满足抗震设计要求且单位面积码头所需材料最少的设计序列;同时探讨了不同位置底梁对于全直桩码头结构抗震性能的影响。仿真结果表明:采用整体布局优化和增设底梁相结合的方法对全直桩码头结构进行抗震优化设计是可行的;底梁布设可有效限制结构变形、减小桩基内力,从而提高结构的抗震性能。

超限高层结构抗震性能化设计方法探讨

随着我国超限高层建筑的大量涌现,团体标准《建筑结构抗震性能化设计标准》已颁布实施,对超限高层结构的抗震设计产生一定的影响。针对超限高层结构抗震性能化设计和抗震设防审查中若干值得探讨的问题,首先总结了超限高层结构抗震性能化设计方法;然后重点探讨了超限高层结构抗震性能化设计的3个重要指标:剪重比、框剪比和中震墙肢拉应力,提出了上述指标不满足规范要求时可采用基于抗震性能化设计的解决措施;最后,阐述了基于预设屈服模式的抗震性能化设计新方法。结果表明:长周期高层建筑的剪重比不满足限值时,建议通过修正反应谱的长周期段,验算结构的侧向刚度;对于框剪比限值,建议根据大震下的内力重分布规律对小震设计的框架剪力进行调整;基于预设屈服模式的抗震设计方法可实现对超限结构破坏模式的控制。