MPA方法与定侧力模式Pushover方法的准确性对比研究

Pushover方法作为一种简化的评价结构抗震性能和验算结构弹塑性变形的方法,近年来得到了广泛应用。但由于Pushover方法只考虑第一振型,无法反映结构高阶振型的影响,因此又发展了基于振型分解反应谱法的多模态Pushover方法（Modal Pushover Analysis,MPA）,但MPA方法与Pushover方法分析结果的准确性和对比研究目前没有见到。为合理采用MPA方法与Pushover方法,本文以逐步增量弹塑性时程分析结果为基准,通过两个普通的六层和十层钢筋混凝土框架结构,对MPA方法和不同侧力模式的Pushover方法的分析结果进行了对比研究。研究表明,与Pushover方法相比,MPA方法对结构最大弹塑性顶点位移响应的预测具有较高精度,但对结构最大层间位移的预测误差仍较大,有必要作进一步深入研究。     

考虑非线性振型的顺风向广义气动力谱

在顺风向,结合脉动风荷载相干函数、平均风速剖面指数和振型指数,采用数值积分的方法得出了非线性振型对高层建筑广义气动力谱的数值,并通过多元线性回归分析推导出了该数值的拟合公式,以及通过风洞试验证实了该公式的可靠性.以振型指数为参数,讨论了非线性振型对高层建筑广义气动力谱的影响:当振型指数小于1时,修正系数大于1,即以传统方法计算得出的广义气动力谱是偏小的,此时对结构设计而言是偏于不安全的;反之则小于1.基于线性振型计算得到的广义气动力谱,当采用建筑结构荷载规范的基本振型时,建议采用1.1的修正系数进行修正.     

输电塔Pushover分析的侧向力分布模式选取研究

为有效地采用Pushover分析获得输电塔架的抗震性态指标,针对该类结构Pushover分析的侧向力分布模式选取开展了研究。首先根据塔架抗震性态指标确定侧向力分布模式合理性选取准则,然后根据规则化后的代表性地震波进行了不同地震动强度下的塔架非线性时程分析,并与4种常用侧向力分布的Pushover分析结果进行对比,进而根据塔架关键点位移和塔腿主材应力的一致性分析,对比研究了各侧向力分布模式的适用性,建议输电塔结构Pushover分析中采用多振型和倒三角两种侧向力分布模式。     

基于ETABS的双塔楼高层建筑结构动力特性研究

地震作用下高层建筑动力响应分析对高层建筑的安全设计是不可缺少的.针对高层建筑的受力特点,运用结构分析软件ETABS和振型分解法,对双塔楼结构在水平地震作用下的动力方程进行了分析,对振型和振型参与系数的选取进行了探讨,并对计算模型的选取进行了讨论.在检验结构的抗震性能的同时也验证了模型的可行性和高层建筑结构振型的复杂性.     

地震工程中的Conventional Pushover和Adaptive Pushover分析法

阐述了Conventional Pushover分析法的基本原理和方法，指出固定侧向力加栽模式的缺陷：由于Adaptive Pushover分析法考虑了结构刚度退化、高阶振型的影响、地震反应谱理论以及SRSS或CQC振型组合的综合作用，同固定侧向力加栽模式相比，对结构受力状态的模拟更加准确。指出Pushover分析法尚存在的问题。     

MPA法与Pushover法的准确性对比

基于振型分解反应谱法的多模态Pushover法（MPA法）考虑了结构高阶振型的影响,在一定程度上弥补了传统Pushover法只考虑结构第一振型的不足．为了对MPA法与传统Pushover法的准确性进行对比,文中以逐步增量弹塑性时程分析结果为基准,基于两个普通的六层和十层钢筋混凝土框架结构纤维模型,对MPA法和不同侧力模式的Pushover法的分析结果进行了对比．分析表明,与Pushover法相比,MPA法对中短周期结构最大弹塑性位移响应的预测具有较高精度,但对结构最大层间位移的预测误差仍较大．     

高层建筑抗震设计振型数目选取原则

针对<建筑抗震设计规范>中高层建筑结构抗震设计时振型数目选取规定不明确的问题,研究了高层建筑结构抗震计算中诸多影响因素与振型选取的关系.经过动力学分析,认为不同的高振型会影响基底剪力沿结构高度的分布;振型参与质量是基于基底剪力等效得到的反映各阶振型对基底剪力贡献大小的参数;高层建筑抗震计算的振型数目选取与振型参与质量有关.研究结果表明:高层建筑结构抗震设计中高振型的影响不容忽视,在底部剪力和顶端位移误差小于5%的情况下,累计质量参与系数应大于90%;对于不规则结构,动力荷载参与系数应大于95%.     

