底层柱刚度对框架结构抗震性能的影响

利用有限元软件SAP 2000,采用"串并联多质点体系"振动模型,对多维地震作用下的钢筋混凝土框架结构进行了弹性时程分析,通过改变底层柱截面尺寸,研究了不同的底层柱刚度对框架结构在多维地震作用下抗震性能的影响.研究结果表明,多维地震作用下,底层柱刚度在一定变化范围内增大,层间剪力和层间加速度等逐渐变大,但是层间位移和楼层顶点位移逐渐变小.     

从汶川地震分析填充墙对结构整体抗震能力影响

通过汶川地震都江堰市建筑震害考察发现,结构中填充墙破坏十分普遍,为此首先总结和讨论了填充墙的几种常见破坏形式及一些典型的填充墙框架失效机理;其次,通过设计例题分析灾区常见的3种形式的框架填充墙结构,并结合结构实际震害特点与相关研究,重点分析了填充墙对结构提高整体抗震能力的作用和影响.研究结果表明,填充墙能够增加结构的整体承载能力,增加结构的抗侧刚度,提高结构整体的变形能力;但填充墙刚度效应在地震作用下容易引起薄弱层破坏和扭转破坏,填充墙的约束效应产生短柱破坏,使结构严重受损甚至出现倒塌.由于填充墙多为脆性材料,一般要先于结构构件发生破坏,从而吸收地震能量,建议以填充墙作为第一道防线的结构整体抗震设计思想.     

填充墙对框架结构体系抗震性能影响的研究

以填充墙与框架结构共同作用为机理,通过分析在水平力作用下各类填充墙-框架结构体系的层间侧移刚度,探讨填充墙对框架结构动力特性的影响程度.结果表明,填充墙-框架结构体系的侧移刚度比纯框架有不同程度的提高,在工程设计中应充分考虑这种影响,使框架结构在地震作用下的计算结果更加符合实际情况,提高结构设计的安全性与经济性.     

弹性阶段填充墙对钢筋混凝土框架结构抗震性能的影响

在汶川地震中框架填充墙结构产生了严重的震害.现行抗震设计对填充墙的考虑难以保证结构在地震下的抗震性能,对框架结构进行弹性阶段分析研究表明,考虑填充墙在弹性阶段对框架结构的刚度、内力和变形产生较大影响,填充墙平面、立面的不均匀布置对框架结构抗震不利.     

考虑填充墙刚度影响的实测高层建筑非线性抗震性能分析

以广西来宾高层建筑测试项目中的一栋剪力墙结构为研究对象,在对其进行环境振动测试的基础上,依据现场实测模态数据对建立的结构有限元模型进行参数修正,评估结构的抗震性能.在Perform-3D中建立该高层结构的初始有限元模型,采用与PKPM设计模型相同的处理方式研究填充墙的影响,结构的模态周期计算结果表明,两类模型具有较好的可比性.通过在Perform-3D模型中添加斜撑单元对填充墙进行模拟,利用现场实测数据对斜撑单元的特征参数进行修正.对考虑和未考虑填充墙刚度影响的结构有限元模型分别进行了增量动力分析,评估潜在危险性水平地震作用下结构的整体抗震性能.结果表明,初始模型的最大层间位移角和顶层位移约为校验模型的1.1～1.4倍,最大基底剪力是校验模型的40%～60%.     

柔性底层结构的主动变刚度/阻尼抗震控制

提出了一种适用于柔性底层结构抗震控制的主动变刚度／阻尼装置，建立了安装此装置的柔性底层结构的地震反应方程。算例表明，该装置对柔性底层结构的地震反应有良好的控制作用。此外，还讨论了该装置的刚度和阻尼对控制效果的影响。     

填充墙对框架结构抗震性能影响分析

通过对填充墙与框架结构的相互作用进行分析,就填充墙对框架主体结构的抗震性能的不利和有利影响因素进行了归纳和总结,供设计人员参考。     

汶川地震都江堰市填充墙震害分析

统计分析了汶川地震中都江堰市钢筋混凝土框架结构填充墙的震害情况,通过对比主体结构与填充墙的震害并参照主体结构的抗震设防目标研究了填充墙自身的抗震性能.首先,统计分析了都江堰市钢筋混凝土框架结构主体结构的震害情况,结果表明主体结构满足我国三水准抗震设防目标;然后,将主体结构的地震反应划分为弹性反应和非线性反应两种,对比了这两种状况下填充墙与主体结构的震害,统计结果表明在这两种情况下填充墙的震害都明显高于主体结构,尤其是主体结构反应为弹性反应时,填充墙分别出现了15%和17%的严重开裂和倒塌;最后,探讨了填充墙构造措施对其抗震性能的影响,发现其现有构造措施不能满足地震作用下保持平面内完整性的作用,存在危及人员生命安全的隐患.本研究将为进一步研究填充墙地震破坏机理及其加固方法奠定基础.     

