多遇地震作用下错层框架的非线性分析

通过静力非线性分析,对10层钢筋混凝土错层框架在不同烈度地震作用下的抗震性能进行了研究,数值分析中采用了基于纤维模型有限单元柔度法。分析结果表明,抗震设防烈度越高,弹性和非线性情况下的层间位移角误差越大,建议高设防烈度的结构或者重要及布置复杂的结构对多遇地震作用下的变形值进行修正。对于结构抗震设防烈度为7度时,从计算结果看,由于设计的刚度较大,余量克足,没有明显的薄弱部位,因此1／550的层问位移角限值即使为非线性计算结果也完全可以满足。     

某门诊住院楼消能减震加固设计与抗震性能分析

对于某工业厂房改造为医院门诊住院楼项目,文章采用基于消能减震技术的抗震加固方案进行分析设计,结合项目情况确定加固方案,在合理位置布置适当数量的黏滞阻尼器,采用ETABS有限元软件建立减震前后分析模型;分别在多遇地震下进行反应谱分析、弹性时程分析,对比减震前后模型层间剪力和层间位移角变化,并采用能量法计算附加阻尼比;提出在罕遇地震下预期抗震性能目标,通过动力弹塑性时程分析,对比层间位移角变化,并对建筑物进行性能评价。研究结果表明：与原结构相比,减震结构地震响应明显降低,塑性变形和损伤破坏满足抗震目标要求,黏滞阻尼器起到良好的耗能作用,减震设计效果显著。     

基础隔震结构性能的设防水准和性能目标研究

在总结国内外有关结构设防水准研究的基础上,提出了基础隔震结构性能水准划分和设防目标选择的建议,并给出了基于结构形变的位移评价指标和基于人体舒适度的加速度评价指标.通过时工程案例进行分析,结果表明:以结构层间位移角性能控制指标和以楼层加速度性能控制指标对该案例性能目标评价的结论基本是一致的.本文所建议的基础隔震结构不同性能水准下的层间位移角限值与楼层加速度限值是可行的,并且隔震结构采用多级性能设防目标是有效的,在实际结构中是可以实现的.     

钢筋混凝土框-剪结构采用粘弹性阻尼器的减震设计

介绍了9度区钢筋混凝土框－剪结构采用粘弹性消能支撑的设计方案，阐述了粘弹性阻尼器及消能支撑的减震设计步骤，给出了弹塑性地震反应计算方法和主要计算结果，计算表明，结构设置粘弹性阻尼器后，可控8度抗震设防要求设计，结构阻尼比增加5％左右，层间位移和加速度较原结构减小明显，在多遇，罕遇水平地震作用下，能分别满足承载力和变形的要求。     

考虑塔楼偏心的大底盘层间隔震结构地震响应试验

为研究偏心大底盘层间隔震结构的地震响应,以指导这类竖向不规则结构的抗震设计.建立一个典型的偏心大底盘层隔模型结构,大底盘2层、塔楼6层,隔震层设置于塔楼底部.进行了层隔模型和对比抗震模型的数值分析和振动台试验,试验共16个工况.试验结果表明:塔楼各层加速度和层间位移减震效果显著;底盘加速度响应没有降低,层间位移减震效果不明显;在加速度0.4g和0.6g作用下底盘分别进入了弹塑性状态和达到中等破坏程度.建议工程应用中底盘受力构件应采取加强措施,提高底盘的弹塑性位移角限值.     

基于性能的平面不规则结构地震易损性分析

针对平面不规则框剪结构,提出基于性能的结构整体地震易损性分析方法。基于性能分析静力弹塑性,根据结构极限损伤状态定义平面不规则框剪结构层间位移角和层间扭转角的4个性能水平限值。通过弹塑性动力时程分析获得结构地震响应。根据超越概率的定义,分别计算层间位移角和层间扭转角极限状态下超越概率。结合地震峰值加速度及超越概率对一平面不规则框剪结构进行基于性能的地震易损性分析,绘制结构的易损性曲线,比较2个指标的易损性曲线,评估结构的抗震性能。研究结果表明:对平面不规则结构进行易损性分析时,应考虑扭转响应对结构的影响,防止高估这类结构的抗震性能。     