高层建筑简化振型及在结构风振计算中的应用

基于弯剪型悬臂梁模型分析高层建筑的动力特性,给出控制高层建筑振型形状的特征参数;通过对具有不同特征参数的基阶振型曲线进行拟合分析,得到既形式简洁又能准确反映实际结构基阶振型的简化模型;同时,给出控制简化振型形状的振型指数的确定方案.将简化振型应用于实际高层建筑的结构风振计算,结果表明,采用该简化振型能更准确地体现风荷载沿建筑高度的分布情况,提高风荷载和风振响应计算的精度.     

振型耦合的适应性水平荷载模式对结构POA的影响

适应性水平荷载模式在结构POA(Pushover Analysis)中能够针对结构逐步加深的非弹性性能做出调整,较固定型水平荷载模式能更好地体现实际地震作用.但由于其在分步调整的过程中通常采用SRSS法而未考虑结构阻尼增加引起的振型耦合,所以分析精度较固定型加载模式及Chopra提出的MPA(Modal Pushover Analysis)方法没有优势,影响了适应性水平加载模式的工程应用.文中以两栋高柔体型钢筋混凝土框架为例解释了在结构POA中阻尼系数增加和基本振型滑移的现象;认为在此过程中大幅增加的阻尼加剧了结构振型耦合,所以在高柔结构POA过程中振型耦合不可忽略.提出了一种在POA加载中考虑振型耦合的CQC法适应性水平加载模式,与原有的SRSS法适应性加载模式做了对比,同时给出了适用于工程分析的建议.     

高层建筑动力分析的一种实用方法

本文研究了高层建筑空间分析地震荷载的计算问题.在计算地震力时,由于空间振型的相互耦合,要确定相应地震方向的主振型就比较困难.针对此问题,本文提出一个实用方法计算结构体系的动力特性,此法能直接给出相应地震力方向的主振型.计算例题结果表明,本文方法的精度能满足实际工程的要求.     

高层建筑结构隔震设计关键问题

对高层建筑隔震设计中的一些关键问题进行研究,就规范中隔震设计方法的主要不足提出改进建议.采用规范设计反应谱进行高层隔震结构分析时,必须充分考虑结构高阶振型的影响,否则会大大低估结构减震效果.时规范中不同阻尼比的地震影响系数曲线修正方法进行讨论,对规范中采用的阻尼调整和形状参数提出修改建议.指出了规范中容易导致隔震支座受拉的不合理规定,提出了改进后的结构布置原则.并对规范中隔震支座面压控制的计算方法提出修正建议.     

钢筋混凝土建筑结构的抗震性能分析与实验

针对钢筋混凝土建筑结构展开了抗震性能研究,提出一种高适应性的Pushover分析方法.在传统Pushover方法基础上,充分考虑高阶振型和结构刚度蜕变的影响,通过补充设计提升抗震性能分析的适应性.为了有效应对地震中的不确定性,配置了3种载荷.实验结果表明:对于钢筋混凝土结构,在倒三角载荷、抛物线载荷及分层分布载荷下,可以从位移、角位移方面给出稳定的抗震性能分析.     

大跨度斜拉桥的pushover分析

为验证pushover方法对于大跨度斜拉桥的适用性,选用多种侧向载荷加载方式对具体斜拉桥进行分析,采用四条典型的地震波对结构进行动力时程分析.并将分析结果与时程分析结果进行了对比.Pushover方法较为简便,而非线性时程分析方法计算复杂、耗时长,在结构中应用并不广泛.结果表明,传统的均匀载荷分布模式的计算结果与时程分析结果对比存在误差,由于模态pushover分析方法和振型载荷分布模式考虑了高阶振型的影响,所得pushover曲线与时程分析所得的曲线基本吻合.说明pushover方法对结构进行抗震性能评估时,精度可以满足工程需要;选择合适的侧向载荷分布模式,可以有效提高pushover分析的精度.     

基于弯剪梁模型和Von Karman风速谱的高层建筑风振系数实用算法

为使风振系数计算中采用的振型函数更符合高层建筑振型特点且易于计算，采用基于弯剪梁模型的高层建筑基本振型简化算式，同时采用Von Karman与高度有关的风速谱模型和Davenport与频率有关的空间相关性模型，建立高层建筑风振系数计算的实用算式，并通过算例与我国现行荷载规范中的风振系数算式进行比较。结果表明，该方法考虑了不同高层建筑振型的特点，既提高了计算精度，简单实用，又便于与国际主流荷载规范接轨。     

ModalPushover的改进方法及误差评估

在对Modal Pushover方法的原理及误差进行评价的基础上,结合与整体目标位移延性系数相对应的钢筋混凝土框架构件刚度折减系数的合理取值,提出了Modal Pushover的改进方法.为考察高阶振型参与程度的影响规律,以10层和16层钢筋混凝土平面框架为例,将框架在7条地震动波不同峰值加速度作用下的非线性地震反应统计结果作为对比基准点,研究Modal Pushover方法、改进Modal Pushover方法的分析结果随框架周期、地震动强度增加的误差变化规律.研究表明,Modal Pushover方法、改进Modal Pushover方法的误差并不随着框架周期加大而增加,表明该方法能合理地考虑高振型参与反应的影响;框架非线性程度加深后,改进Modal Pushover方法可在一定程度上降低MPA(Model Pushover Analysi)方法的误差.     

