实测高层建筑抗震分析中填充墙刚度的影响

对高层建筑结构进行抗震分析时,结构设计软件PKPM通常以周期折减系数来考虑填充墙对结构刚度的影响.以来宾市高层实测项目中8栋高层为研究对象,对其进行随机振动测试并在有限元软件Sap2000中建模,利用实测数据对有限元分析模型进行校验并比较校验前后的抗震分析结果.在Sap2000中建立高层建筑模型并采用与PKPM软件相同的方式考虑填充墙的影响,计算结果表明2种模型具有可比性.利用壳体模型和斜撑模型分别在Sap2000软件中对填充墙进行模拟,并利用现场实测数据对模型进行校验.用Sap2000模型代替PKPM模型进行小震作用下线弹性阶段的地震反应分析,与PKPM软件的计算结果对比后发现相较于修正后的Sap2000模型计算值,PKPM模型计算的未经折减的层间剪力是Sap2000模型的1/2左右,而水平位移和层间位移角却是Sap2000模型的3~4倍.根据JGJ 3-2010《高层建筑混凝土结构技术规程》建议的周期折减系数为0.7~1.0,设计取值更为保守.     

江南传统木构建筑模型修正方法研究——以津逮楼为例

为研究江南传统木构建筑围护结构对整体结构受力性能的影响,并为该类型建筑的抗震和抗风计算提供依据,以典型江南传统木构建筑——甘熙故居津逮楼为例,采用有限元分析和结构动力特性测试的方法对该类型传统木构建筑的结构模型修正方法进行研究.首先,采用SAP2000有限元软件分别建立了不考虑围护结构效应的一种模型和考虑围护结构效应的3种修正模型,并进行结构动力特性分析;然后,采用结构动力测试分析系统对建筑进行现场测试,并将测试结果与3种修正模型计算结果进行比较分析.结果表明:相比于不考虑围护结构效应,考虑围护结构效应后3种修正模型的前三阶自振频率明显提高,等效斜撑模型的提高幅度为220%～307%,等效斜撑+幕墙墙元模型的提高幅度为228%～345%,而整体简化模型的提高幅度为230%～295%,但第一阶振型和第二阶振型发生了明显改变.等效斜撑模型的计算结果最接近真实测试结果,误差在15%范围以内,是最优的修正模型.等效斜撑+幕墙墙元模型的计算结果与实测结果的误差基本在20%以内,是其次可接受的修正模型.而整体墙元模型的计算结果与实测结果严重不符.对该类型传统木构建筑进行振动响应分析、风振作用下的受力性能分析、多遇地震作用下的弹性受力性能分析时,建议采用等效斜撑模型进行计算.当对该类型木构建筑进行设防地震、罕遇地震作用下出现弹塑性变形时的结构分析,需考虑围护结构失效时,建议采用不考虑围护结构效应模型进行计算.     

框架填充墙结构基于性能的抗震评估

在现有研究基础上,经统计分析提出了框架与填充墙各自的性能水平划分及其层间位移角限值.建立了框架填充墙非线性有限元模型.对6、9和12层三个典型框架填充墙结构进行小震、中震和大震下的静力弹塑性分析,得出框架填充墙结构在不同水平地震作用下层间位移角分布.依据抗震性能指标,分析和评估了填充墙框架结构的抗震性能,指出目前规范的不足.根据计算结果,给出了用于评估结构性能的图表.     

考虑人行激励影响的钢筋混凝土框架教学楼动力性能研究

对钢筋混凝土框架教学楼结构进行人行激励实测试验.考虑楼梯对主结构的作用,建立不考虑填充墙影响和考虑填充墙影响的两种有限元模型,通过计算自振周期与实测自振周期进行对比,修正两种有限元模型.通过不同的活载取值分别考虑静止人群荷载、空载和人行激励荷载3种工况,采用IDA分析方法进行动力计算,对比分析上述两种模型在3种工况下的地震动力响应,研究填充墙对结构有限元模型动力性能的影响.计算结果表明,对于考虑人行激励影响的钢筋混凝土框架教学楼结构进行IDA分析时需要考虑填充墙的影响;结构在空载工况下最为有利,静止人群荷载工况次之,人行激励荷载工况下最为不利.     

