高烈度区框架—核心筒—伸臂桁架结构耗能分析

作为重要的抗侧力体系和耗能构件,伸臂桁架对超高层建筑有着举足轻重的作用.文中以某8度区框架—核心筒超高层结构为工程背景,基于Perform-3D软件进行了罕遇地震工况下的耗能分析.结果 表明:地震大部分能量(约78.7％)在弹性阶段由结构阻尼吸收,以振动衰减或结构内能形式耗散了,仅少量能量(约20.8％)使结构产生变形...     

设置外廊柱的中小学教学楼抗震性能研究

针对四川汶川地震中单跨带悬挑梁的框架结构布置形式的中小学教学楼破坏倒塌的现象,采用静力弹塑性(push-over)分析方法,对比分析了单跨悬挑结构和设置外廊柱结构的钢筋混凝土中小学教学楼在罕遇地震作用下的抗震性能.对比分析结果表明,在遭遇相同的罕遇地震作用下,设置外廊柱的教学楼抗震性能明显优于无外廊柱的教学楼,并且有比较高的安全储备.最后提出了对中小学教学楼结构设计的一些建议.     

交错桁架钢框架结构抗震设计方法研究

为实现交错桁架钢框架结构的延性设计,提高结构的抗震性能,通过研究桁架腹杆设计方法与结构层间位移角限值要求,提出了一种交错桁架钢框架结构抗震设计方法.首先分析了交错桁架钢框架结构中桁架的典型破坏机制,基于桁架空腹节间弦杆破坏的理想失效模式,提出了水平地震作用下桁架杆件的内力计算模型及罕遇地震作用下腹杆内力的调整方法;其次,基于桁架理想失效模式和极限变形能力,分析了罕遇地震下桁架层间位移角的组成,推导并提出了不同空腹节间距下结构的弹塑性层间位移角限值;最后,提出了水平地震作用下交错桁架钢框架结构抗震设计方法及流程.算例分析表明,采用本文提出的抗震设计方法,能有效地耗散地震能量,实现结构"强腹杆弱弦杆"和"大震不倒"的抗震设计目标.     

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.     

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.     

某330kV全户内式变电站结构地震反应分析

全户内式变电站具有节约用地、外形美观等优点,但囿于电气布置工艺要求,使结构规则性不易满足。目前该类结构工程实例极少,缺乏实震检验,且相关研究尚不充分。本文以某拟建330kV全户内式变电站结构为研究对象,对其进行动力特性及地震反应分析,得到了结构在多遇和罕遇地震作用下的反应,总结了结构的地震反应特点,评估了其抗震性能,并明确了抗震薄弱部位及破坏机理。结果表明,多遇地震下,结构层间位移角满足规范要求,但过大的楼面加速度恶化了其上设备的运行环境;罕遇地震下,结构整体或主变压器所在局部发生倒塌破坏,难以抵御罕遇水准的地震作用。建议采用隔减震技术,提高结构的抗震性能及设备的安全储备。     

凸轮式响应放大摩擦阻尼器基于性态目标的能量设计方法

在前期对凸轮式响应放大摩擦阻尼器(cam type response amplification device with friction damper, CRAD-FD)研究的基础上,对安装该阻尼器的单自由度体系建立了能量方程,推导了简谐荷载作用下CRAD-FD单圈滞回的能量解析解;基于消能减震结构标准能量设计反应谱,提出了CRAD-FD基于性态目标的能量设计方法;以某10层RC框架结构为例,在设防、罕遇、极罕遇地震作用下验证了该方法的可靠性。研究表明：所推导的CRAD-FD的能量解析解正确,所提出的基于性态目标的能量设计方法可靠;消能减震结构通过CRAD串联小吨位摩擦阻尼器的减震与耗能效果可与直接安装大吨位阻尼器的效果相差无几或更优,体现了CRAD的响应放大效应。     

钢筋混凝土管柱-钢桁架混合结构抗震性能

以某钢筋混凝土管柱-钢桁架竖向混合结构为背景,采用集中塑性铰有限元模型,对该结构进行动力弹塑性计算,分析了该结构的破坏机理.基于结构内容物的抗震设防指标,评价了结构的抗震性能水准,研究了钢筋混凝土管柱纵筋配筋率和壁径比对混合结构抗震性能的影响.研究表明,在7度罕遇地震作用下,该结构满足基于内容物的抗震设防基本要求;结构破坏集中在柱根,为单道防线的柱铰破坏模式;角柱与内柱为结构薄弱环节;钢桁架屈服杆件主要分布在悬挑端及与柱头连接的区域;建议该结构的柱纵筋最小配筋率不小于0.5%,柱壁径比不小于0.100.     

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．     

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。     

极罕遇地震下大底板双塔楼PC隔震结构抗震性能分析

为研究极罕遇地震作用下大底板双塔楼PC隔震结构的抗震性能,采用ANSYS有限元软件对大底板双塔楼RC隔震结构和PC隔震结构进行了有限元模拟.对比分析了罕遇、极罕遇地震作用下两种结构的楼层位移响应、底板应力分布等动力响应和能量耗散情况.结果表明:相比RC结构,PC结构的自振周期和楼层位移响应增大,顶层加速度减小,上部结构塑性耗能增加,损伤严重;极罕遇地震作用下,两结构的隔震层变形显著增大,但耗能能力相对降低,上部结构耗能占比增大,建议在隔震设计时考虑使用较大直径隔震支座;极罕遇地震作用下,两结构塔楼连接位置处的大底板应力峰值均明显增大,故设计时应对塔楼连接位置采取相应的加强措施.     

