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.     

考虑扭转效应的全直桩码头动力简化计算方法

基于基桩+刚性平台空间简化计算模型,在考虑扭转效应的情况下对全直桩码头结构抗震响应进行分析,提出在水平地震荷载作用下全直桩码头整体结构简化计算方法。通过与水运规范法、有限元法进行对比分析,验证所提算法的合理性。结果表明,该算法的计算精度可以满足结构设计分析的需要,能合理反映结构平动扭转耦联效应。当结构平面质量中心与刚度中心不重合时,应采用平动扭转耦联振型分解法计算地震作用及其效应。地震方向平行于结构平面刚度中心与质量中心的连线时,平台不产生扭转;地震方向垂直于刚度中心与质量中心的连线时,平台扭转效应最大。     

带屈曲约束支撑的扭转不规则框架结构抗震性能分析

不规则框架结构楼层的质量中心和刚度中心偏离,导致结构在地震作用下容易发生扭转。对于高烈度设防区的不规则钢筋混凝土结构,产生的扭转效应更加明显。结合实际工程案例对计算模型进行反应谱分析和罕遇地震作用下的时程分析。结果表明:屈曲约束支撑能够改善结构整体的扭转效应,结构的扭转周期比、层间位移角和扭转位移比均能符合规范要求。罕遇地震作用下,在柱间增设屈曲约束支撑的框架扭转位移比变化均匀,最大值为1.17,层间扭转变形得到控制。框架底层屈曲约束支撑滞回曲线饱满,耗能减震效果明显。     

双向地震作用下多层偏心结构的增量动力分析

以往的增量动力分析(Incremental Dynamic Analysis, IDA)研究主要是针对单向地震下的对称结构,而对于地震动的多维性、结构偏心引起的扭转效应的影响则考虑较少。为此,设计了一幢5层的偏心结构模型,选取Taft双向地震记录为双向激励对结构模型进行多维增量动力分析。分析了结构在地震下的扭转效应对边缘框架反应的放大作用,并基于IDA能力曲线对结构模型进行多性能水准抗震评估。通过算例分析得到以下结论:基于IDA的结构抗震评估方法,概念清晰,操作简单;偏心结构在双向地震下的扭转效应会导致部分边缘框架的反应放大,且地震强度越大这种放大效应越明显;当考虑双向地震作用时,直接采用建议的双向IDA方法进行结构性能分析更具合理性。     

基于强迫振动的高层建筑扭转向气弹效应

基于可设定振动频率和振幅的扭转强迫振动装置,采用同步测试风洞试验方法,测试了不同试验风速和扭转振幅情况下高层建筑模型表面各测点的风压时程与结构扭转位移时程.推导了结构扭转气弹效应识别方法,并进行不同风速、不同振幅和不同刚度偏心情况下的矩形高层建筑扭转向气弹效应的评估.结果表明:高层建筑扭转向气动刚度可以忽略不计;扭转向气动阻尼对高层建筑响应的影响应予以考虑,尤其是当风速达到临界值时,气动阻尼迅速下降,产生负气动阻尼.     

多维地震作用下高柔结构的地震响应

研究了水平、摇摆和竖向地震动耦合作用下高柔结构的地震响应.推导了水平、摇摆和竖向地震动耦合作用下的动力方程,方程中考虑了摇摆地震动导致的基础转角位移产生的附加重力二阶效应,并探讨了竖向地震作用对重力二阶效应的影响.以某210 m高的电视塔结构为原型,进行了水平、摇摆和竖向地震动耦合作用下的缩尺模型振动台试验.理论与试验结果对比表明:振动台试验结果与推导的动力方程理论分析结果基本吻合,验证了理论分析的合理性和准确性;竖向地震动不仅会引起常规的重力二阶效应的变化,对摇摆倾斜位移引起的附加重力二阶效应也有较大的影响;在水平、摇摆和竖向地震动耦合作用下,结构的动力响应与单一的水平地震作用相比,不仅几何刚度随时间变化,而且会导致较大的不对称的位移响应,使得原本满足水平地震作用下抗震需求的结构可能发生破坏甚至倒塌.     

