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。     

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．     

振型耦合的适应性水平荷载模式对结构POA的影响

适应性水平荷载模式在结构POA(Pushover Analysis)中能够针对结构逐步加深的非弹性性能做出调整,较固定型水平荷载模式能更好地体现实际地震作用.但由于其在分步调整的过程中通常采用SRSS法而未考虑结构阻尼增加引起的振型耦合,所以分析精度较固定型加载模式及Chopra提出的MPA(Modal Pushover Analysis)方法没有优势,影响了适应性水平加载模式的工程应用.文中以两栋高柔体型钢筋混凝土框架为例解释了在结构POA中阻尼系数增加和基本振型滑移的现象;认为在此过程中大幅增加的阻尼加剧了结构振型耦合,所以在高柔结构POA过程中振型耦合不可忽略.提出了一种在POA加载中考虑振型耦合的CQC法适应性水平加载模式,与原有的SRSS法适应性加载模式做了对比,同时给出了适用于工程分析的建议.     

钢筋混凝土框架剪力墙结构的位移变形研究

地震作用下的结构整体位移变形能够反映钢筋混凝土结构的变形性能,也是各楼层结构构件的位移反应和结构薄弱层判定的依据.为了研究此种变形情况,采用Pushover分析方法,设计了4个钢筋混凝土框架剪力墙构件,比较分析了推覆结构变形与理论变形的结果.研究结果表明：对于钢筋混凝土框架剪力墙结构,在一定范围内,静力非线性分析计算的结构整体位移变形与理论计算和第一振型变形结果较为吻合,静力非线性分析计算的结构整体位移变形幅度要大于由第一振型和理论计算的结构位移变形结果.通过对比分析认为,可以通过理论公式近似计算结构的整体位移变形情况.     

近场脉冲型地震动下层间隔震的非线性反应与隔震层限位分析

层间隔震的隔震层下部结构类似于抗震体系,其在近场脉冲型地震动下易产生弹塑性变形,且隔震层易发生过大变形,导致其上部结构倾覆失稳倒塌.提出以实际的近场非脉冲型地震为底波,叠加等效脉冲来模拟近场脉冲型地震动.研究在近场脉冲型地震动和常规地震动(远场或近场非脉冲地震动)作用下LRB层间隔震结构的动力反应特性与近场地震动特征参数(脉冲类型、脉冲参与系数、脉冲周期)对隔震结构非线性反应与隔震层最大变形的影响.提出在隔震层增设黏滞阻尼器,形成LRB与黏滞阻尼器相结合的层间混合隔震,对隔震层进行限位保护;并对黏滞阻尼器的参数优化规律进行了分析.结果表明:与常规地震动作用下相比,LRB层间隔震结构在近场脉冲型地震动下的非线性反应与隔震层最大变形均显著增加,近场地震的脉冲类型、脉冲参与系数、脉冲周期及PGV/PGA对LRB层间隔震结构的非线性响应有很大的影响,隔震层变形超越隔震支座容许变形;通过设置参数合适的黏滞阻尼器,层间混合隔震能有效降低非线性反应与隔震层变形,避免隔震支座破坏而导致上部结构倾覆失稳倒塌.     

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.     

双向地震动作用弹塑性反应谱研究

在基于性能/位移抗震设计中,弹塑性反应谱在计算结构地震位移反应方面越来越受到重视.考虑实际地震动的多维性和结构非线性反应空间耦合特性,研究并建立了双向地震动作用弹塑性反应谱模型,将其定义为在两个相互垂直的主轴方向上分别具有水平平动自由度,恢复力特性满足二维屈服面模型的理想弹塑性单质点系统,分别承受双向和单向地震动作用,在同一主轴方向上的最大位移反应之比.给出了一种等强度折减系数的弹塑性谱.通过硬土场地10组双向地震动记录等强度折减系数谱的统计平均结果,分析了结构周期、强度折减系数和阻尼等因素对谱值及结构双向地震反应的影响.结果表明,双向地震动作用相对单向地震动作用主要增加结构较长周期方向的最大位移反应;若增加结构较短周期方向的设计强度,可在一定程度上降低双向地震动不利影响;因定义的谱为比值形式,阻尼对其影响不大.     

