土-结构动力相互作用对结构弹塑性变形影响的探讨

罕遇地震作用下进行结构弹塑性变形验算是十分必要的，目前结构弹塑性变形验算的方法均是基于地基刚性假定提出的，而考虑土-结构动力相互作用的结构弹塑性变形验算有待研究．采用平面桩-土-结构弹塑性有限元分析，探讨了水平地震作用下土-结构相互作用对弹塑性变形特性的影响．分析发现，考虑相互作用后，多层框架结构弹塑性层间位移均有折减，薄弱层的塑性变形减小，发生塑性破坏的程度降低．对多层框架结构按现有规范进行弹塑性变形验算可能偏安全．     

海南省政府办公楼超限结构静力弹塑性分析

海南省政府办公楼工程平面选型复杂,楼层平面刚度变化急剧,各层楼板开洞面积和有效楼板宽度指标均超出现行规范规定值,属于典型的平面特别不规则的超限高层建筑结构．笔者对该工程结构进行了罕遇地震作用下结构的静力弹塑性计算分析,结果表明：在罕遇地震作用下结构的变形验算满足规范要求,结构具有较好的承载和抗倒塌能力,能够满足大震下不倒的性能指标．文中着重对PUSH—OVER的分析方法、模型及计算结果等进行了深入分析和阐述,并对工程进行了结构整体抗震性能和局部性能评价;通过弹塑性静力分析计算,找出结构潜在的抗震薄弱部位和薄弱构件,并提出相应抗震加强措施,可供同类工程设计参考．     

基于构件变形的框支剪力墙结构抗震性能评估

提出一套框支剪力墙结构抗震的安全性评估原则,用于评估按照中国现行规范设计的一系列框支剪力墙结构模型.通过罕遇地震作用下弹塑性时程分析,获取结构及构件的变形和内力,采用基于变形指标的性能评估方法来评估结构各构件在大震下的破坏情况,分析结构的整体安全性及各构件的性能分布情况.结果表明:框支剪力墙结构的薄弱层位于转换层以上一层,而薄弱层的框支剪力墙容易发生剪切破坏;用现行规范大震下薄弱层层间弹塑性位移角无法准确评估框支剪力墙结构的性能.     

基于构件损伤的某超限剪力墙结构抗震性能评估

采用大型有限元软件ABAQUS对某超限剪力墙结构进行罕遇地震作用下的动力弹塑性时程分析.提出了对应不同性能要求评定构件损伤的损伤指标,从结构整体地震响应与主要受力构件的损伤破坏层面上,对该超限剪力墙结构开展抗震性能评估.结果表明:在不同罕遇地震动作用下,结构各楼层最大层间位移角为1/154,小于规范限值,结构整体变形满足预期的性能目标;根据构件破坏状态评估可知,强震下结构部分剪力墙,连梁和框架梁发生了轻微损伤破坏,达到了预期制定的构件性能目标.     

剪力墙结构在罕遇地震下的 Pushover 分析

针对超限剪力墙结构在罕遇地震作用下某些重要部位发生屈服甚至破坏退出工作,从而结构的工作状态会从弹性过渡到弹塑性,并随着塑性的发生和发展,结构的薄弱层位置的承载力、延性和破坏形式可能受到影响的状况,文章采用Pushover的分析方法对一超限高层进行抗震鉴定,判断结构薄弱层出现的位置,并对结构进行罕遇地震的弹塑性变形验算,为以后类似工程提供参考。     

某8度区超高层结构弹塑性时程分析

利用通用有限元软件ABAQUS建立了某8度区超高层结构的有限元模型,通过弹塑性时程分析,研究了该结构在罕遇地震作用下的变形和内力分布规律以及损伤发展情况,寻找到了结构的薄弱部位,对结构设计提出了合理化建议.分析结果表明,该结构满足"大震不倒"的设防要求.     

