不规则高层混合结构整体模型模拟地震振动台试验研究

以厦门福隆大厦为背景,对不规则高层结构的1/20整体模型进行模拟地震振动台试验研究,测试了模型结构的动力特性、阻尼比及其在7度多遇、7度基本、7度罕遇烈度地震作用下的加速度和位移反应等,研究了模型结构的破坏机理和破坏模式.结果表明:模型结构前三阶振型频率依次为:1.74Hz(Y向平动)、2.28Hz(X向平动)和3.12Hz(整体扭转),其中X向和Y向平动对应阻尼比分别为6.5%和6.3%.在7度多遇和罕遇地震作用下,X向结构最大层间位移角分别为1/956和1/147,Y向结构最大层间位移角分别为1/570和1/83.因此原型结构的布置基本合理,整体抗震性能较好.最后对原型结构的抗震设计方案提出了一些改进建议.     

钢管混凝土框架结构模拟地震振动台试验

按1:10缩比设计制作了一榀钢管混凝土柱-H钢梁框架结构模型,并进行了模拟地震振动台试验.测试了模型结构动力特性及在El-Centro波、天津波(N-S)和武汉人工波激励下的地震反应.根据模型加速度、位移和应变反应,按相似关系反推原型结构在各种地震波作用下的地震反应,得到原型结构顶层屋面最大位移和层间位移值,进而得到结构弹性总位移角值和层间位移角值.试验及分析结果表明:模型结构最大位移为3.84 mm、加速度放大系数为3.35;模型结构前3阶频率分别为9.51、10.91和17.75 Hz,对应原型结构前3阶周期分别为1.05、0.92、0.56 s,其整体平扭与平动周期比为0.53(Y向)和0.61(X向);原型结构在8.5度多遇地震时整体处于弹性状态,最大弹性总位移角值和层间位移角值分别为1/750和1/318,未超过现行规范限值要求.     

X型中心钢支撑混凝土框架地震反应特性

为了研究X型中心钢支撑钢筋混凝土框架结构体系地震反应特性,分别对5层、8层和12层钢筋混凝土框架和X型中心钢支撑钢筋混凝土框架模型结构的动力特性和弹性地震反应进行分析,探讨X型中心钢支撑对结构侧移刚度、自振周期、水平地震作用下结构内力分布的影响。研究结果表明:在没有明显增大结构重力荷载的条件下,支撑提高了结构侧移刚度,降低了结构自振周期,减小了水平地震作用下结构侧移和层间侧移角;支撑分担了部分楼层剪力,改变了结构的内力分布特点,降低了结构构件的内力,为实现"多道设防"的抗震设计原则创造了有利条件;X型中心钢支撑对钢筋混凝土框架结构地震反应的影响随着层数的增大而有所降低,与普通框架相比,5层、8层和12层支撑框架最大层间位移角的降低幅度分别为36%,24%和20%。     

高层平面不规则钢框架-支撑结构的抗震性能分析

本文采用SAP2000建立了两种模型:模型1(钢框架结构,不加支撑)和模型2(钢框架-支撑结构,加X形支撑)。对两种模型分别进行模态分析、反应谱分析和时程分析,得出两模型的基本动力性能、层间位移和层间位移角等一些重要结果。比较分析数据,得出钢框架-支撑结构能够很好地增加结构的抗侧移刚度,减少高层平面不规则框架结构的位移。从而提高了高层平面不规则钢框架结构在多遇地震下的抗震性能。     

古建筑木结构地震损伤分析及抗侧刚度识别

为研究地震作用下古建筑木结构层间抗侧能力损伤和识别,根据缩尺比为1∶3.52殿堂式古建筑木结构振动台试验,分析不同地震损伤下模型层间等效抗侧刚度、侧移响应及侧移对刚度损伤的敏感性.在考虑柱脚滑移的结构简化力学模型基础上,推导模型的状态方程和观测方程.考虑试验环境噪声干扰,利用奇异值分解偏最小二乘(PLS-SVD)和扩展卡尔曼滤波(EKF)方法定量识别模型等效抗侧刚度.结果表明,随着地震损伤增加,结构层间等效抗侧刚度比减小、侧移峰值对柱架层结构损伤较乳层敏感.无损工况下结构等效抗侧刚度识别误差在10%左右;损伤工况下结构等效抗侧刚度识别误差为15%～20%.通过明代古建筑木结构西安钟楼等效抗侧刚度在线识别,验证了PLS-SVD和EKF方法可为古建筑木结构等效抗侧能力监测和震前抗倒塌预警提供理论依据.     

