钢筋混凝土框架结构与楼梯构件协同抗震性能研究

目的研究地震中楼梯构件的存在及其布设位置对钢筋混凝土框架结构整体抗震性能、楼梯间周边主体结构构件及楼梯构件自身的受力状态的影响.提出减小楼梯间对框架结构不利影响的设计方法.并对其进行评估.方法通过MIDAS/GEN有限元分析软件进行静力Pushover分析和动力弹塑性时程分析,并与实际震害现象进行了对比.结果楼梯构件能增大结构的抗侧刚度和结构的扭转效应;楼梯间周围主体结构梁柱内力受楼梯构件的影响较大;楼梯构件及与之相连的框架梁柱较早地出现塑性铰;楼梯间布设在结构中部对结构抗震性能影响最大.结论楼梯间对框架结构的刚度分布、框架构件的内力分布有较大的影响,采用滑动支座弱化楼梯间和主体框架结构的连接,能明显减小楼梯构件对框架结构的不利影响.     

风暴状态下自升式平台非线性动力分析模型

以风暴状态下的自升式平台为研究对象 ,建立了用于分析平台结构的非线性动力模型。该模型采用改进的NewWave模型描述随机波浪 ,借助非线性弹簧模拟平台结构的桩—土之间的相互作用 ,综合考虑了影响平台结构动力响应的动力敏感性、非线性以及波浪载荷的随机性因素 ;同时以波面极值出现前后的若干载荷循环作用下的结构响应结果作为对平台结构响应的估计 ,大大节省了计算时间。建立了简化的三维有限元结构模型。通过具体实例分析 ,给出了使用该模型进行风暴状态下自升式平台动力响应的计算步骤 ,并对分别采用非线性弹簧模型和传统的铰接模型时的平台结构动力响应进行了对比。计算结果表明 ,风暴状态下自升式平台甲板位移响应极值服从对数正态分布。使用该模型进行自升式平台动力响应分析时 ,能够兼顾模型复杂程度和计算效率 ,这为今后进行自升式平台结构动力可靠性分析奠定了基础。     

温度场及非均布移动荷载作用下沥青路面力学响应分析

为研究路面结构实际温度场对沥青路面结构动力响应的影响,基于路面结构温度场现场实测数据及室内实际路面材料动态模量试验结果,建立温度场分析和非均布移动荷载作用下沥青路面瞬态动力分析三维有限元模型,分析路面结构在实际温度-荷载作用下的动力响应规律,并与传统的等温结构模型动力响应结果进行对比分析.结果表明,层底控温方法模拟出的温度场可用于分析夏季高温时段和低温时段沥青路面的实际动力响应;夏季一天中高温时段,等温模型高估了竖向应变及上、下面层的剪应变,低估了中面层的剪应变;夏季一天中低温时段,沥青路面的实际动力响应大于等温模型的计算值,等温模型低估了温度分布对沥青路面车辙和开裂的影响.     

温度场及非均布移动荷载作用下

为研究路面结构实际温度场对沥青路面结构动力响应的影响,基于路面结构温度场现场实测数据及室内实际路面材料动态模量试验结果,建立温度场分析和非均布移动荷载作用下沥青路面瞬态动力分析三维有限元模型,分析路面结构在实际温度荷载作用下的动力响应规律,并与传统的等温结构模型动力响应结果进行对比分析.结果表明,层底控温方法模拟出的温度场可用于分析夏季高温时段和低温时段沥青路面的实际动力响应;夏季一天中高温时段,等温模型高估了竖向应变及上、下面层的剪应变,低估了中面层的剪应变;夏季一天中低温时段,沥青路面的实际动力响应大于等温模型的计算值,等温模型低估了温度分布对沥青路面车辙和开裂的影响.     

