国内外非结构构件抗震性能研究进展

非结构构件在地震中的易损性带来的巨大人员和财产损失致使如何保证建筑中非结构构件抗震强度成为国内外研究学者关注的焦点。本文首先介绍了非结构构件的分类以及不同的震害表现;然后从抗震计算方法以及抗震构造措施两个方面综述了国内外非结构构件抗震性能的研究现状并对比了各国规范的相关设计规定;最后对非结构构件需要进一步展开的研究工作提出了建议。     

浅析建筑非结构构件抗震的重要性

建筑中的非结构构件一般不属于主体结构,长期以来被视为主体结构的次要体系,在设计和施工中很容易被忽视。但是,在地震造成的震害中发现,非结构构件设置不当会在一定程度上造成倒塌伤人,破坏建筑主体结构严重。因此,非结构构件的抗震问题应该引起高度重视,并对非结构构件的抗震问题进行充分了解,针对非结构构件的具体类型采取加强非结构构件的安全性措施,进一步加强和细化非结构构件节点的细部设计和施工。     

速度型减震技术在抗震水准提高的改造工程中的应用

福州琅岐岛某酒店公寓楼改造为中学宿舍,抗震设防类别由标准设防(丙类)提升为重点设防类(乙类),采用黏滞阻尼器对其进行抗震加固.对加设黏滞阻尼器模型和传统加固模型进行了罕遇地震下的抗震验算,对结构层间位移角、楼层位移、楼层剪力、地震输入能量分布和结构构件损伤等进行抗震性能分析,以及经济性对比.采用黏滞阻尼器进行抗震加固能有效将位移控制在2～3倍的弹性层间位移角限值,大幅提高结构抗震超强能力,替代主体结构构件耗散50%～60%地震能量,减轻结构构件的损伤.加设阻尼器加固后的结构抗震性能明显优于传统的抗震加固方式,且大幅降低结构在改造加固中的工程造价(降低约30%),可作为类似工程的参考.     

基于构件功能组装的建筑抗震韧性评价方法

为了量化单体建筑的抗震韧性,提出了一种基于构件组装的通用型功能损失量化方法和对应的建筑抗震韧性评价方法。为建筑构件定义一种基于概率的功能损失,以考虑构件功能损失在地震作用下的不确定性。使用树状层级结构组装构件的功能以获取建筑的功能损失。使用基于修复方案的建筑震后功能恢复模型获取建筑功能时变函数曲线。基于蒙特卡洛法给出单体建筑抗震韧性量化的计算方法。最后,应用该方法对一幢10层钢筋混凝土框架结构公寓建筑的抗震韧性进行了评价,并对比分析了不同韧性提升方法对该建筑抗震韧性的影响。算例分析结果表明,该方法能较合理地评价建筑的抗震韧性,案例建筑在设防烈度地震作用下的韧性较好,填充墙等非结构构件对建筑抗震韧性有较大影响;不同韧性提升方案中,提高建筑构件抗震性能和优化建筑震后修复策略的效果较为显著。     

建筑结构抗震控制的闭环趋近律方法

对地震作用下建筑结构的振动控制问题进行了研究，给出了基于趋近律方法的变结构闭环抗震控制方法。算例分析结果表明，该控制方法能有效地减小结构的地震响应，具有较好的工程应用价值。     

高层建筑模态抗震设计中的多模态静力推覆分析

将模态推覆分析方法与用自适应的加载方式相结合,提出了一种改进的多模态静力推覆分析方法.运用模态推覆分析将多自由度体系解耦成每阶模态对应的单自由度体系,对于每阶模态下的推覆分析,当结构进入塑性阶段后,采用自适应的加载方式,得到每阶模态下结构的反应.将结构推至每阶振型下的目标位移,采用SRSS组合的方式得到结构的响应.对应每阶振型下推覆分析的目标位移采用非弹性能力谱方法来计算.对不同高度的多高层钢框架-混凝土核心筒混合结构在8度罕遇地震下抗震性能进行了评估.结果显示,本文的静力推覆分析所得的结构响应同非线性动力时程分析所得的结果吻合较好.     