考虑SSI和填充墙刚度效应的RC框架结构抗震性能研究

以满足现行设计规范要求的某一10层填充墙竖向布置不规则的钢筋混凝土框架结构为研究对象,运用SAP2000模拟计算不同场地条件下该结构在地震作用下的响应规律.分别对在刚性地基假定上不考虑填充墙的刚度效应、在土-结构相互作用(SSI)基础上不考虑填充墙的刚度效应、在刚性地基假定上考虑填充墙的刚度效应以及同时考虑SSI和填充墙的刚度效应4种不同情况进行动力时程分析,对比研究该结构的抗震性能.对比结果表明:1)在大震作用下,在SSI效应的基础上考虑填充墙的刚度效应会使SSI效应更加显著,对RC框架结构的层间位移角响应存在不利影响,采用刚性地基假定、忽略填充墙的刚度效应对结构是偏于不安全的.2)对结构进行倒塌分析,在SSI效应基础上考虑填充墙的刚度效应使结构的塑性变形向楼层底层集中更加明显,结构倒塌的峰值明显降低,且随着场地土变软,结构的倒塌峰值越低.因此,建议设计人员在该类钢筋混凝土框架结构的设计中增加底层柱的延性确保结构在地震作用下的变形需求.     

填充墙对框架结构抗震性能的影响

我国现行抗震设计对填充墙的考虑难以保证结构在地震下的抗震性能,研究一套简单有效考虑填充墙在地震中不利影响的设计方法是亟需解决的问题。本文按规范设计框架结构算例分别进行弹性、静力弹塑性和非线性动力分析,考察填充墙在弹性和非线性阶段对框架结构的刚度、内力和变形的影响,特别是在强震中的不利影响;从中寻找弹性设计与非线性反应之间的关系而提出弹性设计中考虑填充墙不利影响的方法。结果表明,均匀满布填充墙对框架结构抗震总体上是有利的;填充墙平、立面不均匀布置对框架结构抗震不利;填充墙约束效应易产生附加剪力和短柱破坏。最后根据分析结果提出设计、管理中考虑填充墙影响的方法和措施。     

带水平加强层钢板剪力墙芯筒结构体系的抗震性能研究

采用有限元分析软件SAP2000对钢框架-支撑结构体系和钢框架-带缝钢板剪力墙体系进行了计算分析。通过研究比较两种结构体系的塑性铰发展情况,提出一种新型的混合式结构体系(即下部采用带缝钢板剪力墙,上部采用支撑),并对其破坏模式进行了研究。另外,借助于VC语言,编制出了求解带缝钢板剪力墙抗侧刚度的程序,可以通过调节钢板剪力墙的开缝程度来改变加强层的整体抗侧刚度,有利于该类结构体系在设计工作中的推广。     

考虑土-桩筏基础-结构的共同作用的层间隔震结构地震响应

层间隔震结构是一种新型隔震体系,近年来其隔震性能受到各国学者关注.采用有限元软件ABAQUS建立了层间隔震结构三维整体空间模型,考虑地基土-桩筏基础-上部结构的共同作用(soil-structure interaction,SSI),进行地震作用下的非线性动力响应分析.研究了考虑SSI前后的层间隔震结构体系振动特性及动力响应,通过改变基础底部不同土层性质、不同桩长,探讨各因素对考虑SSI的层间隔震结构的影响规律.结果表明:不考虑SSI的层间隔震结构基底剪力、各层位移明显大于考虑SSI的情况;基底采用硬土层时的基底剪力、各层位移大于采用软土层时的情况;深桩基础相比浅桩基础的周期小、基底剪力、顶点位移、各层位移均增大.     

