基于小波分解的基底隔震结构的抗震分析

目的分析基底隔震结构在地震波以及地震波各个频段作用下的位移、等效静力、基底剪力.方法采用小波分解的方法对汶川地震近震区的水平地震动输入加速度进行分解,对基底隔震体系在不同频段地震动作用下进行动力学时程分析,并与未隔震体系进行对比研究.结果隔震结构在0~0.39 Hz、0.39~0.78 Hz、0.78~1.56 Hz等低频段作用下的位移反应远远大于6.25~12.5 Hz、12.5~25 Hz、25~50 Hz、50~100 Hz等高频段的位移反应,在6.25 Hz以上的频段,出现隔震结构的位移小于未隔震结构的位移,等效静力也是如此.在卧龙波以及各个频带作用下,隔震结构基底剪力远远小于未隔震结构的基底剪力.结论相比未隔震结构而言,基础隔震结构大大地降低了上部结构的地震反应,低频段地震波对结构作用很大,高频段可以放大高阶振型的作用,而隔震层起到一个低通滤波器的作用,可以滤去地震波的一些高频成分.     

基于地震动特性的悬挂减振结构性能

分析了一栋已建悬挂建筑在不同地震动输入下的结构响应规律.首先,根据其特点,建立了相应的数值分析模型.其次,在3组远断层地震波和3组近断层地震波输入下,分析了地震动特性对悬挂结构减振效果的影响;最后,给出了阻尼器分布对减振效果的影响.分析结果表明:在远断层和近断层地震波作用下,存在最优的阻尼系数使得筒体的动力响应最小.虽然地震波频谱特性不同,但优化得到的最优阻尼系数差别不大.在近断层地震波作用下,主结构的动力响应较大,且减振效果相对较差.阻尼器连接悬挂楼面和主结构筒体时,能够较好地约束悬挂楼面的层间位移和相对于筒体的位移.近断层地震波作用下悬挂楼面的层间位移和相对于筒体位移比远断层地震波作用下大得多.当阻尼器的总量一定时,按三角形或悬挂楼面的基本振型布置阻尼器比均匀分布能取得更好的减振效果,且能够更好地抑制悬挂楼面的位移.     

基于简化模型的高层隔震结构选波方法研究

地震动输入是影响高层隔震结构时程分析结果可靠性的重要因素。文章建立能反映高层隔震结构变形和动力特性的简化模型,并以此作为分析对象,基于双频段选波方法对不同自振周期的模型进行时程分析,研究高层隔震结构时程分析选取地震动记录时结构动力特性的影响;以结构隔震层、顶层的位移和加速度反应作为评价指标,对比分析了不同天然地震动记录选取方法的有效性和适用性。结果表明:采用反应谱双频段选波方法应合理选取控制频段;基于地震信息的选波方法与结构动力特性无关,且没有把降低结构反应的离散性作为选波目标,但合理选取并控制地震动参数也能有效降低反应的离散性;最不利选波方法能有效筛选出对结构破坏性较大的记录,但离散性较大,该方法适用于校核结构的抗震性能。     

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.     

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.     

一种改进的结构推覆分析目标位移计算方法

在等效单自由度体系地震反应目标位移计算方法的基础上,提出考虑高振型影响的结构推覆分析目标位移计算方法.利用该方法和其他常用推覆分析方法,进行不同层数的钢筋混凝土规则框架结构推覆分析,并与地震反应非线性时程分析结果进行比较和分析.结果表明,所提出的改进方法能够较好地考虑结构地震反应中高阶振型的影响.     

近断层斜拉桥弹塑性索与阻尼器组合横向减震

研究了近断层地震条件下,使用弹塑性减震索和黏滞阻尼器组合体系进行横向减震的斜拉桥的地震响应和减震规律.采用等效脉冲模型对实际近断层地震进行最小二乘拟合.人工合成Ⅱ类场地下的模拟近断层地震波3组,以永宁黄河大桥为工程背景,对人工近断层地震输入进行非线性时程分析,得到在不同脉冲周期的近断层地震作用下,减震措施设计参数对于塔梁相对位移等响应的影响.结果表明,拟合近断层地震下结构响应与实际地震相差较小,可以满足工程计算需求;近断层地震易造成大位移响应,弹塑性索参数设计时应使结构周期避开脉冲周期;容许减震索进入塑性与保持弹性相比,塔梁相对位移并不会明显增加,甚至在一些情况下会减小.     

