多遇地震作用下错层框架的非线性分析

通过静力非线性分析,对10层钢筋混凝土错层框架在不同烈度地震作用下的抗震性能进行了研究,数值分析中采用了基于纤维模型有限单元柔度法。分析结果表明,抗震设防烈度越高,弹性和非线性情况下的层间位移角误差越大,建议高设防烈度的结构或者重要及布置复杂的结构对多遇地震作用下的变形值进行修正。对于结构抗震设防烈度为7度时,从计算结果看,由于设计的刚度较大,余量克足,没有明显的薄弱部位,因此1／550的层问位移角限值即使为非线性计算结果也完全可以满足。     

高层建筑结构地震响应问题的ANSYS分析

为深入探讨高层建筑的动力响应问题,以15层高楼为例,运用大型有限元分析软件ANSYS,分析了高层建筑结构的动力特性,建立三维空间板梁结构有限元模型,计算了结构的固有频率和固有振型.用时程分析的方法研究了常遇烈度、设防烈度和罕遇烈度地震载荷作用下顶层的最大位移响应,三种烈度的最大位移分别为6.080 6、21.010 3和29.041 5 mm.结果表明:地震烈度越大,结构的动力响应越大.三种烈度下的结构最大层向变位角均出现在第三层,说明第三层为整个结构的薄弱层,为工程抗震设计提供了参考依据.     

半再生混凝土框架的抗震性能

为了研究半再生混凝土框架结构的抗震性能,设计一个1/4缩尺8层框架结构的模型,对其进行模拟地震整体结构振动台试验,依次对整体结构进行8度多遇烈度、8度基本烈度、8度罕遇烈度以及更强烈度的地震输入,研究整体结构的破坏模式与抗震性能,并进行整体结构弹塑性时程计算以及易损性分析。研究结果表明:半再生混凝土8层框架破坏模式为强柱弱梁破坏模式;在多遇烈度和罕遇烈度阶段,层间位移角均小于规范限值,满足8度抗震设防要求;半再生混凝土8层框架层间位移角满足规范要求;在多遇烈度下,该结构超越正常使用状态(层间位移角为1/550)概率为79.30%,但在罕遇烈度下,超越生命安全状态(层间位移角为1/50)概率为32.29%,表明该结构依概率满足规范限值要求。     

板柱-剪力墙结构中剪力墙合理数量的研究

板柱-剪力墙结构是一种新型的建筑形式,日益受到世界各国的广泛关注.而我国对此结构的研究还很少,尤其是在地震区使用该结构时,由于没有一个明确的最优化方法,工程师出于对结构安全性能的考虑会把剪力墙的数量设计的过多,没有充分利用剪力墙的承载能力,造成了一定的浪费.而且,目前针对该结构的研究并不成熟,经验较少,规范中也未明确给出其经济性指标.因此,进行结构设计时,在满足建筑使用功能的前提下,同时综合考虑结构的经济性和剪力墙的抗侧移能力,对板柱-剪力墙结构中的剪力墙的合理数量进行研究分析显得尤为必要.本文对建筑高度54m(层数为15层)的板柱-剪力墙结构在8度(0.2g)抗震设防烈度下,选用6种布墙率,分别对结构的抗震性能进行反应谱分析、弹性动力时程分析和静力弹塑性(PUSHOVER)分析.根据结构的周期比、剪重比、基底剪力、层间位移角以及塑性铰出铰情况,确定最接近规范限值的剪力墙布墙率.分析结果表明:在板柱-剪力墙结构中的剪力墙最佳布墙率为3%,此时的塑性阶段层间位移角为1/222.     

砖混组合结构特征刚度系数对混凝土墙数量的影响

根据砌体墙钢筋混凝土墙组合结构的受力特点,提出了在地震作用下混凝土剪力墙合理数量的计算公式,公式中混凝土墙数量的取值参数的主要影响因素为:场地特征周期、抗震设防烈度、弹性层间位移角限值、组合结构特征刚度系数、非承重墙的自振周期折减系数等。并针对刚度特征系数这一主要影响因素,给出混凝土剪力墙合理数量计算公式中混凝土墙数量的取值参数在不同抗震等级、不同场地类别和设计分组的情况下的取值表。算例表明方法简单实用,可用于地震区此类组合结构的初步设计阶段。     

既有结构的性能化消能减震加固分析

为了对设防烈度提高后抗震性能不满足规范的既有结构,在不改变既有结构抗震构造的前提下采用消能减震技术通过性能化的设计方法实现抗震加固的目的,本文以既有框架结构为研究对象,基于时程分析法,采用有限元软件对既有结构进行消能减震加固分析。结果表明:既有结构在合理设置粘滞阻尼器后,其结构的抗震性能明显改善,可使小震作用下结构各楼层剪力和层间位移角较原结构降低50%以上,主体结构的抗震构造可降低一度;最大层间位移角小震作用下小于弹性层间位移限值1/550,中震作用下小于1/275,大震作用下小于1/138,可实现既有结构"小震不坏,中震可修,大震不倒"的设防目标,且满足性能目标3的要求。     

