圆形土楼夯土结构性能的数值模拟

采用数值模拟方法,以福建龙岩的振成楼、承启楼等经典圆形土楼为原型,建立圆形土楼夯土结构模型.对土楼夯土墙体在静力荷载作用下的结构承载性能进行分析,通过改变土楼各尺寸参数,分析不同土楼夯土结构模型的受力及变形特征,得出影响受力变形规律特征的主要因素.结果表明:不论是在墙厚、直径还是墙高模拟中,应力、位移都不是单调变化的,有合理的取值区间.     

土楼夯土结构受力变形特性的数值模拟

以福建永定土楼中的九盛楼(方形)及侨福楼(圆形)为研究对象,采用ANSYS有限元软件,对土楼夯土结构建立整体模型,并通过数值模拟对两种典型的土楼进行对比分析.结果表明:夯土墙体的最大应力在材料实测的峰值应力以下,其结构强度符合要求;圆形土楼的位移和应力随厚度均匀分布,夯筑形式更加合理.同时,分析夯土结构的薄弱部位,为土楼的加固和维护提供依据.     

基于能量平衡的响应预测法在地震工程中的应用

为了综合评价建筑物的抗震性能,通过多次地震响应时程分析,利用能量平衡原理建立方程,并利用所得到的层间剪力和层间位移等响应值,着重分析了地震波对结构的加栽效应.     

具有裙房建筑的混合控制减震系统

为提高具有裙房建筑的抗震性能,给出了包含橡胶隔振垫和阻尼器的混合控制系统及其模型,并推导了模型的运动方程.根据控制系统方程,在无橡胶垫、仅设橡胶垫和同时布置橡胶垫和阻尼器的三种工况下,应用1940 EI-Centrol地震波,对具有三层裙房的七层建筑结构进行了分析,得到了七层建筑的加速度、位移和楼层剪力等参数.对三种工况下的地震反应进行对比,结果表明橡胶垫和阻尼器能明显地减少结构的加速度、位移和层间剪力.混合控制系统能有效地减少水平地震力.混合控制系统可用于具有裙房的建筑和相邻建筑,从而减少地震反应.     

地震波输入角度对钢网格盒式束筒结构响应的影响

为研究空间钢网格盒式束筒结构在地震作用下的弹塑性性能,采用ETABS有限元软件建立数值模型.通过改变地震波输入角度,对钢网格盒式束筒结构进行罕遇地震作用下弹塑性时程分析.从结构顶点时程位移、基底剪力、层间扭转角及各构件塑性发展进行对比分析,寻求对结构不利的地震波输入角度.分析结果表明:坐标轴方向并不是地震波作用的最危险方向,与结构X轴成45°左右的方向对该结构的影响最大;盒式束筒结构抗震防线明确,具有良好的抗震性能.     

具有裙房建筑抗震的混合控制系统

为提高具有裙房建筑的抗震性能,给出了包含橡胶隔振垫和阻尼器的混合控制系统及其模型,并推导了模型的运动方程. 根据控制系统方程,在无橡胶垫、仅设橡胶垫和同时布置橡胶垫和阻尼器的三种工况下,运用1940 EI-Centrol加速度波,对具有三层裙房的七层建筑结构进行了分析,得到了七层建筑的加速度、位移和楼层剪力等参数. 对三种工况下的地震反应进行对比,结果表明橡胶垫和阻尼器能明显地减少结构的加速度、位移和层间剪力,混合控制系统能有效地减少水平地震力.     