钢筋混凝土框架剪力墙结构的位移变形研究

地震作用下的结构整体位移变形能够反映钢筋混凝土结构的变形性能,也是各楼层结构构件的位移反应和结构薄弱层判定的依据.为了研究此种变形情况,采用Pushover分析方法,设计了4个钢筋混凝土框架剪力墙构件,比较分析了推覆结构变形与理论变形的结果.研究结果表明：对于钢筋混凝土框架剪力墙结构,在一定范围内,静力非线性分析计算的结构整体位移变形与理论计算和第一振型变形结果较为吻合,静力非线性分析计算的结构整体位移变形幅度要大于由第一振型和理论计算的结构位移变形结果.通过对比分析认为,可以通过理论公式近似计算结构的整体位移变形情况.     

基于SAP2000 API的模态缩减法在高层建筑动力分析中的应用

为解决高层建筑自由度数目巨大导致其动力响应分析工作量大、效率低的弊端,文章在基于SAP2000API接口的基础上,分别运用原有结构整体刚度（静力凝聚法）和结构振型（SEREP法与MODAL法）3种不同方法,对高层建筑建立了简化为“葫芦串”体系的模态缩减方法.算例计算表明,直接基于原有结构整体刚度的模态缩减方法,对于结构的前几阶振型,具有较高的模拟精度；而基于结构振型的模态缩减方法（SEREP法与MO-DAL法）在所取的振型阶数范围内,能够完全一致地保留原结构的振动特性；而在所取的振型阶数范围外,相比于SEREP法,MODAL法能够大致反映结构的振动情况.由于对高层建筑动力分析通常只考虑前几阶模态的情况,文章结合SAT2000 API应用程序接口的功能,应用上述3种模态缩减方法,为自动化和高效化地实现高层建筑动力分析提供了良好的条件.     

基于层内力等效的偏心高层建筑三维等效静力风荷载

对于质心和刚心不重合的偏心高层建筑，由于结构三维振型耦合与气动力耦合等因素的影响，其等效静力风荷载的评估变得十分复杂. 基于振型加速度法，推导了考虑三维气动力耦合和振型交叉项贡献的偏心高层建筑各层拟静力项和惯性力项内力（剪力和弯矩）响应计算方法. 在此基础上，基于各层内力响应等效，建立了能合理反映荷载沿高分布信息的结构三维等效静力风荷载评估方法. 随后，结合3种典型矩形截面高层建筑刚性模型测压风洞试验，分析了荷载相关性、结构偏心率和截面长宽比对偏心结构三维等效静力风荷载的影响. 研究表明：对于偏心截面高层建筑，振型交叉项和荷载相关性对结构风致响应与等效静力风荷载的贡献不可忽视，若忽略两者则会低估偏心高层建筑三维等效静力风荷载，特别是扭转向等效静力风荷载. 此外，偏心率和截面长宽比同样影响偏心高层建筑等效静力风荷载的大小和分布情况. 相关研究可为偏心高层建筑的抗风设计提供一定的指导.     

静力弹塑性分析方法在高层建筑结构中的应用

为了使静力弹塑性分析方法应用于高层结构的弹塑性变形计算,该文根据静力弹塑性分析的基本原理并结合高层建筑结构特点,通过理论分析,得到了既考虑多阶振型组合又能反映结构瞬时动力特性的静力弹塑性分析改进方法.算例计算表明:文中提出的改进的静力弹塑性分析方法可以适用于高层建筑结构在地震作用下的弹塑性变形计算;并且由于高层结构抗侧移刚度较小,在地震作用下侧向位移曲线受高阶振型影响明显.     

基于精确柔度矩阵的多肢剪力墙-框架体系的抗震分析方法

本文在框架-剪力墙侧移公式的基础上建立结构的柔度矩阵,确定结构的自振周期和振型,采用静力方法按实际的地震作用分布计算结构的作用效应,然后采用振型分解反应谱法对结构进行抗震分析。编制了适用于多肢剪力墙-框架体系抗震分析的微计算机程序WFERA—1,用计算实例对本文和一些常用方法算得的结果进行了分析和讨论。