水平荷载作用下空腹巨型框架受力性能研究

根据截面惯性矩相等的原则,推导了空腹巨型框架等效截面高度系数以及材料用量比。以12层巨型框架为例．对比计算了实腹结构与空腹结构的自振周期、振型及位移、内力,并探讨了刚域与次框架对结构受力性能的影响。结果表明．空腹巨型框架结构自振周期较小,抗侧移刚度提高,侧移较小,且抗侧移刚度、侧移与内力突变较小,有利于增加使用空间,节省材料：刚域使得结构自振周期减小,侧移减小,次框架的存在大幅度地减少了结构侧移。     

新型PEC柱(强轴)-钢梁(BRS)端板连接组合框架中间层抗震机理数值模拟

以端板预拉对穿螺栓连接的卷边钢板组合截面PEC柱(强轴)-钢梁(削弱截面)组合框架中间层子结构试验试件作为研究对象,利用有限元软件ABAQUS对其进行拟静力循环荷载下抗震机理的数值模拟.基于模拟结果,对比分析试件结构的承载力、抗侧刚度衰减、连接性能、耗能能力、剪力分配、变形模式、节点传力和破坏机构等抗震性能.结果显示:试件具有较大的承载能力、较高的初始抗侧刚度和优越的耗能能力;PEC框架柱平均分担层间水平剪力,层间变形表现为剪切型变形模式;预拉对穿螺栓设置使得连接表现出一定程度的自复位功效,而梁截面削弱进一步改善了连接的转动能力和试件整体耗能延性;试件最终破坏模式为所有梁端削弱截面处形成塑性铰的塑性倒塌机构,且形成对应层间侧移角和连接转角均超过中震层间侧移限值1/50,表明该结构体系具有良好的抗倒塌性能.     

底部两层框架砖房二层与底层侧移刚度的控制

本文依据框架——抗震墙结构协同工作的内力和位移计算公式及相邻层间侧移刚度比控制值,得出了必须增大底层侧移刚度的结论,并给出了层间侧移刚度的计算公式及系数。     

防屈曲支撑组合框架优化设计与抗震性能分析

目的以抗侧刚度比为设计变量,对设置防屈曲支撑的某18层钢管混凝土组合框架Benchmark模型进行优化设计与抗震性能分析.方法编制了基于遗传算法的优化程序,考虑以结构最大层间位移角、基底剪力为约束条件,在抗震性能不变的前提下优化防屈曲支撑的截面面积,以及考虑防屈曲支撑总截面面积为约束条件,在支撑用量相同的前提下,改善结构的抗震性能两种设计方案.结果在防屈曲支撑总用量不变的前提下,以变化抗侧刚度比设计的结构能够减少结构29%的最大层间位移角,减少4. 3%的最大层间剪力;在抗震性能不变的前提下,以变化抗侧刚度比设计的结构能够减少44%的支撑用量,其防屈曲支撑的耗能比例达78%.结论两种优化方案设计的结构均充分发挥防屈曲支撑的耗能能力,较优化前的结构更能保护框架梁、柱免受破坏.     

隔震设计分析及隔震结构变形缝设置探讨

为研究隔震结构设置对整体结构抗震性能的影响,以实际工程中四川卧龙一贯制学校中学部教学楼结构隔震设计为例,采用SAP2000软件对结构进行整体非线性动力时程分析,在多遇地震和罕遇地震作用下对隔震结构和非隔震结构进行对比分析.分析结果表明:多遇地震作用下隔震结构的层间剪力、加速度和层间位移较非隔震结构均有大幅度降低,其中X向、Y向最大层剪力分别降低了78%,和79%,;X向、Y向楼层最大加速度分别降低了60%,和52%,;X向、Y向最大层间位移分别降低了75%,和85%,.此外,罕遇地震作用下设置隔震结构也能明显减小结构的地震反应,改善结构的抗震性能.同时还对隔震结构变形缝的设置进行了探讨,为相关工程提供参考.     

刚度突变对结构转换层配筋影响的研究

用结构三维分析程序ＴＡＴ,对某工程实例的３３层框－剪结构进行分析并计算其配筋量,该结构的抗侧移刚度沿度度方向在两处发生突变,经分析得出结论：在进行高层建筑结构的设计时,结构的抗侧移刚度可以出现突变,而且只要转换层的位置选择得当,转换层不必进行特殊加固,结构抗侧移刚度的突变异了配艋量的增大,这一现象只有在转换层内才显得比较突出,而在远离转换层处,其影响大幅减小,其至反而结构的抗震性能有所改善。     

支撑布置对多层钢结构抗侧刚度的影响

从框架支撑等效刚度和层间位移基本原理出发,以鹤壁某煤矿六层钢框架办公楼工程实例为背景工程,通过改变支撑在结构平面内的布置位置和增加支撑数量等,对结构层间位移、层间位移角进行计算对比分析。研究支撑布置对钢框架结构抗侧移性能的影响,探讨支撑布置的影响规律,为多层钢框架结构的设计提供理论参考。     

基于刚度退化的框架结构受力性能研究

根据模型试验数据确定各变形阶段框架的实际抗侧刚度,采用框架抗推刚度退化系数对框架各楼层抗推刚度进行修正,再引入周期、剪力与侧移修正系数对弹性阶段的结构受力性能予以修正,提出一种考虑刚度退化时框架结构的计算方法,并给出具体计算步骤.以8层框架为例,探讨了抗侧刚度退化对结构受力性能的影响.结果表明:考虑结构的刚度退化,结构自振周期增大,楼层剪力减少,侧移增加,符合工程实际,且概念清晰,简单适用,能为现行规范的补充与完善提供参考.     

