基于推覆分析的柱尺寸对隔震框架结构抗震性能影响

现有隔震结构的研究主要集中于隔震支座,较少考虑上部结构力学特性对整个隔震建筑抗震性能的影响。本文设计了符合规范要求的隔震RC框架结构并依次增大柱尺寸,研究柱尺寸对隔震结构抗震性能的影响。本文利用SAP2000对四个隔震模型分别使用倒三角加载模式和均匀分布加载模式进行Pushover分析,并使用能力谱法评估隔震结构抗震性能。研究结果表明在相同的顶点位移时,隔震结构承受的剪力更小,因而抗震性能比普通结构更优越;通过分析隔震结构塑性铰开展及层间位移变化情况,增大柱尺寸使隔震结构破坏减轻,改善了隔震结构尤其是结构首层的抗震性能;随着柱尺寸越来越大,层间位移减小幅度递减,即抗震性能改善效果减弱。因此,柱尺寸600mm基础上增加10%的方案对隔震结构抗震性能提升最为明显。     

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.     

基于新型摩擦滑移隔振装置的框架模型地震响应

基于二硫化钼这种摩擦滑移材料,设计并制作了1种新型摩擦滑移隔震支座,通过对该滑移支座进行相关的摩擦因数试验,获得了该装置摩擦因数计算公式。利用ABAQUS有限元分析软件,建立了应用该新型摩擦滑移隔振装置的5层试验框架及相应抗震结构的有限元分析模型,并探讨了该抗震与隔震结构模型在EL Centro波3种地震烈度水平单向输入下的位移和加速度响应的主要规律。研究结果表明:该新型摩擦滑移装置使得框架模型在隔震层以上仅发生刚体平动且层间位移较小的同时,各层加速度响应较之对应的抗震结构大幅降低,从而有效地改善了该类结构的抗震性能,保护了上部主体结构。     

柱端不同箍筋强化配置RC柱抗震性能试验

为研究柱端箍筋不同强化加密方式对钢筋混凝土柱抗震性能的影响,基于柱端体积配箍率的调整,结合规范配箍要求,制作5根钢筋混凝土柱试件,按多循环变幅加载方式进行位移控制低周反复加载试验。结果表明:加载至构件层间位移角低于1/50时,分别于钢筋混凝土柱,柱端端部、柱端腹部、柱端端部和腹部,甚至柱端全高范围内进行箍筋的强化加密,对柱的抗震性能影响不大。加载至构件层间位移角等于,甚至超过1/50时,沿柱端全高强化箍筋加密,对柱抗震效果提升明显;在柱端端部和腹部同时强化箍筋加密,也能获得较好的抗震效果;在柱端端部强化箍筋加密,效果不明显;在柱端腹部进行箍筋强化配置,并不能改善柱的抗震性能。     

采用橡胶支座的超高层框架-核心筒结构抗震性能的研究

为研究采用橡胶支座对某超高层大厦抗震性能的影响,利用有限元软件Midas gen分别建立了3种不同方案有限元模型,对模型进行模态分析和动力时程分析计算,对比分析3种不同方案有限元模型的自振特性和水平地震作用下的位移及内力响应。分析结果表明,在底层和层间竖向构件底部加装橡胶隔震支座都具有较好的隔震效果,尤其是基础隔震体系能够较好地控制地震作用下的结构内力和增大结构的延性,从而达到隔震的效果。     

层间隔震结构动力特性及地震响应分析

层间隔震是最近发展起来的一种新型隔震形式,是对结构进行地震反应控制的一种减震技术.以框架剪力墙结构为例,利用ANSYS软件建立其抗震结构和隔震结构有限元模型.通过模态分析,得到结构的频率;通过地震响应分析,得出有关层间位移、加速度及剪力.结果表明:与抗震结构相比,层间隔震结构的频率减小,周期增大;各楼层的加速度幅值减小...     

2种隔震形式对高位转换结构抗震性能的影响

针对不同的隔震形式对高位转换体系抗震性能的影响,文章利用Ansys软件,建立高位转换结构的基础隔震与转换层隔震有限元分析模型,并对其进行弹塑性地震时程分析。研究发现,设置隔震支座后高位转换结构的层间剪力和层间位移角明显减小;当采用转换层隔震时,可能会加剧转换层位置传力途径的突变,对结构安全造成不利影响。     

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.     

