远场长周期地震动作用下高层框剪结构地震反应分析

选取3条远场长周期地震动和2条普通地震动,在比较其能量特性的基础上,采用ETABS软件建立两栋高层框剪结构的有限元模型。对比研究了地震动类型和结构基本周期对结构弹性地震反应的影响规律。结果表明:远场长周期地震动对高层框剪结构的地震反应具有放大作用;在其作用下结构的层间剪力、楼层位移和层间位移角明显大于普通地震动作用下的结果。远场地震动作用下结构的最大层间位移角出现在中下部楼层,且明显超出现行规范1/800的限值要求。普通地震动作用下结构的最大层间位移角出现在中上部楼层,能够满足规范限值要求。随着结构基本周期的增加,远场长周期地震动作用下结构的地震反应随之增大;普通地震动作用下结构的基底剪力、顶层位移逐渐增大;最大层间位移角略有下降、出现的楼层明显上移;顶层位移对长周期地震动、结构基本周期最为敏感。建议在高层结构抗震设计时进行远场长周期地震动作用下结构的抗震性能验算;且将结构位移作为重要的控制指标。     

长周期随机地震作用下超大跨斜拉桥的行波效应分析

从各个国家和地区的地震记录库中寻找出一些具有良好记录质量和基本场地资料的强震记录,并从中挑选出较为典型的长周期地震波,对比分析了不同场地条件下长周期地震波和普通地震波的平均加速度反应谱及其规范形式的分段拟合曲线.选取软土场地拟合反应谱作为目标反应谱,用迭代方法求取与目标反应谱相对应的功率谱密度函数,分析了基于长周期地震动加速度功率谱密度的特点.在此基础上,以某超大跨斜拉桥结构为背景,利用ANSYS软件建立三维有限元分析模型,分别以文中拟合的长周期地震动功率谱密度和普通地震动功率谱密度作为输入,采用直接求取位移的改进虚拟激励法,对超大跨斜拉桥结构进行了不同视波速下的行波效应分析.结果表明:长周期地震动功率谱密度的卓越频率明显低于普通地震动功率谱密度的卓越频率.长周期地震动功率谱作用下的桥梁左桥塔顶、右桥塔顶和桥面板跨中节点的位移响应功率谱值均明显大于普通地震动功率谱作用下的结果,桥梁塔顶位移响应功率谱均呈双峰分布.在本文算例中,考虑行波效应使超大跨斜拉桥结构的位移响应和弯矩响应结果有所减小.     

复杂高层结构非线性抗震性能分析刍议

为满足各地城市化建设快速发展及民众日渐提升的审美需要,复杂高层结构建筑在我国各地大量涌现,这类结构建筑的抗震性能也日渐成为建筑业关注互动的焦点。基于此,该文将围绕复杂高层结构非线性抗震性能开展研究,研究采用正交化HHT法,并主要围绕2条长周期地震波开展比对分析,以此明确研究对象复杂高层结构建筑的非线性抗震性能。结合分析可发现,结构响应在长周期地震波作用下变得更为明显,加速度响应的明显程度低于位移响应。     

长周期地震动下框架-剪力墙结构隔减震改造

长周期地震作用是一种特殊的地震动,框架-剪力墙抗震结构在长周期地震动下的响应与普通地震动下的响应明显不同.运用ETABS建立11层框架-剪力墙抗震结构及3种改造结构(即基础隔震结构、层间隔震结构及阻尼减震结构),分别输入远场类谐和长周期地震波、近断层脉冲型地震波和普通地震波3种不同性质的地震波进行罕遇地震下的非线性时程分析.结果表明:4种结构在长周期地震动下的地震响应明显,框架-剪力墙抗震结构的响应最大;长周期地震下,采用基础隔震结构、层间隔震结构和阻尼减震结构进行改造后的地震响应减小,受长周期地震动影响区域的框架-剪力墙抗震结构可以运用基础隔震结构、层间隔震结构和阻尼减震结构进行改造;采用基础隔震结构和层间隔震结构进行改造后的减震效果优于运用阻尼减震结构进行改造.     

不同类型地震波作用下大跨连体结构行波效应比较

大跨连体结构是近二十年来发展起来的一种新型结构形式,受力性能较为复杂.以某高层大跨连体结构为背景,利用ANSYS软件建立三维有限元模型,从地震记录库中分别选取长周期地震波和普通地震波做为输入,采用大质量法对大跨连体结构进行了不同类型地震波作用下的行波效应分析与比较研究.结果表明:长周期地震波作用下大跨连体结构连廊杆件内力明显大于普通地震波作用下的结果;在纵向水平地震动激励下,横向水平杆的行波效应较明显,而竖向斜撑的行波效应影响较弱.     