考虑滑移效应的钢-混凝土组合框架结构弹性地震响应分析

提出考虑滑移效应、楼板组合效应以及半刚性节点的组合框架梁单元刚度矩阵,运用MATLAB对组合框架进行弹性地震响应分析,研究了滑移效应、楼板空间组合效应以及半刚性节点连接对组合框架结构的自振特性和弹性地震响应的影响.通过改变组合框架梁刚度放大系数γ和剪力连接度τ的取值,研究这两个参数对组合框架的影响.数据分析结果表明:当γ5时,界面滑移能够较大影响组合框架,当γ5时,组合框架的位移幅值和频率变化都不大.组合框架的楼板空间组合效应在结构受力全过程始终存在,并且当τ5时对组合框架的作用也更明显.     

土-结构共同作用体系的扭转分析

本文对土-基础-非对称结构共同作用体系在斜入射SH波作用下的扭转动力响应进行了研究。从波动理论出发,导出了半空间表面矩形基础位移和力场之间的影响函数阵及表面矩形地基的动力柔度函数和在斜入射SH波作用时刚性矩形基础的输入运动表达式;同时建立了共同作用体系的运动方程。最后讨论了斜入射SH波作用下矩形基础和地基共同作用的动力特性。结果表明,非垂直入射SH波作用时响应显著地不同于通常假设的垂直入射波时的响应,由非垂直入射SH波引起的扭转响应应予以考虑。     

车桥耦合系统的非线性动力响应分析

考虑桥面的不平整度和桥梁结构的几何非线性效应,根据达朗贝尔原理,建立了车桥耦合的动力学模型。利用模态分析的方法,得到了耦合系统关于广义坐标的非线性动力学方程。通过龙格-库塔法和Visual Fortran语言编程对方程进行求解,获得了梁桥在移动车辆系统作用下的动力响应曲线及冲击系数曲线,并计算了系统参数变化对桥梁结构非线性动力效应的影响。研究结果显示,桥的跨径、弯曲刚度、车辆速度和不平整度系数等参数发生变化时,非线性对桥梁动力特性的影响程度也将发生变化。     

任意截面形状的薄壁杆件弯曲和约束扭转振动的单元动力矩阵分析

本文考虑了任意截面形状薄壁杆件的截面形心和扭转中心并不重合这一事实,指出了薄壁杆件的扭转振动与两个主惯性平面内的弯曲振动是耦合的。并以梁的弹性曲线方程和薄壁杆件约束扭转的静变位曲线方程为形函数,导出了任意截面形状薄壁杆件弯曲和约束扭转振动的单元刚度矩阵和单元一致质量矩阵,     

地基-非线性结构体系空间效应的主共振

为了揭示地基-非线性结构相互作用体系的动力行为，采用现代动力理论对体系的振动方程进行了定性分析。假定非对称结构的恢复力为双线性模型，地基土为集中参数模型，建立了地基-结构空间相互作用模型。采用多尺度法研究了地基-结构相互作用空间效应的主共振，得到主共振的定常解并讨论了其稳定性，通过算例得到了体系水平刚度与扭转刚度成某一关系时的振动特性与能量传递规律。     

关于评定主轴部件刚度的几个问题

本文导出了考虑剪切变形和回转效应时的主轴部件动力学方程;研究了剪切变形与回转效应对主轴部件刚度的影响; 根据分析与计算的结果,指出了评定主轴部件刚度时应考虑的几个问题.     

扭转效应对叠合板式L型剪力墙抗震性能的影响

为了验证在地震作用下扭转效应对L型叠合板式剪力墙结构的抗震性能的影响,结合试验测试数据,采用非线性有限元软件ABAQUS进行弹塑性分析。对L型叠合板式剪力墙模型在正常地震作用(存在扭转效应)和有限元软件强制取消扭转效应下的抗震性能进行仿真数值模拟。通过对4组墙板模型在弹塑性阶段的承载力、刚度退化及延性的对比分析发现,扭转效应对剪力墙结构的影响主要体现在结构的承载力上,对结构构件的延性影响不明显,同时与全现浇墙板相比较,扭转效应对叠合墙板的墙板破坏顺序明显不同;全现浇墙板与叠合墙板的区别主要体现在延性上,两者之间相差约10%。     

预应力混凝土空间框架角节点二维抗震性能试验研究

采用二维拟静力试验方法对预应力混凝土和普通混凝土空间框架角节点进行了双向循环加载的试验研究,得到试件的滞回曲线.分析了各个试件的破坏形式、承载力、刚度、滞回曲线、骨架曲线和耗能并应用有限元方法进行数值分析,得出:双向水平荷载作用对角节点构件有明显的耦合作用和扭转效应,节点的破坏形式影响节点的耗能能力和延性,梁的高度也是影响节点破坏形式的重要原因之一.     

