基础隔震对结构鞭梢效应的控制作用分析

介绍基础隔震减小建筑结构鞭梢效应的原理，阐明产生鞭梢效应的条件及基础隔震对结构地震反应和鞭梢效应的控制作用分析。本文对一容易产生鞭梢效应的多自由度结构系统进行了动力对比分析。     

框架结构鞭梢效应的分析与讨论

以多层框架结构为研究对象，详细分析了框架结构产生鞭梢效应的原因。当建筑物顶端附属结构的基本频率与结构的前某阶固有频率相同且与激振力频率相等时容易发生鞭梢效应。为避免“鞭梢效应”现象，运用矩阵位移法对结构的振动进行研究，可通过适当调整结构的刚度或质量分布。增大突出物的基本频率与整体结构前某阶频率的差值，从而减弱鞭梢效应，而不能单纯的增强顶端突出物刚度或质量。     

地面简谐运动作用下双自由度体系鞭梢效应的影响因素研究

为了更加全面准确地了解双自由度体系鞭梢效应发生的机理及影响因素,针对无阻尼和有阻尼两种情况,以上部结构与下部结构绝对位移的振幅比作为鞭梢效应的表征量,系统研究了外激励频率与上部结构自振频率之比、上部结构与下部结构的质量比和刚度比、结构阻尼比四种参数的影响。结果表明:对于无阻尼体系,鞭梢效应仅与频率比有关,当频率比为1时,振幅比为无穷大;对于有阻尼体系,若结构两阶振型阻尼比相等,随着阻尼比的增大,鞭梢效应减弱,质量比和刚度比不明显影响结构的鞭梢效应;若结构两阶振型阻尼比不相等,当刚度比远大于质量比时,二阶振型阻尼比对鞭梢效应影响更明显;当刚度比小于或等于质量比时,一阶振型阻尼比对鞭梢效应影响更明显。     

局部隔震对结构鞭梢效应的控制作用

提出了一种局部隔震结构模型,建立了其振动方程,通过时程分析研究了鞭梢效应对主体结构和塔楼的影响,并利用局部隔震措施来控制鞭梢效应.研究表明,用增加塔楼刚度的方法来抑制鞭梢效应会使主体结构的地震响应增加,而通过在主体结构和塔楼之间设置隔震装置进行局部隔震,不仅能有效地抑制鞭梢效应,还能够大幅度降低主体结构的地震响应,且主体结构的地震响应减小约40%.     

结构的鞭梢效应分析

系统地探讨了结构产生鞭梢效应的原因,发现当突出物的基本频率与整体结构的固有频率相同或近似,并与地面扰频相接近时,最易发生鞭梢效应,通过适当调整结构的刚度或质量分布使突出物的频率与整体结构的频率的差值增大,可减少鞭梢效应的影响,从而为结构设计提供更可靠的依据。     

升船结构地震鞭梢效应的MR智能隔震控制

提出了用屋盖磁流变(MR)智能隔震系统实现升船结构地震鞭梢效应的神经网络预测半主动控制方法.首先,根据反向传播(BP)误差逆传播网络较强的泛化能力,运用该网络来预测未知地震波,在此基础上,根据地震波的预测值来确定"开关-耗能"半主动控制策略;然后,在该控制策略和预测神经网络的帮助下完成神经网络控制器的训练过程;最后,运用该控制器对结构实施智能控制.应用本控制方法对三峡升船结构屋盖MR智能隔震系统进行了仿真,计算结果表明:层间位移和柱底弯矩均有明显的减小,能有效抑制升船结构顶部厂房地震鞭梢效应,是一种简单并易于实现的智能控制装置.     

双塔高层钢结构抗震性能的有限元分析

针对高层建筑结构分析计算中专业设计软件在大震作用下结构弹塑性分析方面存在的缺陷,以北京某双塔高层钢结构为例,运用大型通用有限元软件ANSYS建立了结构三维模型,进行了结构的动力特性和模态分析,并采用振型分解反应谱和弹性/弹塑性时程分析方法,分析了该双塔高层钢结构在地震荷载作用下的结构响应.通过对计算结果的分析可以看出,通用有限元软件能够很好地对高层钢结构的抗震性能进行分析计算;双塔高层钢结构顶部鞭梢效应明显,建议通过减小顶部结构自重并在构造上予以重视加以解决.     

隔振吸振作用与结构鞭梢效应分析

隔振体系仅在频率比β槡2才是有效的,而且在这个范围内阻尼起不利作用.吸振减震是通过附加子结构使主体结构的能量向子结构转移的减震方式.当建筑物有局部突出屋面的小建筑时,动力作用下会引起突变截面上方竖向结构发生很大内力,产生鞭梢效应.     

基于时程分析法的高耸升船机地震鞭梢效应分析

高耸结构的地震特性是其结构安全的一个重要指标。利用ANSYS有限元软件,采用时程动力分析方法对升船机进行三维有限元模拟。通过分析关键点的位移、加速度时程变化曲线,对比二者随高程的变化趋势,了解构件质量、刚度与地震"鞭梢效应"的关系,从而评估其整体抗震安全性,为升船机及其系统的安全运行和工程管理提供科学依据。     

三维水翼初始梢涡空泡数的尺度效应

针对梢涡流场和初始梢涡空泡数的尺度效应问题,利用大涡模拟(LES)湍流模型对三维水翼的梢涡流场流速进行模拟计算;为减少误差,对梢涡流域网格进行了局部加密处理,对未发生空化时梢涡内的轴向速度和切向速度进行计算.结果表明,LES湍流模型的流场流速计算结果与实验值吻合较好.同时,介绍了经典初始梢涡空泡数尺度效应公式的推导过程,并利用数值计算的速度环量和涡核半径修正尺度效应公式.     