预应力组合斜撑型钢混凝土短肢剪力墙抗震性能数值模拟

为了研究内置预应力组合斜撑型钢混凝土短肢剪力墙抗震性能,采用有限元软件DIANA通过与试验实测的滞回曲线、骨架曲线、预应力施加后混凝土主应变分布及峰值荷载时裂缝分布进行对比,建立了精细化的数值模型.基于校准模型,分析了预应力值、剪跨比和斜撑形式对该类构件荷载—位移曲线、刚度及承载力的影响.研究表明,内置X形预应力组合斜...     

框架填充墙等效单杆斜撑简化模型

在已有的填充墙等效对角斜撑模型的基础上,结合近年来地震现场普遍出现的填充墙顶部与框架梁柱节点接触处的砖砌体在大震作用下通常会被压碎这一实际震害现象,改变等效斜撑杆与框架柱的接触位置,提出一种新的简化计算模型。通过理论推导给出等效斜撑墙片宽度的计算公式,利用ABAQUS有限元模拟的方法,确定等效斜撑墙片与框架柱合理接触位置的经验计算公式。最后通过将简化有限元模型计算结果与试验结果进行对比,验证该简化建模方法的正确性。研究结果表明:传统的对角斜撑模型低估框架填充墙构件的水平承载力,新模型与芦山地震框架结构震害结果更相符。本模型可为框架结构抗震分析与设计验算提供参考意义。     

基于改进IMK恢复力模型的填充墙RC框架结构地震易损性分析

为了对填充墙RC框架结构在设防大震下的抗震能力进行评估,采用OpenSees有限元软件,建立了填充墙RC框架结构的数值模型,其中,梁柱构件采用基于改进IMK恢复力模型的集中塑性铰单元进行建模,填充墙用双对角斜撑受压杆模拟,并采用基于Clough模型的桁架单元建模。以填充墙的不同布置方式作为参数,设计了4种模型,对模型进行了44条地震波下的增量动力时程分析和倒塌易损性分析。结果表明,底层不布置填充墙的模型和底部两层各有一跨布置填充墙的模型不满足我国规范中"大震不倒"的性能要求,在实际工程中应尽量避免运用此类型的框架结构,需要对已有的此类结构进行加固处理。     

基于环境振动测试的钢筋混凝土渡槽空腹桁架拱有限元模型修正

为评估某钢筋混凝土渡槽一空腹桁架拱的现役状态,在静力检测的同时对其进行环境振动测试,采用特征系统实现算法识别模态参数,结果表明其实测动力特性与初始有限元模型分析结果之间存在明显的差异.因此,采用基于灵敏度分析的有限元模型修正技术,选择测量精度较高的实测模态频率作为修正基准,选取各构件的弹性模量和密度作为修正参数,对该桁架拱的有限元模型进行修正.修正结果表明,修正后的有限元模型能更好地反映结构的动力特性,可作为该结构状态评估的基准有限元模型.     

机器激励下考虑填充墙影响的结构动力响应分析

为了研究在机器激励下填充墙对结构动力响应的影响,根据现场实测结果,从时域上利用Newmak法对该结构进行动力时程分析;基于实测数据的功率谱,拟合出Kanai-Tajimi模型的参数,利用SAP2000的PSD分析模块对结构进行随机振动分析,与未考虑填充墙影响时结构的动力响应进行分析比较.研究结果表明:考虑填充墙影响后,结构的自振频率增大,与实测结构频率及机器工作频率更接近;考虑填充墙影响后,结构的加速度、速度以及内力响应均增大,位移响应因结构的共振效应也增大.     

汶川地震中框架填充墙结构震害数值模拟分析

文章基于框架填充墙结构震害调查,分析了该结构震害产生的机理,建立填充墙等效斜撑分析模型,运用模态及静力弹塑性(Pushover)分析方法,对地震区一栋带有填充墙的框架结构建筑物进行数值计算。研究表明,填充墙的存在虽然会增加结构的刚度,增大地震作用,但是填充墙能吸收和消耗大量地震能量,保护框架主体结构免遭损伤,有利于提高房屋结构整体抗震能力。     

抗震结构填充墙性能的有限元模拟与分析

为充分了解抗震结构填充墙的开裂机理和抗裂能力,并为砌块填充墙的抗震性能提供依据,文中采用有限元方法对砌块墙体的面内开裂进行了分析.研究发现,抗震结构中填充墙的开裂机理十分复杂,但其开裂行为及抗裂能力主要决定于墙体所处的层间位移角以及自身的材料强度.文中还得到了不同弹性模量的砌块墙体在不同裂缝限值下的层间位移角值,可应用于填充墙框架结构基于性能的抗震设计中.     