考虑高阶振型影响的输电塔抗震性能评估方法

为了考虑高阶振型对输电塔抗震性能的影响,结合振型侧向力组合方法(MLFC)和能力谱法提出了该类结构的抗震性能评估方法。首先根据输电塔的振型贡献系数识别主要贡献振型,然后考虑各振型侧向力的加权正负组合构建基于MLFC的侧向力组合模式,并采用能力谱法分析确定输电塔的能力曲线和性能指标,最后根据输电塔的抗震性能目标和顶部位移性能水准进行抗震性能评估,从而建立了考虑高阶振型影响的输电塔抗震性能评估方法。结合工程实例分析表明,基于MLFC的侧向力组合模式在抗震能力曲线和位移性能指标分析方面与增量时程分析法吻合较好,能够有效地考虑高阶振型对输电塔抗震性能的影响。     

MPA法与Pushover法的准确性对比

基于振型分解反应谱法的多模态Pushover法（MPA法）考虑了结构高阶振型的影响,在一定程度上弥补了传统Pushover法只考虑结构第一振型的不足．为了对MPA法与传统Pushover法的准确性进行对比,文中以逐步增量弹塑性时程分析结果为基准,基于两个普通的六层和十层钢筋混凝土框架结构纤维模型,对MPA法和不同侧力模式的Pushover法的分析结果进行了对比．分析表明,与Pushover法相比,MPA法对中短周期结构最大弹塑性位移响应的预测具有较高精度,但对结构最大层间位移的预测误差仍较大．     

近断层地震动作用下进水塔的地震反应分析

为了研究近断层脉冲型地震动向前方向性效应和滑冲效应引起的速度脉冲对进水塔结构的地震反应。在文摘中选取台湾集集地震、美国加州北岭地震两次倾滑断裂地震中含强脉冲的30条原始地震波为输入波,对实际工程结构中的进水塔及启闭机室结构基于受力特点建立了简化计算模型。基于Matlab编制了进水塔地震动反应分析程序,通过输入30条典型近断层地震动,得到了进水塔及启闭机室地震响应。结果表明:在近断层地震动作用下,启闭机室加速度响应均发生了突变,进水塔加速度响应平均值均放大。近断层脉冲型地震动对启闭机室鞭梢效应放大作用大于无速度脉冲地震动的影响,其中含向前方向性脉冲效应的近断层地震动对启闭机室加速度放大最为明显,塔顶及启闭机室的分段截面转角最为明显。说明三组近断层地震动中,脉冲型地震动对刚度突变的启闭机室部分影响大于无速度脉冲的近断层地震动,含向前方向性脉冲效应的近断层地震动对进水塔变形影响最大。     

含断层剪力墙的框-剪结构动力时程分析

用Newmark-β法对某24层含断层剪力墙的框－剪结构作动力时程分析，计算该结构在E1 Centro波作用 最大楼层位移和最大楼层剪力，发现动力时程分析时结构的最大楼层位移曲线和最大楼层力曲线，均在剪力墙断层处发生明显的扭曲，这种曲线的扭曲现象在振型现象在振型分解法中非常不明显，故当作此结构截面设计应持谨慎态度。β     

框架-剪力墙结构三维弹塑性地震反应

为研究大震下结构三维弹塑性地震反应,基于纤维模型,对一个规则、对称的钢筋混凝土框架-剪力墙结构建立三维分析模型,分别在单、双向输入地震动情况下进行了弹塑性地震反应分析,对两种情况下结构顶层位移、加速度、扭转角,基底剪力及各层的最大层间位移角、层剪力、层扭转角等反应进行对比分析。结果表明：在单、双向输入地震动时结构水平方向反应变化不大;双向输入时的结构顶层扭转角时程反应和楼层最大扭转角反应都远大于单方向输入时的扭转反应。     

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.     

MPA方法与定侧力模式Pushover方法的准确性对比研究

Pushover方法作为一种简化的评价结构抗震性能和验算结构弹塑性变形的方法,近年来得到了广泛应用。但由于Pushover方法只考虑第一振型,无法反映结构高阶振型的影响,因此又发展了基于振型分解反应谱法的多模态Pushover方法（Modal Pushover Analysis,MPA）,但MPA方法与Pushover方法分析结果的准确性和对比研究目前没有见到。为合理采用MPA方法与Pushover方法,本文以逐步增量弹塑性时程分析结果为基准,通过两个普通的六层和十层钢筋混凝土框架结构,对MPA方法和不同侧力模式的Pushover方法的分析结果进行了对比研究。研究表明,与Pushover方法相比,MPA方法对结构最大弹塑性顶点位移响应的预测具有较高精度,但对结构最大层间位移的预测误差仍较大,有必要作进一步深入研究。     