远场地震动作用下地铁车站结构动力响应分析

基于ABAQUS有限元软件,针对深软场地条件,建立了土-结构动力相互作用模型。利用Python二次开发程序实现了黏弹性边界的自动施加。考虑远场大震波及人工波的不同频谱特性,对典型两层三跨地铁车站结构动力响应进行了研究。结果表明:车站结构动力响应受输入地震动的峰值加速度及频谱特性影响明显,结构在不同地震波作用下关键部位的内力及位移变化趋势一致。大震远场波作用下和人工波作用下的车站相对位移曲线形状有差异。对于典型的框架式地下车站而言,中柱的内力反应最大,为最不利受力构件,设计时应重点考虑。深软场地对地震波具有低频放大、高频滤波的效果,远场大震波中的低频含量丰富;与人工波作用相比,车站关键位置地震动峰值加速度(PGA)增大明显。     

考虑支撑加固的框架结构远场长周期地震响应分析

为了研究不同地震作用下、不同自振周期以及支撑加固下结构的地震反应变化规律,选取3条常规地震动和3条远场类谐和长周期地震动,先对其进行反应谱特性分析,然后通过希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform)得到各条地震动的Hilbert能量谱,进而得到Hilbert能量谱用于比较分析不同地震动的能量特性。在此基础上,使用SAP2000建立3层和20层框架结构及其支撑加固结构的有限元模型并对其进行地震动作用下的弹性时程分析。结果表明:长自振周期的结构在远场长周期地震动作用下的地震响应远远大于常规地震动作用下结果,并且长自振周期结构的地震反应相比短自振周期结构更为明显;支撑加固对短自振周期结构的加固效果非常显著,而对长自振周期结构的加固效果不明显,且使得结构最大层间位移角所在楼层上移,引起结构中上部楼层存在安全隐患。     

框架—剪力墙结构高层地震问题的数值分析

应用ANSYS有限元分析软件对框架—剪力墙结构高层建筑进行地震响应和地震波瞬态分析,通过对高层框剪结构在自振及地震波作用下的分析,得出结构位移与地震频率的关系,为高层框剪结构的抗震设计提供具有一定价值的参考意见。     

框架-剪力墙结构高层地震问题的数值分析

应用大型有限元ANSYS软件对框剪结构高层进行了地震响应和地震波瞬态分析,通过框剪结构高层在自振及地震波作用下的分析,得到了结构的位移与地震频率的关系,可为框剪结构高层的抗震设计提供参考价值.     

近断层地震动作用下长周期结构的地震动强度指标

选取国内外13次地震的26个近断层地震动记录,研究适用于长周期结构的地震动强度指标.采用时程分析法计算了自振周期3.0～8.0 s的单自由度结构的加速度、速度和位移响应,研究了峰值加速度、均方根加速度、峰值速度、均方根速度、峰值速度与峰值加速度比、峰值位移和均方根位移与这些响应最大值的相关性.在此基础上以宿迁某高层隔震建筑为对象,进一步考察实际长周期结构的最大地震响应与地震动强度指标的相关性.研究结果表明:不同地震动强度指标与长周期结构最大响应的相关性差别很大,加速度型地震动强度指标的相关性最差,速度型强度指标随着结构周期的增加其相关性愈差,位移型强度指标随着结构周期的增加其相关性愈好.相比峰值加速度和峰值速度强度指标,近断层地震动作用下长周期结构时程分析时,选择位移型地震动强度指标用于选择和调整地震动输入更为合理.     

盆地型长周期地震动的判别准则

为了筛选出盆地内超高层结构抗震设计所需的盆地型长周期地震动(简称为长周期地震动)验算波,总结了长周期地震动的形成机理,分析了长周期地震动中面波的卓越性,提出了截取由面波主导的地震动尾波的方法,通过基于尾波特性的统计分析得到了长周期地震动的判别准则.结果表明:沉积盆地边界所激发的面波在盆地内传播、叠加以及依频率放大是长周期地震动的主要形成机理;长周期地震动中由面波主导的尾波段对长周期结构响应起控制作用;长周期地震动判别准则宜定为:速度反应谱卓越周期大于2s,且截取出的尾波与原始波在速度反应谱卓越周期处的谱幅值比大于85%.     

复杂高层结构随机地震反应中阻尼模型的影响分析

扼要比较了Rayleigh阻尼和Caughey阻尼两种阻尼模型,利用ANSYS软件中的APDL编程语言进行二次开发,将Caughey阻尼模型应用到复杂高层建筑结构的随机地震反应分析中;以某实际复杂高层建筑为例,采用现场测试和数值模拟相结合的方法,分析了不同阻尼模型对复杂高层结构随机地震反应计算结果的影响,讨论了Rayleigh阻尼模型和Caughey阻尼模型的适用范围.结果表明,Rayleigh阻尼模型的曲线形状与所选取的控制频率相关,两控制频率间的计算阻尼比小于实测结果,两控制频率以外部分的计算阻尼比则大于实测阻尼比;Caughey阻尼模型能在较大频率范围内较准确地反映结构的阻尼特性.     