建筑结构层等位移延性反应抗震设计方法

采用直接基于位移的设计思路,以地震作用下各层位移延性系数一致为结构设计目标位移状态.只考虑第一振型影响,把结构等效为单自由度体系,结合非线性位移反应,确定结构在设计目标延性系数下的基底剪力.按照目标位移状态沿竖向分配,采用现行规范设计方法进行结构抗震设计.该方法使设计的结构在地震作用下各层位移延性反应尽量一致,建筑沿竖向各层均能耗散地震能,避免破坏集中在某一层;设计的建筑满足安全的同时,尽量做到经济合理.     

注重对非结构构件抗震设计

在结构设计中,非结构构件一般不属于主体结构的一部分,非承重结构构件在抗震设计时往往容易被忽略,但从历次震害造成的后果来看,非结构构件处理不好往往在地震时倒塌伤人,破坏主体结构.因此,非结构构件的抗震问题应该引起广大设计人员的重视.提出了附属结构及非结构构件的抗震设计并不亚于结构抗震设计,这也是设计人员所面临的一个重要观...     

粘滞阻尼器参数对悬索桥抗震性能影响研究

以某悬索桥为分析对象,采用有限元仿真分析方法,研究了粘滞阻尼器不同参数对该桥抗震性能的影响.针对不同粘滞阻尼器阻尼系数以及阻尼指数组合,采用时程分析方法,比较分析了结构主要构件和部位的内力及位移地震响应结果.根据分析结果,并考虑结构实际应用情况,确定了合理的粘滞阻尼器参数.     

钢筋混凝土核心筒基于位移的抗震设计方法研究

对于较重要的建筑结构,在基于性能抗震设计过程中,需要同时验算结构的抗震承载力和位移反应是否满足规范规定的限值.混凝土核心筒是我国超高层建筑中应用最为广泛的抗侧力单元,在承载力、刚度和延性方面均需进行详细的设计以满足更高的抗震要求.利用加速度反应谱和能力谱的基本原理,通过引入损伤指标及能力设计方法,本文提出一种混凝土核心筒基于位移的抗震设计方法,该方法可实现对目标位移和加速度(力)的双重控制,对结构进行更为合理的抗震设计.只要给定结构目标位移和目标加速度,即可利用该基于位移的方法进行抗震设计计算,得到混凝土核心筒在任一地震作用水平下的承载力和位移,同时,引入能力设计方法进行定量的构件构造措施设计,以保证构件在大震作用下具有足够的塑性变形能力.     

高层双塔结构的地震反应

高层多塔结构是一种复杂高层结构,分析了多塔结构中比较典型的对称和不对称双塔结构的地震反应特性,比较了自振周期、振型特点、地震作用和结构位移等的特点,对常用的双塔结构的动力性能有了进一步的认识,并为设计作一些参考建议。     

RC框架-钢管混凝土腋撑结构抗震性能分析

腋撑是设置于梁柱节点区域的短斜撑,用于提高结构抗水平力作用性能。与普通框架支撑相比,腋撑能提高建筑的有效使用空间,提高建筑的使用功能。腋撑可采用钢支撑、混凝土支撑以及耗能支撑等形式。钢管混凝土腋撑相比于钢腋撑,其轴向承载力较高;相比于混凝土腋撑和耗能腋撑,其施工更为方便。以新沂市某中学教学楼为背景工程,分别构建RC框架和RC框架-钢管混凝土腋撑结构模型,计算两种结构的振型、自振周期、能力曲线以及刚度退化速率等动力性能指标,通过对比分析,探讨增加钢管混凝土腋撑后对结构抗震性能的影响。研究表明,增设钢管混凝土腋撑后,结构的水平极限承载力和初始刚度大幅提高,层间位移明显减小,RC框架-钢管混凝土腋撑结构是一种抗震性能较好的新型结构。     

某新型半导体显示产业钢厂房备料区抗震性能分析

以某新型半导体显示产业钢结构厂房备料区为工程背景,建立了厂房钢框架-支撑结构的非线性有限元模型,分别对多遇地震和罕遇地震下的结构抗震性能进行了分析。结果表明,结构整体指标均满足设计规范要求,第3层和第6层的层间位移角较大;罕遇地震下构件损伤主要集中在支撑,而结构底层角柱和中部楼层的边跨梁有轻微损伤;钢支撑能够有效提高结构刚度,减小梁柱的损伤。     