既有结构的性能化消能减震加固分析

为了对设防烈度提高后抗震性能不满足规范的既有结构,在不改变既有结构抗震构造的前提下采用消能减震技术通过性能化的设计方法实现抗震加固的目的,本文以既有框架结构为研究对象,基于时程分析法,采用有限元软件对既有结构进行消能减震加固分析。结果表明:既有结构在合理设置粘滞阻尼器后,其结构的抗震性能明显改善,可使小震作用下结构各楼层剪力和层间位移角较原结构降低50%以上,主体结构的抗震构造可降低一度;最大层间位移角小震作用下小于弹性层间位移限值1/550,中震作用下小于1/275,大震作用下小于1/138,可实现既有结构"小震不坏,中震可修,大震不倒"的设防目标,且满足性能目标3的要求。     

考虑双向地震作用下屈曲约束支撑装置减震效果分析

附加阻尼装置作为结构减震控制方法的一种,在结构的抗震加固中得到了广泛的应用。严格按照现行规范设计了一栋钢筋混凝土框架结构,并基于SAP2000有限元分析软件,建立钢筋混凝土框架与附加屈曲约束支撑框架结构的有限元模型。根据场地条件选取相应地震波,将地震波调幅至罕遇地震并对两种结构进行了双向地震输入下的弹塑性分析,从顶点位移时程、层位移、层间位移角和屈曲约束支撑的滞回曲线4个方面对比分析了粘滞阻尼器在双向地震作用下的减震效果。分析结果表明:附加屈曲约束支撑之后能够很好的控制结构在双向地震作用下的层位移,并且在一定程度上减小了结构的峰值层间位移角,表现出了良好的减震性能。     

高层建筑铅芯橡胶阻尼器减震效果的计算分析

近30多年来,国内外学者提出了很多工程结构减震控制新技术、新体系.其中,以增加结构阻尼比为主的消能减震控制技术是一种有效、安全、经济且较为成熟的工程减震技术.文章对现有正在使用的某大楼进行了罕遇地震下的变形验算,在确定了该结构进行消能减震加固时需要的附加有效阻尼比后,采用铅芯橡胶阻尼器作为消能部件,计算分析了结构安装阻尼器前后动力特性的变化以及遭遇设防烈度对应的罕遇地震作用下的反应.结果表明,采用铅芯橡胶阻尼器进行抗震加固后,各层层间位移平均下降幅度达20.4%～27.7%,各层扭转角平均下降幅度达36.8%～43.6%,取得了良好的减震效果,结构的抗震性能满足GB50011-2001建筑抗震设计规范的要求,对高层建筑结构抗震加固提供了一套切实可行的方法.     

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.     

框剪结构基于性能的减震设计方法研究

为了降低建筑结构在地震作用下的动力响应，本文针对框剪结构提出一种基于性能的减震设计方法。通过对原结构进行静力弹塑性分析，在能力谱法的基础上求得结构的附加阻尼比，将附加阻尼比分配到结构的每一层，确定耗能减震装置的形式和布置方案，并使用该方法对一栋12层的框剪结构进行减震设计。同时，对采用减震设计的结构和不采用减震设计的结构进行动力弹塑性分析与对比。结果表明：基于性能的减震设计方法，可以有效减小结构的最大层间位移角和楼层最大位移，结构的基底剪力和层间最大加速度也相应减小，对于增强结构自身的耗能作用效果明显；相比于原结构减震率为34.84%,基于性能的减震设计方法取得较好的减震效果，且整个过程无需迭代。该方法适用于所提性能目标为主体结构保持弹性状态下的情况，采用该方法对结构进行减震设计可以实现既定水准下结构的抗震性能目标。     

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...     

基于位移的结构抗震设计方法探讨

根据钢筋混凝土框架结构的受力特点,把其等效为单自由度体系,推导等效单自由度体系的等效参数,阐述了直接基于位移的抗震设计方法的思路.将结构的性能划分为功能完好、功能连续、破坏控制、损失控制及生命安全5个性能水平,并用层间位移角限值予以量化.通过实例分析表明,基于位移的抗震设计比基于强度的抗震设计更能有效地把握结构在未来地震作用下的行为,同时该方法能对不同的性能目标进行多目标设计,满足业主对不同抗震设防目标的要求.     

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.     

软钢阻尼器加固某大跨度结构减震性能研究

"5.12汶川"大地震后,受影响的部分地区设防烈度进行了调整,设防烈度调整后大部分建筑尤其是公共建筑需要进行抗震加固。以地震时正在修建的某大跨度体育教学训练中心为背景,针对该地区设防烈度提高的特殊性,对其设防烈度提高前、后的抗震性能进行了评估,采用有限元模型对不同软钢阻尼器抗震加固方案进行了动力分析,评价了不同软钢阻尼器加固方案的减震效果。结果表明:(1)软钢阻尼器的设置对于调整结构的水平刚度,增强结构的耗能能力,改善结构的减震性能具有重要作用;(2)软钢阻尼器宜布置在层间位移角较大的楼层,即结构刚度变化较大的相邻楼层;(3)软钢阻尼器的数量及布置方式有优化解等结论,为该工程结构的抗震加固设计提供了依据,同时可供同类建筑结构的抗震加固设计借鉴。     