钢管混凝土柱与钢梁单边高强螺栓端板连接框架拟动力试验

为了研究地震作用下半刚性钢管混凝土框架结构的动力性能与破坏机理,进行了两榀钢管混凝土柱与钢梁单边高强螺栓端板连接框架的拟动力试验,以El Centro波作为拟动力试验的激励输入,获得不同地震加速度峰值下结构的动力响应和破坏模式.分析了在地震作用下组合框架的滞回曲线、动力放大系数、阻尼比、刚度退化规律和耗能能力等抗震性能指标,研究了结构在不同地震波阶段的位移时程曲线和加速度时程曲线等动力响应,比较了柱截面形式和端板类型对组合框架结构抗震性能的影响.试验结果表明,在柱截面宽度和含钢率相同条件下,采用单边高强螺栓端板连接,方钢管混凝土框架的刚度大于圆钢管混凝土框架,但其延性系数小于圆钢管混凝土框架;该类型半刚性组合框架具有良好的抗震性能,连接可靠,可以在实际工程中推广和应用.     

冲击载荷下弹-粘塑性加筋板双重非线性动力响应的有限元分析

本文研究了应变率效应对加筋板在瞬态冲击载荷作用下的影响,文中采用弹-粘塑性材料模型进行塑性动力分析,导出了加筋板结构弹-粘塑性大变形的单元刚度矩阵,并将平衡迭代用于求解弹-粘塑性大变形动力平衡方程中,导出了迭代公式.本文还将这些理论编成了通用计算机程序,计算了若干实例,得出了较好结果.     

考虑地裂缝影响的连体结构地震动力响应分析

西安火车站东配楼为不规则连体结构，其质量与刚度分布差异较大，地震作用下的平扭耦合效应显著，不利于结构抗震，为研究地震作用下f₃地裂缝对该连体结构动力响应的影响，本文采用ABAQUS有限元软件分别建立了f₃地裂缝场地与无地裂缝场地的土体-结构耦合模型，对比分析了地震作用下结构的位移、加速度及扭转等响应。结果表明：地裂缝增强了地震的激励作用和连体结构的动力响应，由于大区各柱脚距地裂缝距离均不相同，因此大区的扭转响应显著提升，增幅达到了191.61%;在弹性与弹塑性阶段，连体结构的最大层间位移角分别为1/580和1/51,满足相关规范要求；大、小三角区的位移及加速度大致相同，表现出较强的平动耦联效应；而大跨桁架连廊采用滑动支座能有效释放连体结构的相对位移，并降低强震作用下大区与小三角区的扭转耦联效应；连体结构的薄弱层为1、2层，应进一步提升结构刚度。     

大型火力发电厂框排架主厂房结构动力特性研究

为了解和掌握大型火力发电厂框排架主厂房结构的动力特性,选取300和1 000MW钢筋混凝土框排架结构体系,600和1 000MW钢筋混凝土带端部剪力墙结构体系,以及1 000MW钢框排架结构体系,通过分别建立有限元模型进行模态分析,得到其自振周期和振型.分析结果表明,框排架结构体系刚度分布不均匀,扭转效应普遍存在,其中钢筋混凝土结构体系扭转效应较为严重;为避免结构在地震作用下发生扭转破坏,在主厂房结构设计中,应注意横向和纵向刚度合理分布;钢结构体系扭转效应较轻,但其用钢量较大,造价昂贵,不太适合在欠发达、高烈度地区采用.提出采用型钢混凝土混合结构体系作为主厂房结构体系,并对设计的1 000MW混合结构体系进行有限元模态分析,结果表明该结构体系可以有效降低结构扭转效应,具有很好的推广应用价值.     

粘弹性单元的刚度矩阵

:本文分析了粘弹性材料的应力应变关系 ,导出了粘弹性单元的刚度矩阵 ,该刚度矩阵便于用直接刚度法装配结构刚度矩阵。文中还给出了改写后的动力方程 ,这种动力方程非常适合在设置粘弹性单元的结构中进行时程分析。     

钢框架实际作用与其等效节点荷载的比较分析

考虑钢框架受到分布和集中荷载的作用以及梁柱剪切变形的影响，从割线刚度方程出发，导出梁柱单元的切线刚度方程．通过简便的数值方法，实现对钢框架结构的二阶弹性计算．对所得结果分析表明，实际作用荷载与其等效节点荷载有一定差别．