某高层建筑地震反应分析

依据层间剪切模型和考虑了刚度退化的三线型恢复力模型，编制了结构地震弹塑性分析程序。利用此程序对厦门圆珠笔厂厂房的结构进行了分析，得出该结构在7度地震作用下基本上处于弹性状态，并且是足够安全的。     

基于可靠度的抗震结构优化设计

考虑结构不同功能失效时损失情况不同这一事实，遵循抗震设计规范的“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设计原则，提出了基于不同功能要求的可靠度优化设计方法，计算结果表明，采用此方法可以在概念意义上合理改善结构体系的抗震性能，降低结构在地震作用下的损失。     

框架-剪力墙结构剪力墙中断的可行性模拟分析

通过设置剪力墙高度为模拟变量,运用NosaCAD软件对按照规范配筋的框架-剪力墙结构分别进行了罕遇地震与多遇地震作用下的结构模拟分析。假设罕遇地震下层间位移角的要求,与多遇地震下一致作为剪力墙中断是否可行的判断依据。基于中断剪力墙结构与全高结构的层间位移角对比分析,发现在ELCENTRO波作用下罕遇地震时,剪力墙只做到第五层时结构层间位移角超出依据,当只做到四层时出现多遇与罕遇地震下层间位移角同时超限,验证了假设的合理性,同时表明剪力墙中断的可行性。12层的框架-剪力墙结构可以在顶部适当的楼层对剪力墙进行中断到第6层。     

桥梁抗震剪力键的力学模拟及减震效应研究

针对一种带剪力键的滑板式橡胶支座系统的减震效果进行分析,根据基于性能的抗震设计思想以及我国抗震规范的规定,以桥墩内力和主梁位移为控制目标,明确了剪力键在正常使用、常遇地震、罕遇地震3种阶段下的性能目标,由此提出了剪力键的设计计算方法,结合数值分析方法建立了剪力键恢复力模型并给出了简易计算公式.以某等跨径桥梁为例,选取6条地震波,运用OpenSees建立了桥梁非线性动力模型并进行时程分析.结果表明:剪力键数目对滑板式橡胶支座的减震效果影响显著,合理布置剪力键能有效地防止主梁在常遇地震下发生滑移、明显减小震后残余位移,同时可大幅降低罕遇地震下桥墩内力.剪力键和滑板式橡胶支座的组合既能保证正常情况的适用性又能起到较好的减隔震效果.     

基于模糊层次分析法的公路梁式桥地震震害预测研究

收集整理了我国汶川、唐山、海城等大地震中6度至11度区遭受不同程度震害的240座公路梁式桥样本,建立了公路梁式桥震害数据库.采用模糊层次分析法,对影响桥梁震害的主要因素进行层次分析,明确各因素对结构震害的影响程度,建立震害评估模型.根据震害样本统计结果,确定各层影响因素的模糊评语矩阵与模糊判断矩阵,进而对公路梁式桥在特定地震作用下可能出现的破坏情况进行预测.经算例验证,基于模糊层次分析法的公路梁式桥震害预测方法可获得较好的预测结果,可为此类桥梁的抗震加固提供设计依据.     

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.     

罕遇地震下复杂结构的弹塑性时程分析

贵州省博物馆新馆位于贵阳市金阳新区观山公园东北角,外形较为特别,既存在平面不规则,也存在竖向不规则,还有分夹层结构以及大的悬挑,内部局部存在大跨等,为超限复杂结构。为了验证其抗震性能,故通过分析能力较强的分析软件sap2000对结构进行罕遇地震下弹塑性时程分析,以证明结构可以达到预定的性能目标。分析表明该结构能满足大震不倒的设防要求。计算方法和结论对运用有限元软件分析复杂超限建筑有借鉴意义。     

风和地震下上海中心幕墙支撑结构与主结构协同分析

通过将幕墙支撑结构与主体结构整体建模,对风荷载及水平地震作用下幕墙支撑结构与主体结构相对竖向变形特性及其对支撑结构受力影响以及竖向地震作用下支撑结构竖向不均匀变形、内力及加速度反应及其对设计的影响进行了详细分析与研究,研究结果表明,在水平荷载作用下,主体结构与环梁竖向相对变形引起径向支撑的附加弯矩,通过设置滑动构造可减小弯矩保证支撑受力安全;在竖向地震作用下,幕墙系统将产生较大的不均匀变形对板块产生不利影响、吊杆产生较大附加轴力、环梁竖向加速度反应显著,设计时应对以上不利因素进行评估以保证幕墙系统在地震作用下的安全.     

预应力混凝土刚构-连续组合梁桥的减震设计

以324国道乌龙江大桥复线桥为工程背景,对刚构-连续组合梁桥进行两级设防地震水平下的地震反应分析及抗震验算.结果表明,在两级设防地震作用下,上部结构产生的纵桥向地震力主要由2号刚构墩承担;在E1地震作用下,组合梁桥满足抗震强度要求,但在E2地震作用下,组合梁桥的2号刚构墩无法满足抗震强度要求.为改善结构的整体抗震性能,对刚构-连续组合梁桥进行减震方案设计及比选.比选结果表明,仅在5号墩墩顶增设Lock-up装置,就可以较大幅度降低2号刚构墩的控制地震内力,满足预期的抗震设防目标,是一个优化的减震方案.     

地震作用下储液罐的提离效应

本文根据作者提出的考虑了罐底板柔性及地基弹性作用的动力提离分析模型,对地震作用下储液罐的动力提离效应进行了探讨。对比电算结果表明,不能作出考虑了提离比不考虑提离动力响应就会肯定增大或肯定减小的简单结论;动力提离效应则与罐本身的动力特性、地震波的频谱特性以及地基的弹性大小等有关。