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.     

基于增量理论的震损结构抗震性能评估方法

为了准确评估地震受损结构的抗震性能,基于模态弹塑性理论,提出了一种考虑结构动力特性的增量静力弹塑性分析方法(IDPA)。该方法结合动力时程分析方法和静力弹塑性分析方法的优点,对传统Pushover分析方法中结构在地震作用下的顶点目标位移确定方法进行了改进,同时考虑高阶振型影响,改进了传统方法中侧向力的加载模式;确定了建立地震受损构件抗震性能分析模型的方法,给出了IDPA方法针对地震受损结构抗震性能评估的实施步骤。将改进方法应用于某10层受损钢筋混凝土框架结构的抗震性能评估中,对比分析了传统方法和IDPA方法计算结果与时程分析计算结果的差异。计算结果表明,IDPA方法能够有效模拟损伤结构在地震作用下的真实反应,也能体现损伤结构再次遭遇地震作用时的非线性行为,特别是对于高阶振型影响明显的结构,IDPA方法能够获得较理想的评估结果。     

钢筋混凝土框架结构的最大地震位移形状曲线

建立了规则钢筋混凝土框架在不同破坏阶段最大地震位移形状曲线的计算方法,用于基于位移的抗震性能设计.通过对具有不同结构特性的框架在16条地震波输入下的大量非线性时程分析,研究了结构在三个不同破坏状态下的最大楼层位移反应与最大层间位移角、弹性第一自振周期、柱端弯矩增大系数的关系,并利用统计回归分析建立了它们之间的关系.研究表明,结构在不同破坏阶段的最大地震位移形状是有明显区别的.最后,对一座已完成振动台试验的12层框架模型进行了计算分析,计算结果与试验结果具有较好的一致性.     

基于OpenSEES的复杂子结构拟动力试验方法研究

以OpenSEES为核心计算平台,针对框架结构体系取复杂子结构的拟动力试验方法开展研究。探讨了取局部结构体系为试验子结构时的边界条件模拟方法,解决了数值子结构因形成几何可变体系而无法在OpenSEES中求解的问题。通过一榀十二层五跨防屈曲支撑钢框架结构和一榀八层三跨钢筋混凝土框架结构取一层一跨和一层三跨结构体系为试验子结构的拟动力试验,验证了本文子结构拟动力试验方法的可行性与有效性。     

RC框架结构Pushover方法的保证率和适用性研究

以7层钢筋混凝土平面框架结构为例,通过统计分析不同地震烈度、不同场地条件、不同地震分组的平面框架在不同抗震设防水准条件下的Pushover分析性能点的概率分布,探讨Pushover分析方法的保证率和适用性.研究表明,Pushover分析方法是一种静力弹塑性分析方法,不适用于结构弹性抗震性能评估.     

高层钢筋混凝土结构考虑建造过程的收缩徐变效应

研究高层钢筋混凝土结构考虑建造过程的收缩徐变变形的结构分析理论及方法,采用较精确的弹性老化徐变理论的徐变公式,导出简单的超静定混凝土结构力和位移的本构方程,通过直接积分得出近似解析解,并和有限元法结合,建立了高层建筑考虑建造过程,收缩和徐变效应的计算模式,同时编制了对应的计算机程序（TBSCE）,可节省大量计算机内存和机时,文中给出了30层高层钢筋混凝土结构算例,计算结果表明,建造过程和收缩徐变效应明显,应引起工程界密切注意。     

近场脉冲地震下混凝土框架结构特殊反应

针对某十二层钢筋混凝土框架结构,通过比较分析近场脉冲地震和不含速度脉冲地震作用下结构从弹性到弹塑性的地震反应过程,深入探讨了近场速度脉冲对结构弹性及弹塑性地震反应的影响。结果表明:近场脉冲地震与不含速度脉冲地震作用引起的结构弹性地震反应差别不大,含速度脉冲地震会引起较大的结构弹塑性变形反应,尤其是顶层位移、层间位移和基底剪力会明显增加;规范反应谱不能充分体现速度脉冲对结构弹塑性地震反应的影响;近场脉冲型地震含有较丰富的低频成分,谱值随周期增大衰减较慢,长周期的谱值较大,将对长周期结构的影响较短周期结构明显。     

