消能减震结构抗超大震性能分析与设计

文章研究消能减震结构抗超大震性能,首先论述了消能减震结构抗超大震性能实现的必要性和可能性,然后在一榀8度(0.20g)设防的12层平面钢筋混凝土框架上分别布置黏滞消能器、摩擦消能器及防屈曲支撑,分别得到V结构、F结构及BRB结构3个消能减震结构,对原无控结构、V结构、F结构及BRB结构分别进行8度小震、8度大震及9度大震作用下的弹塑性时程分析。分析结果表明:小震、大震及超大震作用下,与无控结构相比,V结构、F结构及BRB结构的层间位移角均有明显减小,消能器可在一定程度上保护主体结构构件;原无控结构无法满足抗超大震的性能目标,而3个消能减震结构均可以抗超大震,验证了消能减震结构"超大震不倒"性能目标的可行性。     

钢筋混凝土摩擦耗能支撑加固既有框架结构的研究

为了研究用钢筋混凝土摩擦耗能支撑对既有框架结构加固后的抗震性能,利用ETABS软件模拟既有框架结构加固前和加固后的模型。对比了两个模型的层间位移角、剪重比以及内力变化。通过研究表明:增设耗能支撑的加固措施,不仅能有效地改善既有框架结构的抗侧刚度,而且在罕遇地震作用下还能提供很好的耗能减震性能,从而使既有框架结构加固后具有足够的抗震安全储备实现其抗震设防目标。     

某超高层结构的抗震性能分析

采用Perform-3D对温州某超高层结构进行弹塑性时程分析,研究该结构在7度多遇和罕遇地震作用下的抗震性能.分析结果表明:多遇地震作用下,结构构件未出现损坏;罕遇地震作用下,底部与顶部楼层梁柱出现损坏,核心筒底部小范围内出现混凝土压碎情况,结构最大层间位移角满足1/100的规范限值要求.主要结构构件损坏程度较轻,能实现"墙柱弱梁"的要求,能充分耗散地震波输入能量,整体结构可以满足"小震不坏,大震不倒"的设防要求.     

某超高层建筑的推覆分析

为了研究某一高层建筑在大震作用下的损伤情况,本文采用Midas Building有限元软件对该建筑进行推覆分析.由计算结果知,该结构在大震作用下,最大弹塑性层间位移角为:X向1/219,Y向1/566,均满足规范[1~2]要求的最低标准1/120.根据计算结果,对本工程结构构件进行抗震性能评价,剪力墙、框架柱均未屈服,连梁与框架梁出现塑性铰,但均未达到CP状态[3].结果表明结构能满足抗震性能设计的要求,达到了大震不倒的抗震设防目标.     

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。     

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.     

钢筋混凝土空间网格盒式“成束筒”结构静力弹塑性分析

本文主要以某拟建工程为例,采用Midas/gen大型有限元软件,对新型钢筋混凝土空间网格盒式“成束筒”结构进行大震下的静力弹塑性分析,从层间位移曲线、层间位移角曲线和塑性铰分布等方面对结构的抗震性能进行综合的评估,并揭示出结构的薄弱处.计算结果表明,该新型结构符合“强柱弱梁”的原则,能够满足“大震不倒”的抗震设防要求.     

钢框架减震结构拟动力试验

目的对一个首层薄弱的4层钢框架结构进行消能减震设计,研究该减震结构在不同地震烈度下的地震响应以及阻尼器的性能.方法根据日本隔震结构协会(JSSI)编写的《被动减震结构设计·施工手册》中介绍的被动消能减震设计方法,使用带缝钢板阻尼器,基于该结构减震性能曲线进行减震设计,对该减震结构进行拟动力子结构试验.结果在小震、中震及大震下,该减震结构的最大层间位移计角在1/50以内,阻尼器不发生面外变形,也不产生裂缝,与结构共同抵抗侧力,保证结构不发生破坏.结论该减震结构具有良好的减震性能,所采用的带缝钢板阻尼墙能够发挥其滞回耗能性能,但在大震后面外失稳,需要提供足够的面外约束进一步提升其抗震性能.     