双向水平地震下时程分析法中输入波的选择

借鉴美国规范ASCE/SEI7-05和FEMA368关于三维分析的选波思路,并与我国二维分析中的双频段法相结合,提出了根据地震波两水平分量反应谱的SRSS谱与目标设计反应谱进行拟合的SRSS法和双周期法.以3个空间框架为例,分别以多遇地震下的最大弹性基底剪力、罕遇地震下的最大弹塑性顶点位移和最大弹塑性层间位移角为结构响应指标,对比分析了双频段法、SRSS法和双周期法对双向水平地震波的选择控制效果.结果表明,双周期法得到的最大弹性基底剪力离散性最小,SRSS法和双周期法得到的最大弹塑性顶点位移和最大弹塑性层间位移角的离散性均小于双频段法,双周期法具有对几种地震响应指标更全面、更好的控制效果.     

框架结构的双向水平耦合地震反应分析

利用SAP 2000中的弹塑性时程分析法研究了钢筋混凝土框架结构在双向水平耦合地震作用下的反应,通过与结构在单向水平地震作用下产生的层间位移和层间剪力值大小的对比,分析研究表明:普通的钢筋混凝土框架结构在双向水平耦合地震作用下所产生的层间位移和层间剪力近似是在单向水平地震作用下所产生值大小的2倍,建议在混凝土框架结构的抗震设计中充分考虑地震作用的空间性.     

主余震作用下不同货载工业货架的动力稳定性数值分析

以10层8跨钢结构货架为例，基于地震设计反应谱挑选3组典型自然波并构造1组人工地震波作为主余震序列的输入，对常见的0.5、1.0、1.5、2.0 t托盘负载的货架进行非线性时间历程分析，以评估主余震环境下不同货载对货架结构抗震性能的影响。结果显示：峰值加速度较大的汶川地震波和Kocaeli地震波冲击可直接导致货载为1.0 t以上的货架在余震中倒塌；在长持时Chi-Chi地震波和人工地震波的主余震作用下，较大货载(2.0 t)的货架结构稳定性严重退化。综合结构模态振型以及层间位移角、结构件塑性铰程度等指标分析结果，在地震烈度为7度及以下的地震环境中，货载为1.5 t与M120A-B100工业货架适配时货架具有较好的抗震性能。     

三维复杂高层建筑抗震性能动力时程分析

为了避免抗震设计规范中定性条文的不确定性限制而合理评价复杂型式高层结构整体抗震性能,通过建立大规模三维有限元数值模型和采用Newnuark逐步积分方法求解考虑几何非线性大变形的动力平衡方程,并将时程分析法与振型分解反应谱法进行对比分析.计算分析表明:三组地震波输入计算所得的结构各自底部剪力、平均底部剪力与基底剪重比均满足规范限值要求;从变形和内力结果上看,结构两水平方向侧向刚度差异较明显;时程内两水平向层间位移角平均最大幅值亦满足规范限值要求,但结构型式空间布局变化较大,结构沿高度存在多处刚度转换层,层间位移角发生多处突变;另外,结构局部区域竖向构件侧向转角超出规范线性层间位移角限值,结构局部可能会存在应力集中现象,在工程设计中应予以考虑.     

圆形福建土楼模态分析

为了研究福建土楼的动力特性,运用有限元数值模拟方法,将土楼简化为外部夯土结构、夯土-木构混合结构两种模型,并对模型进行模态分析;研究夯土弹性模量、夯土密度、夯土墙高度、土楼结构平均半径及夯土墙平均厚度等5个因素对土楼外部夯土结构自振频率的影响.结果表明:夯土结构自振频率随着夯土弹性模量、夯土墙平均厚度的增加而增加,随着夯土密度、夯土墙高度、土楼结构平均半径的增加而减小;夯土结构自振频率与夯土弹性模量的平方根近似成正比,与夯土密度的平方根及夯土墙高度近似成反比;不同阶自振频率曲线发生重合现象,说明圆形土楼夯土结构可能存在密频现象,也说明材料特性变化对不同阶自振频率的影响基本一致;土楼结构平均半径和夯土的弹性模量的参数敏感性最大,夯土密度的参数敏感性较小.     