某超限框架结构厂房动力弹塑性分析及改进

采用SAUSAGE软件对某超限钢筋混凝土框架结构工业厂房进行罕遇地震下的动力弹塑性分析,研究结构在罕遇地震作用下的层间位移、基底剪力、楼层剪力、倾覆力矩以及构件损伤。分析结果表明:该结构在罕遇地震作用下层间位移角超限,框架柱进入比较严重损坏状态,不能满足"大震不倒"的抗震性能目标。在有限元数值分析模型中,采取在工业厂房两端和错层等薄弱部位增设钢支撑等措施对结构进行改进,并进行了罕遇地震作用下的动力弹塑性分析。对比两次分析结果可以看出,改进后结构顶层最大位移减小48. 56%,最大层间位移角减小28.99%,框架柱由比较严重损坏状态减轻至中度损坏状态,实现建筑物在大震作用下不至于倒塌的目标。     

某超高层结构的抗震性能分析

采用Perform-3D对温州某超高层结构进行弹塑性时程分析,研究该结构在7度多遇和罕遇地震作用下的抗震性能.分析结果表明:多遇地震作用下,结构构件未出现损坏;罕遇地震作用下,底部与顶部楼层梁柱出现损坏,核心筒底部小范围内出现混凝土压碎情况,结构最大层间位移角满足1/100的规范限值要求.主要结构构件损坏程度较轻,能实现"墙柱弱梁"的要求,能充分耗散地震波输入能量,整体结构可以满足"小震不坏,大震不倒"的设防要求.     

极罕遇地震下框剪结构的混合减震控制

为进一步研究极罕遇地震下建筑结构的抗震性能,以框剪结构工程为例,选取7条地震动作为激励,在MIDAS软件中建立三维模型,在考虑性能的抗震设防下,采用粘滞阻尼器和防屈曲耗能支撑(BRB),对非减震结构和减震结构进行弹塑性动力时程分析,对比结构在极罕遇地震下的计算结果,并且研究极罕遇地震下的抗震性能。分析表明:结构层间位移角和层间剪力均有明显降低,减震效果明显,构件性能均有明显的改善,并且满足预期的性能要求。混合消能减震结构在极罕遇地震下有着很好的减震效果,能有效的提高结构整体的抗震性能,改善结构构件的损坏状态,提高结构安全性能。     

城市地铁车站地下结构地震反应

针对地震作用下地铁结构动力学响应的安全问题,基于弹性地基梁理论,利用大型通用有限元计算软件ADINA建立了三层岛式地铁车站结构有限元计算模型,研究地铁的多遇地震与罕遇地震的动力学响应的影响因素,对车站进行了静力分析、谱反应分析以及动力时程分析,总结了地铁结构的地震响应规律.分析结果表明:多遇地震作用下,随着高度的增加地铁车站结构的层间位移随之增大,梁柱连接处的应力较大,楼板跨中节点的应力最小;罕遇地震作用下地铁结构变化有着相似的趋势,但是罕遇地震的位移要远大于多遇地震下的水平位移.     

竖向刚度突变结构弹塑性时程分析

某竖向刚度突变结构采用NosaCAD有限元软件建立整体结构分析模型,在文中分析结构在7度多遇和罕遇地震下的弹塑性时程反应,得到结构在地震作用下的变形、内力和破坏情况的变化过程.并与振动试验台作出相应对比.最后根据构件的受力及损坏情况,给出了设计改进建议.     

罕遇地震作用下钢筋混凝土框架结构韧性评价

为了探究罕遇地震作用下钢筋混凝土框架结构的韧性能力,本研究以钢筋混凝土框架结构为例,利用有限元软件MSC.Marc对其进行动力时程分析,并利用Python提取数据,后处理得到该框架结构在罕遇地震作用下结构构件与非结构构件的损伤状态,以结构的功能损失及恢复时间两个指标对该框架结构进行了韧性评价分析.结果 表明:(1)在罕...     

大跨度混凝土悬挑空腹桁架结构地震响应研究

以某市规划展览馆工程为背景,对混凝土大跨度悬挑空腹桁架结构的地震响应进行详细分析研究。用有限元软件ANSYS和MIDAS,建立了包含框架柱、桁架、楼盖梁板的整体结构的空间力学模型,并对该模型作详细的反应谱分析和弹性时程分析。研究表明:结构X向、Y向布置未出现薄弱部位,双向地震作用耦合性不明显,结构的水平抗震性能良好;悬挑桁架竖向抗震能力较弱,且双向水平地震作用对悬挑端竖向位移的耦合性明显;悬挑桁架根部杆件的内力响应最大,为桁架抗震能力薄弱部位,地震影响不明显;悬挑桁架中部、端部杆件的地震影响显著,内力响应较小;进行抗震分析时,做双向水平地震、三维地震作用分析有其必要性。     

薄柔H形截面钢构件在横向冲击下的局部屈曲破坏

通过理论与有限元模拟相结合的方式研究了薄柔H形截面钢构件在横向冲击荷载作用下的局部屈曲变形。首先利用塑性铰线理论建立了受横向冲击荷载作用下刚塑性H形构件局部屈曲的理论模型,得到了构件的能量吸收与塑性铰转角的关系、局部变形、耗能等,并通过有限元模拟进行了验证;随后利用该理论模型重点分析了构件截面几何尺寸对平均力、能量吸收、比吸能等评价构件抗冲击性能的主要指标的影响。研究结果表明该模型可以较为准确地描述薄柔H形构件的局部屈曲破坏,能够更好地预测工程上类似结构的最终变形及能量吸收,为该类构件的抗冲击设计提供了理论支持。     

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.