地震作用下钢筋混凝土框架结构防倒塌的判别

在地震作用下保证钢筋混凝土框架结构耗能最大化，同时保证在弹塑性变形条件下大震不倒，对框架结构意义重大。基于功能原理，对框架结构在水平地震作用下达到最大弹塑性位移时的2种变形破坏模式柱铰机制和梁铰机制进行分析，给出结构倒塌指标Ks的下限值和防倒塌的评估判别式，通过算例和实例对规范中框架结构防倒塌的相关要求进行了计算验证。结果显示，现行抗震规范对罕遇地震作用下钢筋混凝土框架结构变形控制值是略偏保守的。     

某超高层结构的静力弹塑性分析

文章对工程实例建立Midas有限元模型,采用Pushover方法分析抗震性能及计算结果,比照现行规范是否满足要求,求得结构在弹塑性分析下的静力弹塑性曲线及性能点,并对加强层和薄弱层2种方向地震作用下的楼层位移、层间位移及层间位移角等进行分析。结果证明,模型能较好地响应地震作用下整体结构的反应规律等。     

Y形钢管桁架通廊的弹塑性动力时程分析

以某Y形钢管桁架通廊为研究对象,利用有限元软件MIDAS Gen建立结构计算模型.根据目标反应谱,选取2组天然地震波和1组人工地震波,对Y形钢管桁架通廊在罕遇地震作用下进行三向地震波输入的弹塑性动力时程分析,研究结构的变形和塑性发展程度.结果表明,在罕遇地震作用下,通廊主要构件基本保持弹性,变形满足规范要求,结构能达到预定的抗震性能目标,具有良好的抗震能力.     

超限钢筋砼框架体育馆抗震性能分析与设计建议

以太仓某体育馆为背景,利用PKPM、Midas等软件,先对结构进行多遇地震下的弹性分析,指出应采用"切分模型"包络分析等措施保证结构"小震不坏"的设防目标;后根据弹性分析结果进行配筋设计,对实际配筋结构进行罕遇地震下的静力弹塑性分析(Pushover),发现大震下薄弱部位主要位于一层,部分构件出现少量塑性变形,但远未达到倒塌状态,满足规范大震不倒的抗震设防目标.     

钢筋混凝土框架结构地震失效模式优化

地震作用下钢筋混凝土框架结构薄弱部位易发生损伤破坏,从而引起结构失效,针对结构的失效模式进行优化有利于提高结构的抗震性能.为此,以结构构件、结构层以及结构整体的损伤准则为约束方程,采用以结构构件损伤值相等为目标的优化设计方法,通过二次开发的钢材和混凝土的弹塑性损伤本构模型,应用纤维单元模型对强震作用下钢筋混凝土框架结构的失效模式进行了优化.以12层钢筋混凝土框架结构Benchmark模型为例,对双向El-Centro地震动作用下结构各构件的抗震性能进行优化,并对优化前后结构的动力响应和损伤发展进行分析,结果表明最优结构损伤集中得到有效的控制,结构各层损伤分布更加均匀,结构整体损伤减小,结构的抗震性能得到明显提高.     

强震作用下钢-混凝土结构弹塑性损伤分析

通过LS-DYNA程序二次开发了钢材的弹塑性损伤本构模型,并分别建立了钢框架和混凝土核心筒的损伤准则.对强震作用下某20层的钢-混凝土混合结构的层间位移、框架与核心筒之间剪力分配等进行了数值分析,结果表明混凝土核心筒变形能力较钢框架差,强震作用下容易在薄弱层处产生变形集中破坏;对两种结构体系损伤发展过程分析表明,损伤指数能很好地跟踪两种结构体系的抗震能力退化过程,该模型和损伤准则可以用于强震作用下钢-混凝土混合结构的弹塑性损伤分析.     

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.     

某钢管混凝土框架-核心筒结构振动台模型试验

某钢管混凝土框架-核心筒结构高264 m,抗侧力体系由钢管混凝土外框架、钢板混凝土组合剪力墙和伸臂桁架3个部分组成.为了解此类结构在地震作用下的受力性能和反应特点,对该结构进行了1/30缩尺模型模拟地震振动台试验.通过分析模型结构在8度多遇、基本、罕遇地震和9度罕遇地震作用下的动力特性,对模型结构和原型结构的破坏模式、层间位移、楼层剪力等动力反应进行研究.结合大型通用有限元分析软件ETABS和ANSYS的分析结果,对原型结构的抗震设计提出了改进建议.研究结果表明:原型结构能够满足我国现行规范“小震不坏、大震不倒”的抗震设防标准,即使在9度罕遇特大地震作用下,仍然表现出优良的抗震性能.     