软钢阻尼器加固某大跨度结构减震性能研究

"5.12汶川"大地震后,受影响的部分地区设防烈度进行了调整,设防烈度调整后大部分建筑尤其是公共建筑需要进行抗震加固。以地震时正在修建的某大跨度体育教学训练中心为背景,针对该地区设防烈度提高的特殊性,对其设防烈度提高前、后的抗震性能进行了评估,采用有限元模型对不同软钢阻尼器抗震加固方案进行了动力分析,评价了不同软钢阻尼器加固方案的减震效果。结果表明:(1)软钢阻尼器的设置对于调整结构的水平刚度,增强结构的耗能能力,改善结构的减震性能具有重要作用;(2)软钢阻尼器宜布置在层间位移角较大的楼层,即结构刚度变化较大的相邻楼层;(3)软钢阻尼器的数量及布置方式有优化解等结论,为该工程结构的抗震加固设计提供了依据,同时可供同类建筑结构的抗震加固设计借鉴。     

考虑开洞影响的砌体结构房屋地震易损性分析

为分析不同底层开洞横墙数量(比例)对结构抗地震倒塌性能的影响,从单个墙片、层间墙片及整个结构三层次进行分析,逐步完成房屋抗地震倒塌易损性分析.在基于已有试验结果验证数值模拟参数及结果可靠的基础上,首先利用ABAQUS对单片墙体模型进行模拟分析,得到各墙片荷载-位移曲线;然后将每层所有抗震横墙的荷载-位移曲线拟合后叠加得到层间恢复力模型,并简化为三折线恢复力模型;最后采用层间剪切简化三折线模型和50%分位值增量动力分析(IDA)曲线进行4种不同横墙开洞数量(比例)模型的地震易损性分析.结果表明:随着底层开洞横墙数量比例的增加,结构的抗倒塌性能降低,并在相同性能点下其能承受的地面峰值加速度和最大层间位移角减小;开洞横墙比例小于50%且处在低于9.0度设防烈度下的房屋结构基本满足"大震不倒"的设防水准;为保证结构具有良好的抗震性能,应严格控制抗震横墙开洞数量(比例).     

断层剪力墙框剪结构地震作用的时程分析

采用杆系-层间模型和弹性时程分析法对不同高度和结构刚度特征值的断层剪力墙框剪结构进行动力分析.该法与振动台实验结果对比,吻合较好.设定了最大层间位移角θmax为可中断剪力墙的条件.计算表明:随着刚度特征值的增加,可中断剪力墙的高度随之增加.给出了两者之间的表达式;结构高度对中断剪力墙高度的影响较小.     

带屈曲约束支撑的扭转不规则框架结构抗震性能分析

不规则框架结构楼层的质量中心和刚度中心偏离,导致结构在地震作用下容易发生扭转。对于高烈度设防区的不规则钢筋混凝土结构,产生的扭转效应更加明显。结合实际工程案例对计算模型进行反应谱分析和罕遇地震作用下的时程分析。结果表明:屈曲约束支撑能够改善结构整体的扭转效应,结构的扭转周期比、层间位移角和扭转位移比均能符合规范要求。罕遇地震作用下,在柱间增设屈曲约束支撑的框架扭转位移比变化均匀,最大值为1.17,层间扭转变形得到控制。框架底层屈曲约束支撑滞回曲线饱满,耗能减震效果明显。     

框支剪力墙中落地剪力墙合理刚度优化研究

落地剪力墙刚度是影响框支剪力墙结构安全性和经济型的重要因素之一.对框支剪力墙结构忽略楼板变形,运用振型分解反应谱法求解结构地震作用并将其作为目标函数,以层间位移与层高之比为约束条件,在层间位移与层高之比满足规范要求的条件下,使结构地震作用最小的落地剪力墙刚度即为合理刚度.在具体的数值求解中,可编写优化程序运用MATLAB、MATHCAD等软件进行计算.算例结果显示,本优化方法较全面的考虑了结构总高度、标准剪力墙刚度、层高、楼层自重等因素对落地剪力墙刚度的影响,同时具有概念简单、运算方便等优点,适用于框支剪力墙的初步设计.图2,表3,参9.     

剪力墙最优刚度及其计算机实现

系统地提出了高层框架－剪力墙结构中的剪力墙最优刚度的概念，解决长期以来困绕着高层框架－剪力墙结构设计中剪力墙数量合理确定的困难，提供一种确定剪力墙数量的科学方法。在分析剪力墙赐度与地震作用相互关系的基础上，建立确定了剪力墙最优刚度的数学模型。同时，考虑剪力墙剪切变形，框架住的轴向变形，剪力墙基础的转动，以及剪力墙刚度沿结构高度变化对剪力墙最优刚度的影响。     