基于现场动力特性测试的古城楼建筑模型修正方法研究——以南京鼓楼为例

为研究中国古城楼建筑准确的有限元建模方法,从而给该类型建筑遗产的结构计算提供理论依据,本文以南京鼓楼建筑为例,基于现场动力特性测试结果对该城楼建筑的有限元计算模型进行修正.首先建立了不考虑城台和围护墙结构效应的城楼建筑有限元计算模型,将数值计算结果与现场动力特性测试结果进行比较分析,从而提出考虑城台结构效应及考虑围护墙结构效应共3种有限元计算修正模型,通过对这3种修正模型计算结果与现场动力特性测试结果的比较分析,选择出适合该建筑结构分析的最优修正模型.研究结果表明:考虑城台后的修正模型自振频率略有下降,但均在1%以内,故利用固有频率对该类建筑进行模型修正时,可以不考虑城台的影响;在考虑围护墙结构效应的两种修正模型中,整体墙元模型计算结果与动力特性测试结果误差在2%以内,是较为精确的模型,而等效斜撑模型模拟的计算误差则在45%左右.研究结果可为同类型古城楼建筑的结构计算模型修正提供依据.     

框架承担的倾覆力矩比例对框架—剪力墙结构抗震性能的影响

对于框架—剪力墙结构,框架所承担的倾覆力矩百分比的大小对结构的抗震性能有一定的影响.建立了5个框架倾覆力矩百分比不同的框架—剪力墙模型,采用Perform-3D程序对各个模型进行地震前和地震后的静力弹塑性分析,研究其对结构抗震性能的影响.模型弹塑性时程分析层间位移角、Ghobarah指标等计算结果表明随着结构的框架倾覆弯矩比例的增加,结构在遭遇地震之后损伤就越大,说明框架的倾覆弯矩比例越高,对整个结构的抗震性能越不利.     

基于性能的新型装配式钢节点混凝土框架结构抗震设计

目的 基于一种新型预制装配式钢筋混凝土梁柱节点试验,将现浇钢筋混凝土框架结构(RCF)与新型装配式钢节点混凝土框架结构(PCF)进行抗震性能对比分析,验证PCF结构的安全可靠,从而进行推广应用。方法 运用有限元分析软件Perform-3D进行纤维截面建模,自定义组合截面;对RCF结构以及PCF结构进行基于性能的抗震性能分析。结果 该新型装配式钢节点混凝土框架结构的极限承载力和最大位移均大于普通现浇钢筋混凝土框架结构,延性较好,能够承担较大剪力,且整体耗能能力更强,抗倒塌性能良好。结论 此类新型装配式钢节点满足规范要求,而且能够提高结构的抗震性能。     

钢骨建筑抗震评估与耗能减震构件简化模拟

本文以一座超高层钢骨建筑改建工程为例,进行抗震设计与性能评估案例介绍。其中进行三维结构非线性静、动力分析以检核其抗震性能。非线性动力分析结果显示：最大考虑地震作用下,梁端最大弯矩塑铰约达0.01rad、屈曲约束支撑最大核心段应变达1.25%、偏心斜撑连杆梁的最大剪力塑铰为0.065rad,皆未超过AISC抗震规范所订构件性能要求或实验所得其变形能力。其次介绍了此改建结构的计算模型、模拟方法、非线性分析所得结构整体与主要构件的性能表现,其中亦提出梁柱节点及偏心斜撑构架剪力连杆梁等构件加固前后的简化模拟方法,并利用梁柱节点加固试验结果加以比较验证。     