超高层矩形建筑混凝土结构层间位移角限值分析

研究超高层矩形建筑混凝土结构层间位移角限值。建立超高层矩形建筑混凝土框架结构模型,所有建筑支撑柱均采用矩形截面,通过有限元运算软件ABAQUS对超高层矩形建筑混凝土弹性和弹塑性层进行时程分析,构建ABAQUS有限元模型。分析混凝土结构弹性层间位移角限值,研究混凝土强度等级和建筑层数对层间位移角的影响。依据REER选择法选择部分实际地震数据,将得到的地震数据转换成反应谱,通过程序产生7个人工波。把选择的地震波依次施加至模型,对超高层矩形建筑混凝土进行弹塑性动力时程分析。对15个超高层矩形建筑混凝土结构模型在7个地震波作用下不同性能水平极限状态的层间位移角限值进行记录,获取大多数数据的下限值,将其看作相应性能水平下混凝土结构层间位移角限值。实验结果表明:结构层数对开裂层间位移角的影响大,混凝土强度等级对开裂层间位移角影响小,超高层矩形建筑混凝土弹性层间位移角限值为0.002;完好性能、轻微损坏、轻~中度损坏、中等损坏、不严重损坏水平下结构弹塑层间位移角限值依次是0.004、0.005、0.009、0.012、0.016。     

带刚性伸臂减震层高层结构抗震性能对比与分析

通过推导三角形形式钢管伸臂对有效层间位移的放大公式,得到了带刚性伸臂减震层高层结构中黏滞阻尼器的模态附加阻尼比计算公式.以一个框架-核心筒结构为例,对其分别设置刚性伸臂减震层、对角支撑减震层及加强层在近场脉冲波和非脉冲波作用下的抗震性能进行了对比与分析.结果表明,带刚性伸臂减震层高层结构的抗震性能在3类结构中最为优越,而脉冲波则会导致层间位移等性能指标大幅增加,设计时不容忽视.同时,带刚性伸臂减震高层结构抗震性能的提高与剪力墙到外框柱轴线间的距离成正比,与层高成反比,与阻尼器竖向夹角的余弦相关.     

高层建筑中非结构构件的抗震性能试验分析

当前针对主体结构抗震性能的研究很多,但针对非结构构件抗震性能研究较少。为此,对高层建筑中非结构构件的抗震性能进行试验分析。利用统一建筑规范对非结构构件抗震计算进行规定,通过FEMA273、FEMA356依次对非结构构件性能与设计方法进行规定。选用楼面反应谱法对非结构构件抗震性能进行分析。将加速度看作调整核心,完成对加速度时程曲线振幅的调整,将其看作试验加速度波。地震波选用EL Centro-NS、Taft-NS与天津-NS地震波。通过ANSYS软件建立模型,获取不同楼层楼面反应谱,通过时程分析,采用ANSYS软件对吊顶抗震性能以及有无设置45°悬吊线吊顶抗震性能进行分析。通过非结构构件模拟器进行浮放设备抗震性能试验分析。依据试验得出以下结论：楼层越高,吊顶和浮放设备越容易在地震作用下被损坏;设置45°悬吊线能够有效提高抗震性能。     

考虑SSI效应的适用于风电结构设计的地震反应谱

针对风电结构的低阻尼特性及设计反应谱未考虑土-结构相互作用（Soil-structure Interacton，SSI）的问题，提出了考虑SSI效应的适用于风电结构设计的地震反应谱. 选取具有不同场地特征的3 034条地震动，并按照建筑抗震规范进行场地分类；基于无质量集总参数模型，建立了风电结构考虑SSI效应的单自由度分析模型. 基于大样本地震动结果的统计分析与非线性最小二乘技术，形成了新反应谱的规范形式. 分析表明，对于低阻尼比，新反应谱值大于规范谱值，比传统采用建筑抗震规范反应谱的计算更加安全. 提出的新反应谱概念清晰、形式简便，可为风电结构的抗震初步设计提供依据.     

上海地区地震动及场地效应对桥梁抗震的影响

对上海地区可能遭遇的典型地震动进行了 β谱曲线的分析与比较 ,进一步考察了场地效应的影响 ,并选取上海市内环线标准段和延安路 -成都路高架结构进行地震反应分析 ,对不同潜源、不同震级的地震动作用时的地震反应进行比较分析 .研究表明 ,上海地区桥梁应具有更高的抗震要求 ,建议针对上海地区特点对城市桥梁抗震规范的反应谱作适当修正