钢筋混凝土摩擦耗能支撑加固既有框架结构的研究

为了研究用钢筋混凝土摩擦耗能支撑对既有框架结构加固后的抗震性能,利用ETABS软件模拟既有框架结构加固前和加固后的模型。对比了两个模型的层间位移角、剪重比以及内力变化。通过研究表明:增设耗能支撑的加固措施,不仅能有效地改善既有框架结构的抗侧刚度,而且在罕遇地震作用下还能提供很好的耗能减震性能,从而使既有框架结构加固后具有足够的抗震安全储备实现其抗震设防目标。     

拉索限位装置对跨断层桥梁地震响应的影响

以一座三跨连续梁桥为工程背景,选择典型的近断层脉冲地震动,应用非一致激励的非线性时程分析方法,对考虑滑冲效应的跨断层桥梁地震响应进行计算,研究不同断层位置的情况下拉索限位器对跨断层桥梁地震响应的影响,并对拉索限位器的自由程和限位刚度进行参数分析。结果表明:应用拉索限位器可以有效地减小跨断层桥梁的位移响应,同时桥墩的受力会有所增加;跨断层桥梁的地震响应对限位器自由程的变化更加敏感。     

黄土场地中桩—土动力相互作用机理及地震响应规律研究

为研究黄土地区桩-土相互作用机理及其对结构地震响应规律的影响,根据黄土非线性动力本构关系,构建可考虑桩-土界面滑移、分离和碰撞的简化理论模型,推导出理论模型中各特征指标的计算公式。结合桩-土动力相互作用基本原理,推导建立了桩-土-结构动力体系运动方程,对考虑桩-土相互作用和不考虑桩-土相互作用的黄土场地独柱式桥墩进行了地震响应分析。结果表明:桩-土相互作用力学模型正确与否是准确分析结构动力响应的关键;桩-土相互作用能够降低结构自振周期,改变结构动力特征,使得结构对低频地震波具有更高的敏感性,从而影响结构动力响应规律;桩-土相互作用也降低了结构抗侧移刚度,从而导致结构发生较大的位移响应,但同时也增强了结构的抗震消能能力。     

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.     

筒仓-贮料-地基相互作用系统地震响应研究

为揭示筒仓-贮料-地基系统在动力作用下的相互响应机理,开展小型振动台筒仓试验,研究了地震荷载作用下筒仓复合结构加速度、位移和土压力的响应规律,并通过数值模拟对筒仓-贮料-地基相互作用系统的地震响应规律进行了分析.结果表明:筒仓仓顶加速度峰值随贮料增加呈先增大后减小的趋势,贮料与筒仓的相对运动对筒仓系统具有减震作用.同一工况筒仓母线上的位移形态相近,位移峰值随着贮料量的增大而增大,沿高度方向上下相差较大.在地震波作用下,土压力上下浮动,但整体上呈现出逐渐上升的趋势,直至稳定在某一数值.研究成果可为地震作用下筒仓结构的安全运营提供一定的理论依据.     

小湾拱坝的地震反应分析

在对小湾拱坝的三维系统进行地震分析中,考虑坝体与库水的耦合作用,分别采用线弹性模型及非线性模型进行计算,得到了系统的自振特性及动力反应结果。结果表明,坝水耦合作用提高了坝的整体质量,降低了自振频率;伸缩横缝削弱了拱坝的整体刚度,对拱坝地震反应产生较强的非线性影响。     

模糊迭代学习方法及高层建筑结构地震响应控制的数值模拟

结合自校正控制、模糊逻辑和迭代学习控制的基本思想,提出采用自整定模糊控制确定迭代学习律的方法,提高了迭代学习控制的鲁棒性。选取建筑结构振动控制Benchmark第二阶段的地震作用Benchmark模型作为研究对象,进行模糊迭代学习控制地震响应仿真计算,结果表明该方法能够对Benchmark模型的地震响应进行有效控制,而且具有学习控制律简单实用、跟踪精度高、鲁棒性强等优点。