框-剪结构考虑墙肢剪切变形时剪力墙合理数量

从框架-剪力墙结构协同工作的连续化分析原理出发，建立了在水平荷载作用下考虑剪力墙剪切变形影响时的平衡微分方程．按照我国现行高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3—2002）和建筑抗震设计规范（GB50011—2001），推导了考虑剪力墙剪切变形影响时满足层间侧移角限值的抗震剪力墙计算公式，并将其与未考虑剪力墙剪切变形影响时的计算公式进行比较，分析了它们在确定剪力墙合理数量上的相似点与不同点．然后引入了各种修正系数，通过图表探讨了剪切变形系数对剪力墙合理数量的影响．最后给出算例，反映出系数对计算结果的影响程度，并分析了引起差异的原因，该方法简单实用，可用于高层建筑结构的初步设计阶段，     

新型抗震耗能剪力墙地震耗能计算及优化分析

用两种方法推导了耗能剪力墙的地震耗能计算公式,结合时程分析对一耗能剪力墙结构模型进行了地震耗能计算．基于最大反应的首次超越和塑性累积损伤的双重破坏准则进行耗能装置设计参数的优化分析,提供了一个优化算例．计算结果表明：要使耗能墙的抗震控制效果达到最佳,耗能装置的刚度和强度应适中．     

中震下针对墙肢名义拉应力超限的型钢配置设计方法

高烈度地区的超高层剪力墙结构在设防烈度地震作用下,对结构进行中震不屈服分析时墙肢可能产生拉应力,需要配置型钢才能满足抗震性能的要求。结合设计实践中对高烈度地区剪力墙名义拉应力超限问题的深入研究,提出了设防烈度地震作用下,剪力墙名义拉应力超限配置型钢的实用计算方法,特别针对在设计中墙肢含钢率超过2.5%时,应对含钢率进行适当比例放松的技术要求,推导出具体的计算公式,讨论了型钢在墙肢中布置的合理设计方法。     

基于改进模拟退火算法的建筑结构抗震优化设计

针对“大震不倒”的抗震设防目标．提出一种在强震作用下建筑结构的优化设计方法．依据“用相同的投资获最好的设计”的设计理念，建立以建筑结构最大的层间位移最小化作为优化目标，同时满足体积约束的优化数学模型．采用动力有限元分析模型和高效的显式动力分析方法对强烈地震波作用下的结构进行分析，获得最大的层间位移；采用改进的模拟退火算法求解优化数学模型，设计了一种产生可行解的状态发生器．由该状态发生器产生的新状态均满足所有的约束条件；在显式动力分析软件ANSYS／LS-DYNA的基础上进行二次开发，实现了一个三维框架结构的抗震优化设计．数值算例表明，该方法能获得较高质量的解，具有现实的工程意义．     

高层结构剪力墙最优刚度的数学模型法

通过用数学模型法求解高层结构剪力墙的最优刚度，阐明唯物辩证法在建立求解高层结构剪力墙最优刚度数学模型过程中的运用，在工程设计中具有明显的经济效益．     

开口剪力墙在建筑扭转不规则中的自身扭转影响

在水平地震荷载作用下因局部楼层扭转不规则对高层建筑物的构件产生的影响进行了探讨．重点分析了楼层整体扭转时开口薄壁剪力墙构件自身扭转所带来的应力变化，结合现行规范推导了弹性层间位移角允许范围内的薄壁开口构件的扭转影响公式，讨论了各种因素同扭转应力大小的关系，最后用实例分析了三种主要的因素变化下剪力墙肢的受扭影响程度和解决方法．     

新型低剪力墙非线性有限元分析与试验研究

针对传统低剪力墙延性的不足,提出了一种改进方案.为了准确把握新型配筋方案的优势,共完成了两片低剪力墙的低周反复加载试验,考察了它们在往复荷载作用下的极限承载力性能、滞回特性、延性以及破坏特征等.以试验研究为基础,采用ABAQUS有限元分析软件,对比分析了4种不同配筋形式低剪力墙的非线性性能,并对新型低剪力墙竖缝的开设位置进行了研究.试验结果与有限元分析表明：设置钢筋暗支撑、开缝及设置钢板的方式均可改善传统低剪力墙的延性及变形性能;与带暗支撑低剪力墙相比,新型低剪力墙的变形能力及耗能能力提高显著,抗震性能更好,且具有明显的多道抗震防线.     

屈曲约束支撑铰接钢框架结构体系抗震性能

基于利于结构安装和抗震修复以及屈曲约束支撑的特点,采用梁柱铰接钢框架承受竖向荷载、屈曲约束支撑抵抗水平荷载的结构体系,并推导了这种结构体系的楼层弹性和弹塑性抗侧刚度.采用双线性模型模拟屈曲约束支撑的滞回性能,采用时程分析方法分析了屈曲约束支撑铰接钢框架结构体系的抗震性能、弹性及弹塑性地震反应特征.结果表明:多遇地震下,结构楼层位移反应基本呈线性关系,层间位移角分布比较均匀;罕遇地震下会出现薄弱层现象,但各层支撑都会屈服耗能.除底层以外,楼层剪力主要由支撑承担,而底层框架柱承担的楼层剪力比例会增大;框架梁和柱在各级地震下都处于弹性状态;屈曲约束支撑铰接钢框架结构体系具有较好的抗震性能.