近断层地震下梁式桥考虑SSI效应的能力谱法

合理地选取215条典型近断层地震动记录,并根据我国桥梁抗震设计规范的场地标准进行分类后,统计了适用于我国桥梁抗震设计的近断层地震弹塑性加速度和位移反应谱,并拟合了阻尼比对近断层地震弹塑性反应谱的影响关系式,进而得到近断层地震的弹塑性需求谱. 再将其与FEMA440的考虑土-结构相互作用（SSI效应）的方法、Chopra改进能力谱法相结合,完善了近断层地震下适用于我国梁式桥且能考虑 SSI效应的能力谱法 . 最后,将本文方法应用于某梁式桥的抗震性能评估中,结果表明：对于近断层地震下考虑SSI效应的我国梁式桥,FEMA440的计算结果偏于保守,而本文方法的计算结果则较为合理,可以应用于我国梁式桥的抗震性能评估中.     

高耸机场塔台结构地震反应的高振型影响分析

以顶部带有2层钢框架的北京机场控制塔台的振动台试验模型为计算对象，采用基于振型叠加的结构地震响应时程分析法，计算了该高耸塔台模型在地震作用下各个振型的时程反应．计算中采用了Rayleigh阻尼，由于结构是钢一钢筋混凝土结构，振型阻尼比不易确定，在本次计算中振型阻尼比取振动台试验测出的第1阶和第2阶振型阻尼比．结果表明高振型对塔台结构的最大位移的影响不大，但高阶振型对塔台结构地震剪力的影响却不容忽视．将计算结果与试验值进行了对比分析，验证了所得结论的正确性．     

近断层地震动作用下长周期结构的地震动强度指标

选取国内外13次地震的26个近断层地震动记录,研究适用于长周期结构的地震动强度指标.采用时程分析法计算了自振周期3.0～8.0 s的单自由度结构的加速度、速度和位移响应,研究了峰值加速度、均方根加速度、峰值速度、均方根速度、峰值速度与峰值加速度比、峰值位移和均方根位移与这些响应最大值的相关性.在此基础上以宿迁某高层隔震建筑为对象,进一步考察实际长周期结构的最大地震响应与地震动强度指标的相关性.研究结果表明:不同地震动强度指标与长周期结构最大响应的相关性差别很大,加速度型地震动强度指标的相关性最差,速度型强度指标随着结构周期的增加其相关性愈差,位移型强度指标随着结构周期的增加其相关性愈好.相比峰值加速度和峰值速度强度指标,近断层地震动作用下长周期结构时程分析时,选择位移型地震动强度指标用于选择和调整地震动输入更为合理.     

高耸钢筋砼电视塔结构地震反应的高振型影响分析

采用基于振型叠加法的结构地震响应时程分析方法，求出各阶振型分别在高耸钢筋砼电视塔结构地震反应中的贡献，从而分析了高阶振型在该类结构地震反应中的影响程度，分析结果可供该类结构的抗震设计参考。     

模态叠加法计算地震加速度时程反应的几个问题

针对模态叠加法进行结构加速度时程反应分析,讨论了广义坐标积分步长、模态截断和离散位移时程求导三个问题对加速度时程反应误差的影响。并提出了振型加速度贡献系数的模态截断指标。以简谐荷载作用下单自由度体系的地震反应和三条地震波作用下的5层框架结构的地震反应为例进行数值计算。算例分析结果表明：当广义单自由度计算的离散时间步长小于1/32倍的自振周期时,加速度反应的误差小于5%；对于加速度时程反应而言,基于振型参与质量选取的模态数偏少,应基于振型加速度贡献系数作为模态截断的依据；由离散位移时程经中心差分法所得加速度的误差与直接由模态叠加法所得的基本相同,而FFT方法所得加速度时程存在虚假的高频振动而误差较大,采用低通滤波可有效降低误差。     

某近断层高层建筑采用隔震技术的相关问题研究

以一紧邻断裂带高层建筑为例,进行高层建筑基础隔震技术运用相关问题,特别是竖向地震问题的分析研究.采用连接单元和缝单元并联模拟隔震支座,分析水平地震动作用下结构减震系数和隔震层位移;对比竖向地震动作用下规范规定计算方法、振型分解反应谱法和时程分析法计算所得结构内力.结果表明:结构水平向减震效果良好,隔震层位移控制和支座拉压承载力满足要求,反应谱法和时程分析法计算结果更为合理.