高层建筑中非结构构件的抗震性能试验

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。     

复杂竖向混合结构的交界面楼层反应谱分析

为了了解中国航海博物馆工程这一包括钢结构和混凝土结构的复杂竖向混合结构的地震响应特点,利用ANSYS程序对该工程进行了抗震分析,分析中采用了谱分析法和时程分析法,并求出了该混合结构的交界面楼层反应谱.计算结果表明:结构变形满足规范限值,下部混凝土结构对地震动输入有放大作用,使得钢网架底部加速度输入远大于地震地面运动加速度,建议上部钢结构单独进行抗震设计时,采用多条地震波输入下的楼层反应谱的包络作为设计地震输入谱.     

近断层地震下层间隔震结构楼层反应谱

近断层地震动富含长周期、大峰值的速度脉冲的特性,而目前对近断层地震动作用下非结构构件动力响应的研究较少.本文对一个5层钢框架结构进行非隔震与层间隔震振动台试验和ABAQUS有限元模拟,研究表明:(1)结构设置隔震层,能明显降低屋面楼层加速度反应β_(ac)谱谱值,谱值随着隔震层的升高而增大;同时增大了屋面楼层位移反应β_d谱谱值,随着隔震层设置位置的升高,谱值大幅度减小.(2)与抗震和隔震结构的自振周期有相近脉冲周期的地震波能明显增大屋面楼层位移反应β_d谱和屋面楼层加速度反应β_(ac)谱谱值;非隔震与隔震结构屋面楼层加速度反应β_(ac)谱和楼层位移反应β_d谱主要峰值周期与主体结构基本自振周期接近.(3)近断层地震波与结构周期比值越近,断层距越小,有脉冲作用,屋面楼层加速度反应β_(ac)谱和楼层位移反应β_d谱谱值越大.     

隔震结构-设备耦合体系的楼面反应谱影响因素分析

建立隔震结构-设备耦合体系的SIMULINK动力分析模型,选取2栋实际的隔震结构和多条地震动,对隔震结构-设备耦合体系进行动力时程分析,求得楼面加速度放大系数的均值谱作为楼面反应谱,并与不考虑耦合效应的隔震结构楼面反应谱进行对比,讨论设备动力特性、隔震结构动力特性、建筑场地和设备所在楼层位置对隔震结构-设备耦合体系楼面反应谱的影响.结果表明:设备质量和阻尼越大,隔震结构-设备的耦合效应越明显,特别当设备与所在楼层的质量比超过1%时,宜考虑设备-结构的耦合作用;隔震结构动力特性、设备动力特性和场地条件均会影响楼面反应谱的谱值和谱形,但设备不同位置对楼面谱的影响很小,可忽略不计.     

核电站反应堆厂房隔震研究

对核电站典型CPR1000堆型反应堆厂房应用隔震技术进行了系统的研究.针对反应堆底部的圆形筏基,进行了隔震支座的布置与选型.基于时程分析法,研究了核电站基础隔震效果,并建立了结构内部设备层的楼层反应谱.此外,文章研究了地震波加速度峰值、设备层所处标高及设备阻尼比对楼层反应谱的影响.研究结果表明,应用隔震技术后大大提高了核电站反应堆厂房的抗震安全储备.     

巨型框-筒结构的地震反应分析

采用空间有限元计算模型和时程分析方法,分析巨型框-筒结构的地震反应,比较巨型框-筒结构与普通框-筒结构的抗震性能．结果表明：两者的受力性能相似,巨型框-筒结构的前2阶自振周期比普通框-筒结构稍大,而其后13阶自振周期均比普通框-筒结构小;两者的振型图相似,第3、6阶振型以扭转为主;迁安地震波、EL Centro地震波和天津宁河地震波作用下,2种结构在控制结构体系的顶点位移、顶层速度、最大楼层加速度相差均不超过7％,而底层剪力、弯矩相差略大,且巨型框-筒的底层最大弯矩均小于普通框-筒;罕遇地震作用下,结构的顶层位移、速度、加速度反应谱相似．说明巨型框-筒结构具有良好的抗震性能,可以用于高层建筑的抗震设计．     

整体式玻化微珠混凝土保温隔热建筑的时程分析

利用有限元软件ANSYS建立三维有限元模型,对整体式玻化微珠混凝土保温隔热建筑试验楼进行了时程分析.计算分析发现,试验楼层位移变化为剪切型,在EL Centro波和人工波作用下,结构的位移和底层剪力均较大.分析结果表明,试验楼抗震性能良好,满足抗震规范要求.     

空间相关非平稳地震动反应谱拟合

为了给大跨度结构的抗震分析提供空间多点相关地震动加速度时程,在前人研究的基础上,提出根据标准设计反应谱合成非平稳空间相关多点地震波的方法.从规范反应谱出发得到功率谱,然后由地震动的空间相关性得到功率谱矩阵,用三角级数法生成各点地震动.生成的地震波具有地震动的空间相关性,同时还考虑了强度和频率的双重非平稳性, 在保证相关性的前提下对初始波进行修正使其反应谱与规范反应谱逼近.数值算例表明,利用该方法生成的地震动加速度反应谱具有较高的拟合精度,合成的多点时程可用于大坝等延伸结构多点激励的地震动输入.     