竖向刚度突变结构层间隔震地震响应分析

为了降低竖向刚度突变结构的地震响应,选取某一竖向刚度突变的框架结构,基于ETABS建筑结构分析程序,引入层间隔震技术,建立了有限元模型。应用结构动力学数值分析法,对竖向刚度突变结构进行固有特性和地震响应分析。结果表明：层间隔震能延长竖向刚度突变结构的固有周期;竖向刚度突变结构层间隔震具有降低加速度和层间位移角地震动响应的效果。     

考虑不均匀沉降的大跨网架结构地震反应分析

针对不均匀沉降对大跨网架结构地震反应的不利影响,提出在柱顶设置不同隔震支座以减小不均匀沉降下结构的地震反应.建立大跨网架结构数值模型,进行模态分析,对比其动力特性.耦合不均匀沉降与地震作用,数值分析得到未发生不均匀沉降和发生不均匀沉降的三种结构在水平地震和竖向地震作用下的动力反应.结果表明,不均匀沉降导致结构发生内力重分布,使不同类型的杆件有大小不同的附加应力;不均匀沉降增大了网架结构的地震反应,也降低了隔震效果;三维隔震支座的竖向刚度较小,能够适应不均匀沉降带来的竖向变形,且对竖向地震作用的隔震效果显著,在发生不均匀沉降时仍具有一定隔震效果,而水平隔震支座则没有.     

组合式钢框架内填预制RC墙结构静力性能有限元分析

钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙结构是新型混合式结构,由钢框架与内填墙组成双重防线,具有良好的抗侧力能力,同时预制构配件和预制装配建筑有利于推动住宅产业化发展.考虑大尺寸内填预制RC墙运输和安装困难的情况,提出竖向和横向组合式钢框架内填RC墙结构,采用ABAQUS建立有限元模型进行结构受力分析.通过分析荷载位移曲线,构件应力分布和变形情况,研究结构破坏特点和受力性能.结果表明,全螺栓结构因其合理的传力路径,有良好的承载力和延性;竖向组合式具有较好的初始刚度和整体承载力,与全螺栓连接预制RC墙有近似的受力性能,便于运输和安装;而横向组合式由于上下板缺乏有效传力路径,初始刚度和最终承载力都明显低于全螺栓和竖向组合式,不利于实际工程应用.     

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.     

考虑组合效应的梁腹板开圆孔型钢框架的静力弹塑性分析

利用静力弹塑性的分析方法,对考虑组合效应的梁腹板开圆孔型钢框架进行分析.为了便于对比,分别根据有无混凝土楼板和有无开孔削弱,选取了四个类型的框架,采用SAP2000进行建模计算;利用已有的研究成果,定义了节点的塑性铰模型.通过两种侧向荷载分布模式的计算得到了不同结构的Pushover曲线、结构的位移和塑性铰的分布情况.研究表明:考虑混凝土楼板的组合效应后,结构的刚度和承载力增加;腹板开圆孔削弱则对结构整体性能的影响非常小.     

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.     

底部框架-抗震墙砌体结构静力弹塑性分析

为了得到底部框架-抗震墙砌体结构在地震作用下的弹塑性反应,研究了这种结构水平位移模式和水平力模式的分布形式,并采用倒三角分布、均匀分布、倒三角 均匀分布等加载形式对结构进行了静力弹塑性分析.结果表明:水平力模式比位移模式更能准确反映不同地震强度作用下底部框架-抗震墙砌体结构的变形特征;随着地震强度的增加,均匀分布水平力模式的静力弹塑性分析结果更接近时程分析结果.     

钢框架-钢板墙和钢管混凝土柱-钢梁框架结构抗震性能对比分析

为满足建筑工业化的迫切需求，进一步拓展钢框架-钢板墙结构和钢管混凝土柱-钢梁框架结构2种典型结构体系在高烈度区的应用，以某高烈度地区保障性住房建设项目为结构方案原型，分别对其进行多遇地震下的反应谱抗震设计，并补充了弹性动力时程分析验算，同时对比分析了罕遇地震下2种结构的弹塑性抗震性能。结果表明，钢框架-钢板墙结构体系在地震作用下的侧移模式呈弯曲型，塑性铰主要出现在钢板墙附近的梁端和柱端，而钢管混凝土柱-钢梁框架结构体系侧移模式呈剪切型，塑性铰主要出现在结构中间层的梁端。2种结构体系均能够满足预期的抗震设计要求，适用于高烈度区的多高层民用建筑。