大跨度拱桥静动力试验与结构识别的实践

由于有限元建模中存在不确定性因素的影响,大跨度拱桥初始设计模型的理论分析结果与现场测试数据之间存在一定差异.为了消除模型校验技术中的认知不确定性和随机不确定性,从而更好地进行结构识别,本文以来华大桥和巴溪洲大桥为例,对其中若干关键问题进行了讨论.通过合理地现场勘察与精确的有限元模拟相结合,基于灵敏度分析方法进行不确定性参数筛选,并最终采用最小二乘法进行参数优化,实现了可靠的结构工作状况评估与响应预测.研究包括现场静动力试验、有限元模拟、模型校验、响应预测和校验合理性评估等.基于精确建模和模态参数的校验技术可以有效地减小有限元模型与现场静动力试验结果之间的误差,使用未经试验结果校验的设计模型,进行两座桥梁校验系数的评估,分别存在着21%和23%的误差.     

砖填充墙钢筋砼框架的抗震优化设计

本文在分析总结国内外关于填充墙框架抗侧力性能资料的基础上,提出采用“等效斜撑框架模型”对砖填充墙钢筋砼框架进行抗震设计,并用可行方向法对此类结构进行抗震优化设计,编制了相应的计算机程序IFOSD-88(Fortran77),对于一般多层填充墙框架结构,经2～3次迭代即可获得稳定的结果。文末给出一个工程设计实例,计算结果表明,与现行设计方法相比,工程造价可降低8％左右。     

具有不同构造措施的砌体填充墙框架结构性能的非线性有限元模拟

采用ABAQUS软件中非线性分析常用实体单元C3D8R模拟混凝土框架和砌体填充墙、杆单元T3D2模拟钢筋、弹簧单元SPR INGA模拟框架和填充墙体的连接,建立了有限元非线性分析模型。对1榀裸框架结构模型和4榀具有不同构造措施的砌体填充墙框架结构模型的性能进行了非线性有限元模拟,并与试验结果进行了比较。分析表明,理论值与试验值符合较好,说明建立的有限元分析模型可以较好地模拟砌体填充墙框架结构的性能,为进一步分析这种结构的性能提供基础。     

基于多尺度模型修正的结合梁斜拉桥损伤识别方法

以灌河大桥为工程背景,提出了基于多尺度有限元模型修正的结合梁斜拉桥损伤识别方法.首先基于现场环境振动试验结果和两阶段响应面方法对初始多尺度模型进行修正,并将修正后模型定为原始未损伤状态;进而,利用多尺度模型修正方法对结构不同部位不同程度的损伤进行识别,并探讨了模态曲率损伤指标和单元模态应变能损伤指标对不同结构尺度损伤的敏感性.分析结果表明:在不考虑噪声干扰情况下,模态曲率和单元模态应变能指标对精细小尺度单元区域主梁微小(1%)损伤均较为敏感,可识别出结构的损伤位置,而对大尺度单元区域的损伤敏感性略低;在考虑噪声干扰情况下,精细小尺度单元区域比大尺度单元区域在损伤识别方面的抗噪性更好,且模态应变能损伤指标的抗噪性略优于模态曲率损伤指标.故而提出的多尺度建模及其损伤识别方法具有应用到实际工程中微损伤识别的潜力,并为大跨结构损伤预后奠定了基础.     

RC框架结构基于构件损伤的抗震性能评估研究

首先根据钢筋混凝土柱的拟静力试验结果,探讨王东升的修正Park-Ang模型的适用性;然后基于构件层次的结构损伤指标为地震需求参数,对钢筋混凝土框架结构进行了基于IDA的易损性分析,并结合基于最大层间位移角的分析结果,探讨了结构基于损伤的抗震性能评估方法的可行性.结果表明:王东升提出的修正Park-Ang模型考虑了加载路径的影响,能较准确地反映首次超越破坏后累积损伤的发展过程,且总体上判别试件损伤状态的准确性相对较高;基于损伤的IDA能较好地反映整体结构及局部的损伤发展过程、结构的失效破坏机制,能准确地判别结构的薄弱环节,但结构损伤指标会产生超出1.0的情况,不能很好地体现损伤指标原始定义的基本含义;相较结构基于最大层间位移角的抗震性能评估结果,基于结构损伤的抗震性能评估方法综合考虑了结构的响应与自身的能力,更全面地评估了结构的性能水准,能预测结构在不同地震强度下各性能状态的失效概率.