双向地震耦合作用对基础摩擦隔震结构的影响

采用多质点层间剪切型模型,建立了基础摩擦隔震多层砌体结构在水平与竖向耦合地震作用下的运动微分方程及滑动与啮合状态判别准则·通过数值计算,分析了竖向地震作用对隔震结构的影响,研究表明,竖向地震作用的存在,使隔震结构下部各层,特别是首层的层间位移,层间剪力增加,隔震层加速度增加,且随地震烈度,竖向加速度峰值增大而增加,并使隔震层的滑动位移幅值有增大的可能·建议在高烈度震区考虑竖向地震作用对结构反应的影响·     

考虑不同底层结构形式和刚度的柱顶隔震结构试验研究

钢筋混凝土底层柱顶隔震结构的底层通常为带拉梁框架柱和独立柱两种形式,为了验证这类结构的安全以及提出底层结构选型建议,开展了结构模型振动台试验,研究了底层为带拉梁框架柱和独立柱这两种结构在不同幅值地震作用下的加速度和位移响应,重点分析其底层结构的地震响应.试验原型为某实际结构中典型的一榀横向框架,制作安装了缩尺的两种柱顶隔震模型和对比的抗震模型.试验结果表明,两种隔震模型的上部楼层加速度和位移反应减震效果显著;底层加速度反应减震效果较差,而位移的减震效果尤为显著,表明按照GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》的要求设计,强震下这类底层柱顶隔震结构是安全的.数值分析表明,当底层柱刚度减小至同抗震模型时,强震下独立柱出现较大的弹塑性变形,带拉梁框架柱比独立柱更有效地提高底层层间位移减震效果,建议工程应用中底层结构选取独立柱形式时,应加大其刚度.     

板厚对板-柱结构抗震性能的影响分析

目的研究板厚对板-柱结构抗震性能的影响,为推广板-柱结构在抗震区的应用提供依据.方法采用三维实体建模,对板厚从190~240 mm(跨厚比30~40)的板-柱结构进行了有限元分析.结果得到了板-柱结构的基底剪力-顶点侧移关系曲线及Pushover分析结果曲线,分析了塑性铰出铰情况,并将加载过程分为4个阶段,对比了各加载阶段结构的响应,给出了对应于7度多遇及罕遇地震作用下的结构侧移和层间位移角.结论当板厚从190 mm增大到240 mm时,板-柱结构的抗侧刚度随之增大,板厚每增加10 mm结构的抗侧刚度增大约5%;等代梁刚度随板厚的增加而增大,虽然板-柱结构在形成出铰机制时出现梁铰数量略减而柱铰数量略增的现象,但整体仍以梁铰为主;在7度多遇、罕遇地震作用下,跨厚比在30~40且经过合理设计的板-柱结构的最大层间位移角均能满足抗震规范的要求.     

层间隔震结构抗震性能分析与研究

本文采用有限元软件SAP2000建立六层层间隔震结构和抗震框架结构实体模型,采用时程分析方法对此模型进行了单向水平地震作用分析,对不同模型自振周期、加速度和层间位移等进行比较研究,结果表明层间隔震结构的减震效果是非常明显的。     

基础隔震框架结构动力时程分析的精细积分法

为了求得基础隔震框架结构抗震性能的高精度数值解,基于层剪切模型建立了结构的动力方程。引入对偶变量,导出动力时程分析的哈密顿正则方程,应用初值问题的精细积分法求得数值解;最后应用MATLAB语言编制程序对一应用橡胶垫基础的6层框架结构进行多遇地震作用下的动力时程分析。计算结果表明,在相同的地震波作用下,相对于传统抗震结构,基础隔震结构的层间位移减少了60%,速度和加速度减少了30%,顶层最大位移减少了15%。由此可见,基础隔震结构具有优良的抗震性能。该方法是求解基础隔震框架结构动力时程分析的新方法,计算数据精度高、可靠性好。     

远场长周期地震动下基础隔震结构非线性减震分析与控制

为研究远场地震动中长周期成份、尤其类谐和成份对基础隔震结构非线性减震性能与损伤演化的影响,分别选取普通地震动与远场长周期地震动进行频谱特性对比.考虑隔震层上部结构梁柱的塑性性能,采用集中塑性铰模型,建立一幢钢筋混凝土基础隔震结构有限元模型,通过非线性分析探讨地震动中长周期成份,特别是类谐和成份对基础隔震结构减震性能的影响.提出在隔震层增设黏滞阻尼器,形成组合隔震方案,控制罕遇地震甚至中震作用下隔震层产生的超限水平位移.结果表明:对减震系数和层间位移而言,远场长周期地震动尤其是类谐和地震动作用下的隔震效果较差,类谐和地震动下层间位移出现放大效应且隔震层上部结构产生塑性损伤变形;远场长周期罕遇地震甚至中震下隔震层位移的增大尤其明显,严重超过隔震支座的允许变形限值.组合隔震能有效地控制远场长周期地震动,尤其类谐和地震动作用下隔震层的超限水平位移,减小隔震层上部结构非线性反应,防止隔震支座损伤破坏.     