地震作用下沉管隧道节段接头剪力键的力学性能

基于有限元法结合黏弹性人工边界，将地震波输入转化为等效节点力，建立了基于波动理论的三维平面SV波入射方法.半空间算例证明了SV波入射方法及其数值实现的准确性，并在该地震波输入方法的基础上，考虑上覆海水对沉管隧道的静、动水压力，研究了港珠澳大桥沉管隧道节段接头剪力键的力学性能.研究结果表明:水平地震作用下也会产生竖向加速度，但竖向加速度值较小；地震作用下剪力键受力最大的是压应力，拉应力相对较小；剪力键拉应力主要集中在剪力键与沉管主体连接的部位，该处易产生拉伸裂缝，水平剪力键的破坏形式主要是拉伸破坏；接头剪力键的布设方向决定了剪力键根部的剪力分布，绝大部分剪力被布设方向和节段位移方向相一致的剪力键所承担.     

框架锚杆支护边坡地震响应分析

研究框架锚杆支护边坡的动力特性和抗震机理,包括边坡竖向地震响应、水平地震响应,框架的地震响应,锚杆的地震响应,土压力地震响应.考虑土体与支护结构相互作用及其协同工作建立三维有限元模型,分析双向地震激励下框架锚杆支护边坡的动力响应,给出地震波和阻尼的选取方法.结果表明:在地震作用下边坡发生了永久位移,表明支护边坡延性大、有很好的抗震性能;锚杆轴力沿全长变化不均匀,在滑移面附近幅度最大;每层锚杆的增幅也不相同,中间几层增幅大,上下两层增幅小;框架内力和土压力在地震作用下明显增大.     

钢结构住宅体系抗震性能

从高层建筑物的钢结构的住宅结构体系的抗震性能的角度着手,建立钢框架、钢框架支撑和钢框架剪力墙的三维立体空间的有限元模型。通过有限元的软件对这3种钢框架模型进行8°的抗震设防下模拟,并分别对其进行模态分析与动力时程的研究分析,根据3种模型的动力时程的顶点位移与层和层之间的位移进行相关对比,指出对钢结构设置支撑和剪力墙,来完善高层的钢结构的住宅结构体系的抗震性能,从而提高建筑物的稳定性和抗震能力。     

周期折减系数对地震作用的影响

框架结构、框架-剪力墙结构设计通常未考虑非承重填充墙对结构刚度的贡献,计算地震作用时,使地震影响系数中结构自振周期乘以周期折减系数来进行折减,从而使地震力放大.算例表明,周期折减系数减小0.1,框架结构和框架-剪力墙结构地震力分别增大约10%、5%-7%,层间位移角分别增大约11%、10%.周期折减系数取值不同不会影响...     

采用剪力墙体外加固的中小学校舍框架结构抗震性能分析

采用外加剪力墙的体外加固方法,对一个不满足抗震要求的4层中小学框架结构校舍进行加固.通过对不同加固方案的加固结构进行弹性和弹塑性地震反应分析,研究地震作用下不同加固方案对结构的抗震性能影响.数值分析结果表明:外加剪力墙可使原结构各榀框架所受的地震剪力有较大幅度的降低,剪力墙越宽,降幅越大;可使各楼层层间位移角趋于均匀,...     

边坡土钉支护动力有限元分析

为了研究边坡土钉支护在地震作用下的动力特性和工作性能,运用大型有限元软件ADINA,对支护结构建立了整体三维有限元计算模型,并进行了动力有限元模拟分析,研究内容包括水平地震作用下支护结构的土钉轴力响应、位移响应、加速度响应.计算结果表明:(1)地震使每排土钉轴力增大,且每根土钉轴力最大处增幅明显;(2)地震没有改变边坡潜在滑移面的位置;(3)地震作用下,坡顶的水平峰值位移和峰值加速度最大,说明坡顶附近土层的地震响应最激烈,所受的地震力也最大,较容易发生破坏.这些结论可为边坡土钉支护的抗震设计提供参考.