大震下四塔柔性连体超高层连廊减震控制

多塔连体结构体系中,其连廊和连廊与塔楼间连接形式一直是结构设计中的关键难点.以珠海横琴铁建广场大底盘四塔连体结构工程为背景,基于SAUSAGE软件平台,探究了在水平双向罕遇地震作用下,高度和动力特性相差较大的四个塔楼之间采用刚性连接和柔性连接并存的钢连廊结构的地震响应及阻尼器限位耗能减震效果.对整体模型进行动力弹塑性时...     

风暴状态下自升式平台非线性动力分析模型

以风暴状态下的自升式平台为研究对象，建立了用于分析平台结构的非线性动力模型。该模型采用改进的Newwave模型描述随机波浪，借助非线性弹簧模拟平台结构的桩-土之间的相互作用，综合考虑了影响平台结构动力响应的动力敏感性、非线性以及波浪载荷的随机性因素；同时以波面极值出现前后的若干载荷循环作用下的结构响应结果作为对平台结构响应的估计，大大节省了计算时间。建立了简化的三维有限元结构模型。通过具体实例分析，给出了使用该模型进行风暴状态下自升式平台动力响应的计算步骤，并对分别采用非线性弹簧模型和传统的铰接模型时的平台结构动力响应进行了对比。计算结果表明，风暴状态下自升式平台甲板位移响应极值服从对数正态分布。使用该模型进行自升式平台动力响应分析时，能够兼顾模型复杂程度和计算效率，这为今后进行自升式平台结构动力可靠性分析奠定了基础。     

爆破地震作用下结构的损伤及动力响应分析

针对建筑结构爆破地震响应研究中材料模型和结构模型过于简化的问题,采用已建立的岩石类材料的正交各向异性动力损伤本构模型,将其编制成动力有限元软件LS—DYNA的用户自定义子程序,模拟计算一个二层两跨典型砌体结构在不同爆破地震波作用下的动力响应．并分析了爆破地震波三要素对建筑结构的损伤及动力响应的影响,结果表明：地震波幅值的增加,可明显加剧结构的损伤,损伤可大幅增加结构应变响应;结构存在一个危险的频率段,并且这个频率段应在结构高阶振动模态对应的频率中;结构的损伤和动力响应还与震动波形有密切关系;当结构受迫震动阶段产生损伤时,爆破地震波持续时间对结构响应影响就很大。     

三塔斜拉桥的非线性地震反应分析

结合马鞍山长江右汉斜拉桥的工程设计实例,采用桥梁有限元分析软件Midas,考虑结构大位移特性建立动力计算模型,来分析三塔斜拉桥的几何非线性地震反应。分析了三塔斜拉桥的动力特性及在EL-Centro波作用下的时程响应,比较了结构设置铅芯抗震橡胶支座的振动响应。     

多层规则钢框架连体结构动力响应机理研究

为了研究不同强度和刚度多层规则钢框架连体结构动力响应机理,以基本周期、首层剪重比为主要参数建立3个不同强度和刚度多层规则钢框架单体模型,各单体模型通过不同强度的连接构件在结构不同位置(顶层、4层)连接建立3个连体模型,对各模型进行弹塑性时程分析,探讨各模型动力反应。分析结论如下:1各连体模型的层间位移分布和各部位的塑性变形能量分布,在连体模型强侧相对单体模型有减小趋势,连体模型的强侧有一定连接效果;而连体模型的弱侧相对单体模型有减有增,连接效果不明显;2连体模型总体塑性变形能量和柱、梁以及连接构件等的塑性损伤程度受连接构件连接位置的影响,连接构件在中间层连接时明显大于连接构件在顶层连接。     

深水桩墩结构振动台试验及地震响应预测分析

动力模型试验是研究桥梁结构抗震设计理论的重要方法,而神经网络技术对非线性系统具有很好的辨识和预测功能.为了分析地震动作用下动水压力对结构的影响及探索神经网络应用于地震响应预测分析的可能性,进行了水下桩墩结构振动台模型试验及其仿真预测,衡量了水下桩墩结构的地震响应和动力特性.首先,介绍了相似律的选取、模型制作、试验现象及试验结果分析;然后,基于神经网络的预测功能,对模型试件的地震响应进行预测,并与试验结果对比研究;最后,分析试验结果及预测误差.试验结果表明:结构周围水体的存在改变了结构的地震响应及动力特性;训练有素的神经网络模型可以作为一个有用的工具,用于结构的地震响应预测.     