碳纤维加固RC框架结构抗震性能

利用ANSYS软件对一栋三层钢筋混凝土框架结构进行了抗震性能分析,研究了碳纤维加固框架结构在地震作用下,节点的受力和变形特征、梁柱纵筋的应力增长变化以及结构动力特性等,并与普通框架结构进行对比分析。结果表明：加固后框架结构的楼层最大位移较普通结构明显提高,结构的延性显著改善,有利于结构的抗震。在节点处采用外包碳纤维布加固,可以提高框架柱的抗弯能力,使塑性铰首先出现在梁端,钢筋混凝土框架结构在地震作用下,破坏时更接近＂强柱弱梁＂的特点。     

动力扰动下含软弱夹层巷道围岩力学响应特性

 为了研究动力扰动下有无软弱夹层对巷道围岩稳定性的影响,利用大型通用有限元软件Abaqus 对冬瓜山铜矿深部出矿巷道受到采场爆破作用下围岩的力学响应进行了数值分析并提出支护优化方案。结果表明：由于软弱夹层的存在,巷道拱顶和底板竖向应力波动幅值大于无软弱夹层巷道,底板竖向应力波动幅值变化较明显,而巷道拱顶和底板水平应力波动幅值却小于无软弱夹层;巷道拱顶和两帮的变形明显大于底板,对于无软弱夹层的巷道围岩变形明显大于有软弱夹层巷道,且变形速率较大;离爆炸源越远巷道围岩的应力和变形越小,但变化不明显,并在动力扰动0.15 s 左右后趋于稳定;基于对冬瓜山铜矿现场调查,发现巷道顶板冒落破坏形式,从而提出支护优化方案,使得巷道围岩变形是无支护时的1/3,有效地控制了巷道围岩变形。     

震损可原位修复组合柱抗震性能

采用ABAQUS建立新型组合柱的有限元模型,对组合柱低周往复荷载作用下的全过程进行数值仿真,分析新型组合柱的受力机理.研究表明:按照“强柱弱阻尼”理念合理设计的新型组合柱具有良好的抗震性能;大位移角下塑性变形集中于软钢阻尼器,能有效地控制结构的损伤部位,并实现震后的快速原位修复.     

多层工业厂房火灾后加固设计与抗震性能分析

为探究多层钢筋混凝土工业厂房在加固前后以及火灾前后的抗震性能变化情况,围绕火灾后多层工业厂房的加固设计和抗震性能分析展开研究.首先,建立多层钢筋混凝土框架结构火灾后抗震性能的有限元分析方法;随后,介绍某多层工业厂房结构特点和火灾后结构损伤情况,据此综合利用增大截面、粘贴钢板和粘贴纤维复合材料等方法对结构进行了加固设计;进而,建立了结构三维有限元模型,开展了结构动力特性和弹性地震响应分析;最后,进行了结构的动力弹塑性分析,探究了火灾前、后结构整体的抗震性能和加固措施对火灾后结构抗震性能的改善,并探讨了不同地震动特性对多层钢筋混凝土框架抗震性能的影响.研究结果表明:火灾后,整体结构地震响应明显大于火灾前,层间位移角最大增加了143％,且不同楼层层间位移角的增大幅度与楼层受火情况密切相关;近场地震作用下的结构响应大于远场地震,罕遇地震作用下底层层间位移角在近场地震作用下可达远场地震作用的2.71倍;所提出的加固方案有效提升了结构抗震性能,罕遇地震作用下底层层间位移角平均减少115.7％.研究成果可为多层工业厂房火灾安全性评估和加固设计提供参考.     

堤防地震液化数值模拟及动力反应分析

为了评估青草沙水库在地震作用下的性状,利用FLIP程序分析堤基及上部堤防地震液化变形规律,比较了堤防不同位置处的残余变形、超静孔隙水压力比分布、有效应力路径等.结果表明:抗震设防烈度7度条件下,堤防结构的存在放大了地表的加速度;堤防残余变形主要发生在堤身和堤脚周围一定深度范围,地下12 m及以下土体残余变形很小;堤顶中...     

带连体的高层综合办公楼的连体结构设计

结合河南省洛阳市洛龙区行政中心综合办公楼的设计,探讨了连体结构选型、结构计算及经济分析等问题。研究表明,连体结构的地震扭转效应特别明显,连接体桁架的布置方式及楼板刚度对整体结构的计算结果十分敏感,设计时应用多种软件计算并比较分析,选择合适的连体结构形式。另外本文还重点论证了连接体钢结构方案的优越性。