基于RC框架结构隔震剪力分析

近年来因为地震的巨大破坏,人们对结构的安全性更加重视。现今隔震技术应运而生并在近些年开始应用于实际工程中,基于大型有限元分析软件OpenSees对五层隔震RC(钢筋混凝土)框架结构在七度罕遇地震波(峰值加速度220gal)作用下进行动力时程分析。研究表明采用隔震框架结构在地震波作用下,相对传统抗震结构抗震结构,各楼层剪力明显减小,随着隔震支座位置的升高,楼层间的剪力减小幅度也随着减小,隔震结构在隔震层上部的减震效果比下部结构明显,隔震层位置处的楼层剪力减小最明显,具有重要工程实践价值。     

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.     

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.     

高层结构非线性地震反应分析

从国内外地震记录库中挑选出2条具有丰富长周期信息的长周期地震波,利用正交化 HHT法对2条地震波进行时频特征分析计算,同时以2条常用地震波为参照,进行时频特征的比对分析。然后,以一实际高层结构为例,利用 ANSYS 有限元软件建立有限元数值模型,分别以前4条地震波为输入,进行该高层结构的非线性动力反应分析。结果表明：高层结构对不同类型地震波的过滤作用不同,对长周期地震波的过滤作用更加明显;长周期地震波作用下的结构响应明显大于普通地震波作用下的结构响应,其中位移响应较加速度响应明显。     

滑动支座摩擦效应对连续梁桥地震响应影响

以1座跨度为(55+4×90+55)m的预应力混凝土变截面连续梁桥为研究对象,采用ANSYS软件建立桥梁动力分析模型.选取3条人工地震波作为地震动输入,基于动力非线性分析方法,考虑摩擦效应,分析盆式橡胶支座连续梁桥非固定墩的地震响应和支座的滞回性能,并与未考虑摩擦效应的地震响应进行比较.结果表明:非固定墩处的盆式橡胶支座在地震作用下形成了规则、饱满的滞回曲线,形状近似为矩形;相对未考虑盆式橡胶支座摩擦效应的模型,考虑支座滑动后,固定墩墩底顺桥向弯矩、剪力分别降低了25.91%、27.41%,固定墩墩顶顺桥向位移和非固定墩墩梁相对位移分别降低了26.15%、25.59%;对于多跨长联连续梁桥,滑动支座数量多且反力大,若不考虑滑动支座的摩擦耗能,桥梁结构地震响应结果偏大,抗震设计偏于保守.     

地震动反应谱对土石坝二维地震反应的影响

针对目前土石坝抗震计算中对频谱特性考虑的不足,分析了输入地震动加速度反应谱、速度反应谱、位移反应谱对土石坝地震反应的影响.研究结果表明,如果加速度反应谱卓越周期与土石坝的自振周期相近,土石坝地震反应则相应出现最大值,但不能从结果中简单得出周期的长短对坝体反应的影响;仅靠加速度谱的卓越周期不能完全反应地震动的频域特性.     

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.     

悬索桥上部结构的抗震设计

大跨悬索桥必须进行可靠的抗震设计。由于悬索桥第一自振周期长达几十ｓ,有多达百余个自振周期密集在０．５～５ｓ区段内,现行桥梁抗震规范不适用于大跨悬索桥。配合交通部“公路悬索桥设计规范”编制的研究工作,讨论了反应谱５ｓ以上长周期段、反应谱振型分解法的振型组合方式及应组合的振型数、以及时程积分时的地震记录的持续时间对大跨悬索桥地震反应的影响,发现它们的影响十分显著。从而对悬索桥上部结构抗震设计的某些要点提出建议。     

基于形状记忆合金(SMA)阻尼器的结构被动控制

介绍了建筑结构振动控制中被动控制的设计思想和形状记忆合金（Shape Memory Alloy，简称SMA）的超弹性特性及应用情况，将一种新型形状记忆合金（SMA）阻尼器应用到框架结构中。针对所提出的形状记忆合金（SMA）阻尼器，分析其超弹性本构模型，建立了热力学方程，利用ANSYS软件进行框架结构的被动控制模拟分析。将所得的普通框架结构与形状记忆合金（SMA）阻尼器框架结构的顶层位移进行比较，发现形状记忆合金（SMA）阻尼器可以很好地改变框架结构的抗震性能，大大减小了结构的地震反应，为框架结构振动控制设计提供了一种新的方法。     

裙房—主楼结构体系动力特性及地震反应研究

利用ANSYS有限元分析软件对裙房—主楼结构进行EI Centro地震波作用下的抗震性能分析,采用子空间迭代法提取18阶模态,并分析了楼板厚度和剪力墙厚度变化对裙房—主楼结构动力特性的影响。结果表明:通过模态分析,裙房—主楼结构的振型主要是以水平振动和扭转变形为主;但随着楼板厚度的增加,结构自振频率减小;随着剪力墙厚度的增加,结构自振频率增加;通过瞬时分析,整个裙房—主楼框剪结构的顶部位移均随着地震激励的增大逐渐增大。     

基础隔震加AMD混合控制结构的抗震分析

考虑基底隔震、首层施控的混合控制结构的抗震性能，采用Ｙ．Ｋ．Ｗｅｎ建议的滞回模型描述隔震装置的弹塑性特性，利用等效线性化方法形式上把结构振动方程简化为线性扩展状态方程。对平稳和非平稳过滤高斯白噪声激励进行了随机分析，并针对一个六层框架结构进行了数值计算，详尽地分析了基底隔震装置和调频质量阻尼器的参数对混合控制结构反应的影响，在此基础上对这种混合控制结构的抗震性能作出了评价。