地铁车站的振动台试验与地震响应的计算方法

介绍了对上海市区的典型软土地铁车站结构进行的振动台模型试验 ,及根据试验数据建立的地铁车站地震响应的分析理论和计算方法进行的研究及其取得的成果 .内容包括模型试验的种类及其目的、模型土动力特性的确定及其模拟方法、模型箱构造的特点及其模拟技术、动力分析的计算原理与方法 ,以及对试验数据进行的拟合分析及其结果 .采用拉格朗日差分法对振动台模型试验进行了数值拟合分析 ,计算结果表明土体和结构模型的加速度响应 .结构模型表面的动土压力以及结构构件的应变规律的计算结果与试验结果基本吻合     

基于分布参数模型的相邻结构阻尼器减震参数分析

采用剪切梁模拟两相邻结构、弹簧单元和阻尼单元并联模型模拟粘弹性阻尼器力学性能,基于复模态理论,求解阻尼器连接的相邻结构的动力特性指标.并采用Clough-Penzien白噪声模型作为地震激励,求解减震结构的地震响应,分析阻尼器刚度、阻尼以及结构基频之比等参数对减震效果的影响.结果表明,相邻结构间设置阻尼器为结构体系提供了附加阻尼比,减小了结构地震反应.基于结构总振动能量最小获得阻尼器最优刚度及阻尼,为相邻结构减震的初步参数设计提供了理论上的依据.     

带转动弹簧的杆单元平面钢结构弹塑性时程分析

用两端带转动弹簧的杆单元代替一般的杆单元,提出了一种新的平面杆系钢结构动力弹塑性时程分析计算模型.根据梁柱半刚性连接的力学模型,提出了该类型连接在地震荷载作用下的恢复力模型.采用虚功原理,通过对单元转角 - 位移方程的修正,推导了这种计算模型的单元质量矩阵和刚度矩阵.采用Wilson - 数值积分算法,进行了结构弹塑性时程分析计算,并编制了相应的分析计算程序.用此程序分析了连接的半刚性在罕遇地震作用下对钢框架结构动力性能的影响,并与有限元结果进行了比较.算例结果表明:连接的半刚性对结构动力性能的影响非常大,设计中应该考虑连接的半刚性影响.     

混凝土结构多尺度建模界面连接方法

分别采用变形协调方法和力的平衡方法建立了混凝土单柱的多尺度模型,分析了混凝土柱在静力荷载下的内力分布特征及动力荷载下的变形性能,并对多尺度模型界面连接方式的合理性进行了分析.在此基础上,以某三层钢筋混凝土框架结构为例,分别建立了结构的实体模型、梁模型和力平衡界面连接下的多尺度模型;计算了多尺度模型的低周往复性能,并与试验结果进行对比,以验证力平衡界面连接方式在多尺度建模中的有效性.结果表明:在静力荷载作用下,运用力平衡方法处理界面连接较变形协调方法更符合实际受力情况;在动力荷载作用下,2种界面连接方式都是可行的.采用多尺度模型进行整体结构建模,既能可靠地实现结构整体受力行为的模拟,还能反映结构关键部位的受力性能,计算效率显著提高.     

水工框架结构在罕遇地震下的性能分析

水工框架结构承担着闸门启闭、宣泄洪水、保证大坝等主体工程安全的重要作用.相关规范对水工框架结构抗震性能的要求仅限于作动力分析,无法获知结构在罕遇地震下是否还能保持正常的功能.针对该问题,本文采用清华大学研究团队提出的纤维混凝土结构模型建立有限元模型,用动力时程法计算结构的动力响应,分析水工框架结构在罕遇地震下的动力响应...     