低位层间隔震技术在某框架结构的应用研究

对7度抗震设防的某七层框架结构,采用底层柱顶隔震技术进行设计与分析,包括减震方案和底层结构形式的确定,有限元分析和隔震设计,构造设计以及工程经济性.结果表明:在多遇地震作用下,上部结构水平向减震系数为0.34,底层层间剪力减震效果同样明显;在罕遇地震作用下,上部结构基本处于弹性,底层位移角为1/1 682,隔震层有足够的稳定性和安全性,表明隔震设计提高了结构安全性;设计的底层柱和拉梁截面尺寸较大,但不影响底层的使用功能;工程造价有小幅提高,但综合效益好.     

罕遇地震作用下基础隔震结构损伤的简化分析

以一榀具有集中塑性铰单元模型的基础隔震钢框架为模型,分别采用静力弹塑性分析方法（Push-over）和直接积分的动力弹塑性时程的方法,基于过程追踪,计算了隔震框架各损伤模式首次出现时的层间位移、隔震层位移及框架顶点位移,对比研究了基础隔震结构在地震作用下的损伤.结果表明：Push-over静力弹塑性分析方法可以作为基础隔震结构在地震作用下的结构损伤分析的简化方法;对应于性能点位移的结构动力弹塑性所分析的层间位移等均值结果与静力弹塑性分析结果具有一定的符合程度.     

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.     

多层工业厂房火灾后加固设计与抗震性能分析

为探究多层钢筋混凝土工业厂房在加固前后以及火灾前后的抗震性能变化情况,围绕火灾后多层工业厂房的加固设计和抗震性能分析展开研究.首先,建立多层钢筋混凝土框架结构火灾后抗震性能的有限元分析方法;随后,介绍某多层工业厂房结构特点和火灾后结构损伤情况,据此综合利用增大截面、粘贴钢板和粘贴纤维复合材料等方法对结构进行了加固设计;进而,建立了结构三维有限元模型,开展了结构动力特性和弹性地震响应分析;最后,进行了结构的动力弹塑性分析,探究了火灾前、后结构整体的抗震性能和加固措施对火灾后结构抗震性能的改善,并探讨了不同地震动特性对多层钢筋混凝土框架抗震性能的影响.研究结果表明:火灾后,整体结构地震响应明显大于火灾前,层间位移角最大增加了143％,且不同楼层层间位移角的增大幅度与楼层受火情况密切相关;近场地震作用下的结构响应大于远场地震,罕遇地震作用下底层层间位移角在近场地震作用下可达远场地震作用的2.71倍;所提出的加固方案有效提升了结构抗震性能,罕遇地震作用下底层层间位移角平均减少115.7％.研究成果可为多层工业厂房火灾安全性评估和加固设计提供参考.     

层间隔震结构的Push-over分析

Push-over分析是实现基于性能抗震设计的重要方法之一,文章在现有研究的基础上,对Push-over分析方法在层间隔震结构中的应用进行了探讨.以一缩尺层间隔震的钢框架结构为实例,对其抗震性能进行了评估,并与时程分析的计算结果进行了对比.结果表明:Push-over分析方法能够对层间隔震结构的抗震性能进行有效的评估.     

层间隔震结构随机响应与动力可靠度研究

针对层间隔震结构体系,考虑结构阻尼矩阵的非比例特性,建立小震下非比例阻尼层间隔震结构动力分析模型,采用零均值的Clough-Penzien双过滤功率谱模型,运用虚拟激励法对层间隔震结构进行随机响应分析,得到了结构各层的层间位移响应峰值统计量,建立极限状态下的功能状态方程,利用当量正态化法,通过串联模式,研究层间隔震结构的动力可靠度.最后以一栋12层的框架剪力墙结构为算例,根据建立的方法比较层间隔震结构与非隔震结构的层间位移响应和总体体系失效概率,分析隔震层刚度、隔震层阻尼以及场地类别在小震作用下对层间隔震结构体系失效概率的影响.结果表明,层间隔震结构的整体失效概率比非隔震结构明显降低,且随着隔震层刚度的增大而上升,随着隔震层阻尼的增加而下降,结构场地土越坚硬,可靠性越高.