带高位梁式转换层框架-剪力墙结构体系抗震性能研究

文章对框架-剪力墙带梁式转换层结构进行了分析研究,采用SAP2000结构分析软件模拟了16种等效侧向刚度比和转换所在层层号同时变化时,结构体系主要设计参数的变化情况以及4种落地剪力墙刚度变化对结构自振周期的影响,同时分析了该部位可能的破坏形态并给出设计建议.     

不同加载模式下不对称结构静力弹塑性分析

选取6种具有代表性的加载模式,采用ETABS软件,对5种不对称钢框架及钢筋混凝土框架结构进行了pushover分析,分析了加载模式、结构不对称性、层数和振型等因素对pushover分析结果的影响．结果表明,对于刚度有突变的不对称结构,不同加载模式的结果差别明显,并且这种差别随着结构刚度突变的增强、周期的增大、层数的增高而越来越大．     

一种对多层建筑随机地震响应控制的新方法

为了降低多层钢筋混凝土框架结构的地震响应，建立了包含TMD与LRB贡献在内的结构非线性运动方程.采用复模态理论解耦由结构第一阶振型展开得到的非经典阻尼、非对称刚度和质量的方程，编制了以第一振型表示的结构随机地震响应解析解的求解程序，并通过与确定性算法计算结果的比较，验证了求解程序的可靠性.研究结果表明:TMD+LRB联合控制比TMD控制能更显著地降低结构位移和加速度响应.     

一种新的转换层结构楼层侧向刚度控制准则

提出采用有害位移角代替位移角来控制转换层结构侧向刚度。通过大量不同结构布置、不同剪力墙厚度的带转换层的高层建筑结构算例计算分析,将楼层有害位移角比小于等于0.9作为带转换层的高层建筑结构楼层侧向刚度比的控制准则。同时,采用有限元计算模型分析了转换层上下部剪力墙刚度、转换梁刚度、转换层层高等因素对杆系模型的有害位移角计算的影响,得出修正的有害位移角比值法,并提出工程应用建议。     

仿竹型筒式立体停车结构的环箍层布置研究

基于对竹子优越力学性能的分析及其相应结构特点的研究,在考虑到垂直升降型立体车库结构与竹子宏观结构形式及荷载形式的相似性后,提出按等稳等侧移的仿竹原则在这类结构适当高度处设"节",形成带有环箍层的仿竹型筒式钢构架结构,并对仿竹型结构与非仿竹型结构进行静力及稳定性能综合对比分析.结果表明:按此原则布置环箍层的仿竹型结构的抗侧刚度显著提高,层间位移小且均匀,利于升降设备运行;柱内力突变程度相对缓和,结构抗倾覆能力提高;结构整体稳定性由环箍层间等效短柱控制,稳定极限承载能力增强,验证了仿竹型立体停车结构中环箍层布置的合理性.     

扭曲体型高层网筒结构体系的结构布置及基本性能

为配合扭曲体型高层建筑方案,提出扭曲体型高层网筒结构体系,给出其结构布置,分析扭曲程度对结构基本性能的影响。通过系列模型计算,探讨了旋转角、主环梁层间距、结构高宽比等几何参数对结构抗侧性能的影响。其中,旋转角和结构高宽比是主要影响参数,主环梁层间距影响不大。扭曲结构最大抗侧刚度对应的层旋转角存在一个适宜区间,随着高宽比的增大,此角度区间范围变窄;在此区间内扭曲体型能够有效提高抗侧刚度,在此区间之外其抗侧性能则比传统非扭曲结构差。当结构总旋转角为90°时,不同高宽比的扭曲结构都具有最优抗侧性能。扭曲结构虽然受力合理,但是从底部算起至少半数楼层的主环梁必须考虑竖向荷载产生的轴拉力,而且考虑主环梁轴拉力的楼层数占总层数的比例随着高宽比的增大而增大。扭曲体型高层网筒结构体系具有良好的结构效率和抗侧性能。     

中心楼梯参与整体框架结构计算的地震反应分析

现行的设计和PKPM程序均未考虑到楼梯参与整体框架结构的计算,但5．12汶川地震和4．14玉树地震表明楼梯间的破坏均很严重。利用有限性分析软件SAP2000建立了楼梯布置在几何中心的模型和无楼梯对比模型的框架结构。计算结果表明,考虑楼梯后：楼层位移减小,Y方向（顺着楼梯斜板方向）的刚度大于X（垂直楼梯斜板方向）方向刚度;楼梯间的框架柱的轴力增大了2．6倍,剪力X／Y方向增大了1．6／3倍,弯矩XIY方向增大了1．1／1．6倍;楼梯问梯柱轴力、剪力、弯矩是对比模型相应最大内力的0．71,0．73,0．3倍,说明按构造设计的梯柱也是抵抗地震的薄弱环节,尤其是轴力和剪力。针对楼梯间框架柱和梯柱的加强设计给出了建议。