基于混合方法的随机板-梁结构动力响应特性数值研究

依据有限元统计分析方法的基本理论,构建了具有随机性的板-梁结构FE模型.采用蒙特卡洛FE方法计算模型的总体平均响应.同时,采用混合方法构建结构的FE-SEA混合模型,计算组合结构中各子结构的动力响应.并将混合法计算的响应结果与蒙特卡洛有限元法计算的总体平均响应结果做对比.结果表明:FE-SEA混合方法改变了FE法对模型大量节点自由度的需要,减小了模型尺寸,降低计算量,提高了随机结构动力响应的计算精度.这为实际工程应用提供了一种准确、高效且更符合实际结构响应的分析方法.     

崩塌体与拦石墙冲击动力演化过程及参数敏感性

以都江堰-汶川高速公路龙洞子隧道出口的崩塌灾害为对象,研究崩塌体的运动以及优化防护结构。采用基于离散元方法对崩塌灾害进行数值模拟,并开展了崩塌体与拦石墙动力冲击响应研究。结果表明:冲击动力响应结果与拦石墙高度、崩塌体运动距离、崩塌体内部块石摩擦系数及坡脚与拦石墙间的缓冲区距离均有一定的关系;拦石墙在崩塌体动力冲击作用下表现为宏观裂缝张开、微观具有冲击力超过颗粒平行连接强度而断裂的特征;进一步通过数值模拟优化了拦石墙的结构模型和设计参数。     

基于动力有限元的路基动力响应数值模拟分析

为了研究路基动力响应特性,本文基于动力有限元原理,采用考虑Rayleigh阻尼的空间三维非均质线弹性体系作为结构模型,通过Newmark法求解在FWD脉冲荷载作用下结构的动力响应,并用Fortran90语言编制了相应的正演计算程序,并与实测数据及大型有限元程序计算结果进行了对比与分析,结果表明:该程序计算结果与实际结果...     

高层剪力墙结构动力模型建立及地震响应

用连续—离散化方法建立地震作用下高层剪力墙结构动力模型,通过分布参数建立剪力墙运动方程,楼层集中质量的影响通过边界条件引入,从而推导出高层剪力墙结构频率方程,然后通过数值方法求得频率及振型。通过应用Betti定律,推导出具有集中分布参数高层剪力墙结构的振型正交条件。建立每层剪力墙与楼层集中质量地震作用下的运动方程,通过引入推导的振型正交条件,进行运动方程的解耦,从而得到广义质量及广义荷载,然后通过振型叠加的方法求得结构的地震响应。通过Simulink对一幢16层剪力墙结构进行动力特性及地震作用下的仿真分析。结果表明:应用本文建立的动力模型及动力响应求解方法进行高层剪力墙结构动力特性与动力响应分析的结果与有限元分析结果基本一致,在不同连梁刚度、不同剪力墙高宽比情况下,本文动力模型及动力响应求解方法计算结构动力特性及地震响应的误差较小,满足应用的要求。     

核反应堆厂房的非线性抗震分析

在核工程抗震计算中 ,普遍还是采用线弹性模型进行动力计算 ,但一般结构物在强震中有可能进入弹塑性变形阶段。该文的主要目的是考察结构物在线弹性模型和弹塑性模型下地震响应的不同。以反应堆厂房为例 ,介绍了线性动力算法和非线性动力算法的不同特点 ,计算了厂房在线弹性模型和弹塑性模型下地震响应 ,并对结构响应进行了比较。与线性模型相比 ,弹塑性计算所得到的结构位移和加速度较大 ,但结构内力却相差不多。结果表明 ,采用非线性模型进行抗震计算可以得到更为真实的结构响应 ,可以更加合理地指导结构设计