RC框架结构pushover方法顶点位移的敏感性分析

以8层钢筋混凝土平面框架结构为例,采用一次二阶矩法、Tornado图形法和数理统计方法研究了pushover分析顶点位移对地震烈度、场地特征、侧向荷载加载模式、结构重量、混凝土强度和弹性模量、钢筋强度和弹性模量等不确定性因素的敏感性.研究表明,pushover分析方法中顶点位移对地震需求曲线的敏感性远远强于对能力曲线的敏感性,因此,在研究概率pushover分析方法时,仅考虑需求曲线的不确定性,忽略能力曲线的不确定性,可大大简化分析复杂程度,并且仍然可以保证分析结果的精度.     

钢筋混凝土框架结构的安定性试验研究及理论分析

通过2个“T”型钢筋砼框架的单调加载试验和4个“T”型钢筋砼框架的低周重复加载试验,研究了钢筋砼框架的安定性以及影响安定性的因素,提出了安定状态下钢筋砼框架的刚度计算方法,给出了用楔形变刚度法计算安定状态下钢筋砼框架结构的内力计算公式.     

钢筋混凝土框架结构优化的拟满内力设计方法

为解决钢筋混凝土结构的优化问题,以满承载力设计思想为基础提出了一种新型的钢筋混凝土框架结构优化设计方法——拟满内力设计方法,该方法能解决钢筋混凝土框架结构约束众多且在设计过程中较难优化的问题。能处理同时具有尺寸约束、配筋约束、承载力约束的多变量、多约束的离散变量结构优化设计问题。算例结果表明,该方法的局部优化能力强,优化效率高,应用简单,可直接计算钢筋混凝土框架结构的优化问题,是一种可行且有效的优化设计方法。     

外包钢加固SRC框架结构地震损伤演化分析

基于外包钢加固震损型钢混凝土框架结构在低周往复荷载作用下的破坏性试验,采用材料性能折减的方法考虑震损影响,对外包钢加固损伤的型钢混凝土框架结构进行有限元建模分析,利用改进的双参数地震损伤模型计算其主要构件和整体结构的损伤指数,并利用多项式函数对其构件及整体结构的损伤演化曲线进行拟合,探讨外包钢加固震损型钢混凝土框架结构在低周往复荷载作用下的损伤演化规律。结果表明,通过折减材料性能来模拟预震损的方法是合理的;改进的地震损伤模型能定量计算结构在各个循环阶段的损伤指数;外包钢加固型钢混凝土框架结构的方法能有效降低型钢混凝土框架结构地震损伤程度,与未加固的震损型钢混凝土框架结构相比,外包钢加固震损型钢混凝土框架结构的抗震性能明显增强。     

带填充墙框架的精细化有限元模拟与分析

研究钢筋混凝土框架结构内部填充墙对框架的抗侧刚度、承载力及变形能力的影响。采用混凝土塑性损伤模型及黏性接触面单元模拟填充墙砌块及砂浆,对框架填充墙砌体进行了精细化建模,并模拟框架的面内水平位移加载,得到填充墙砌体在不同加载阶段的裂缝开展形态及外框架结构的损伤情况。将数值模拟结果与试验值进行了对比,为带填充墙框架的有限元精细化模拟及分析提出了一种可行的方法。     

钢筋混凝土巨型框架结构弹性地震反应分析

按照杆系模型的基本理论，采用时程分析的方法分析了钢筋混凝土巨型框架结构的弹性地震反应，根据分析结果，得到：钢筋混凝土巨型框架地震作用下的侧移曲线为弯剪型；主框架梁和柱的刚度对巨型框架弹性地震反应有较大的影响，其规律为“双曲线”型，即保持其他参数不变，随着主框架梁柱刚度的增大，结构侧移减小，其减小的速率会逐渐减缓，次框架梁和柱的刚度对巨型框架的弹性地震反应的影响较小。