半再生混凝土框架的抗震性能

为了研究半再生混凝土框架结构的抗震性能,设计一个1/4缩尺8层框架结构的模型,对其进行模拟地震整体结构振动台试验,依次对整体结构进行8度多遇烈度、8度基本烈度、8度罕遇烈度以及更强烈度的地震输入,研究整体结构的破坏模式与抗震性能,并进行整体结构弹塑性时程计算以及易损性分析。研究结果表明:半再生混凝土8层框架破坏模式为强柱弱梁破坏模式;在多遇烈度和罕遇烈度阶段,层间位移角均小于规范限值,满足8度抗震设防要求;半再生混凝土8层框架层间位移角满足规范要求;在多遇烈度下,该结构超越正常使用状态(层间位移角为1/550)概率为79.30%,但在罕遇烈度下,超越生命安全状态(层间位移角为1/50)概率为32.29%,表明该结构依概率满足规范限值要求。     

非结构构件的地震损失概率评估模型

当前的抗震设计方法并不能有效地控制非结构构件的地震损坏,由此造成巨大的经济损失.文中考虑地震易损性曲线生成和地震损失率评估过程中的不确定性因素,以地震易损性参数和地震损失率参数作为地震损失评估过程中的基本随机变量,分析了各基本随机变量取不同变异系数时,非结构构件地震损失率变异性的变化.进而通过经验拟合的方式,建立了非结构构件地震损失率的概率评估模型.基于建立的概率评估模型,一旦确定非结构构件的地震响应参数值,即可计算位移敏感型和加速度敏感型非结构构件地震损失率的均值和标准差.研究结果表明:非结构构件的地震损失率曲线随层间位移角和楼面加速度的增加,离散性逐渐增大,但最终趋于稳定.严重破坏(LS)和倒塌(CP)性能点的地震易损性参数和地震损失率参数的变异性对非结构构件地震损失率曲线的变异性影响显著.研究结果可为非结构构件的地震损失评估提供概率依据.     

磁流变阻尼器半主动振动控制算法计算研究

建立了一栋20层磁流变阻尼器半主动控制的结构分析模型,并用Matlab语言编程求解。计算结果表明:半主动磁流变阻尼器控制对层间位移和楼层位移有较明显的减震效果,调整其参数指标fdmax可以达到目标减震效果。fdmax越大,层间位移以及楼层位移动力反应减震效率也越高。减震效率可达到25%~50%,且减震效率沿房屋高度分布均匀。半主动磁流变阻尼器控制Bang-Bang算法对楼层加速度减震效果较差,对加速度减震有要求的房屋可能不宜采用。     

基于优化原理框-剪结构中剪力墙合理数量

通过对两种层间最大位移角计算方法的对比分析,指出采用位移曲线二阶求导的方法是可行的.以结构协同工作的连续化分析及我国现行抗震设计规范反应谱理论为出发点,以结构地震作用最小为目标函数,最大层间位移角为约束条件建立优化模型,并用MATLAB高级语言编写了三种常见的荷载作用下的优化程序.通过算例计算了不同设防烈度、场地土类别及设计分组下剪力墙的合理数量,结果表明所需的剪力墙合理数量与设防烈度呈非线性关系;当结构较规则时,该法对超过40 m的高层建筑仍然适用.该模型能反映出结构高度、结构重量等因素对剪力墙合理数量的影响,且简单、实用,可供初步设计使用.     

速度型减震技术在抗震水准提高的改造工程中的应用

福州琅岐岛某酒店公寓楼改造为中学宿舍,抗震设防类别由标准设防(丙类)提升为重点设防类(乙类),采用黏滞阻尼器对其进行抗震加固.对加设黏滞阻尼器模型和传统加固模型进行了罕遇地震下的抗震验算,对结构层间位移角、楼层位移、楼层剪力、地震输入能量分布和结构构件损伤等进行抗震性能分析,以及经济性对比.采用黏滞阻尼器进行抗震加固能有效将位移控制在2～3倍的弹性层间位移角限值,大幅提高结构抗震超强能力,替代主体结构构件耗散50%～60%地震能量,减轻结构构件的损伤.加设阻尼器加固后的结构抗震性能明显优于传统的抗震加固方式,且大幅降低结构在改造加固中的工程造价(降低约30%),可作为类似工程的参考.