外剪力墙-内框架混凝土结构的振动台试验研究

为了研究外剪力墙-内框架混凝土结构这一新型结构体系的抗震性能，基于原型设计了1/7比例的16层模型，选取了LANDERS波、SFERN波和一组人工波进行了振动台试验．分析了结构的破坏现象、动力特性、加速度反应、位移响应及应变反应，根据层间位移角并结合试验现象综合评估了其抗震性能．结果显示：在7度频遇地震和7度基本地震作用下结构表面未观察到裂缝，基本频率下降不超过2%；在7度罕遇地震作用下，模型刚度线性退化，仅第2层顶部转角墙连梁端部出现竖向微裂缝，层间位移小于规范规定的弹塑性限值，结构受到轻微破坏；在8度罕遇地震作用下，裂缝进一步发展，最大层间位移角达到1/72，结构破坏程度加剧；在8度半罕遇地震作用下，3层连梁端部彻底开裂、剪力墙底部水平贯穿，结构受损严重但未倒塌．结构下部Y方向的抗侧刚度不足，若适当加强底部，则结构的整体抗震性能可进一步提高．综合来看，外剪力墙-内框架结构体系能够满足我国现行抗震规范“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防要求．剪力墙刚度远大于内部框架柱，所以地震作用主要由外部剪力墙承担，内部框架柱在试验结束后仍保持完好，说明该结构体系能够在满足我国现行抗震规范基...     

基于地震时正常使用的建筑物减震设计探讨

对基于地震时正常使用的减震设计方法进行了分析,从抗震设防目标、设计控制指标、抗震承载力计算方法三方面进行了论述,总结了其与现行减震设计规范存在的差异。通过以混凝土框架减震结构为研究对象,对多遇地震和设防地震作用下的附加阻尼比、层间位移角、楼面加速度进行研究,研究成果表明：基于地震时正常使用的减震设计的控制指标是设防地震作用时的层间位移角;减震结构难以满足《导则》对楼面加速度的要求;按《导则》计算的钢筋量比按《抗规》计算的增加10%左右。     

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。     

罕遇地震下消能减震楼梯框架结构抗震性能研究

采用PERFORM-3D软件分别对设置消能减震楼梯、滑动楼梯和普通楼梯的框架结构进行罕遇地震下的地震反应分析.结果表明:1消能减震楼梯削弱梯板在顺梯板方向的等效强支撑效应;2与普通楼梯结构相比,消能减震楼梯结构X向楼层剪力减小,层间位移角和顶点位移相差不大;Y向楼层剪力、层间位移角和顶点位移均减小.与滑动楼梯结构相比,消能减震楼梯结构X向楼层剪力相差不大,层间位移角和顶点位移减小;Y向楼层剪力除底层外,其余楼层基本相同,层间位移角和顶点位移减小;3消能减震楼梯结构楼梯间构件损伤程度小于普通楼梯结构和滑动楼梯结构.     

多水准位移能力谱抗震设计方法

在改进能力谱方法和多水准抗震设计理念的基础上,提出了基于位移能力谱的多水准抗震设计方法.利用位移能力谱方法,获得了结构在不同抗震设防水准下结构的位移需求和延性系数,并构造出多水准需求谱.从多水准需求谱上得到多个基于位移抗震设计的控制点,最终构造出结构设计能力基准曲线.基于结构设计能力基准线对结构进行设计,能使结构同时满足"小震不坏"的弹性位移需求和"中震可修"及"大震不倒"的弹塑性位移需求.根据一个单自由度桥墩抗震设计的全过程,说明了基于位移的多水准抗震设计方法不仅能够满足各个设防水准的需求,而且根据该方法设计的结构具有最优的经济性.     

黏滞阻尼墙在既有框架结构改造减震设计中的应用与分析

黏滞阻尼墙是一种性能良好的消能减震部件。在既有结构改造加固设计中使用黏滞阻尼墙具有节约建筑加固材料,降低施工成本,缩短工期等优点。上海某四层纯框架结构在进行整体使用功能改变设计时,结构的抗震能力不足,层间位移角超限。本文采用黏滞阻尼墙加固减震方案解决这一问题,并能节约造价,缩短工期。文章分析了变化的附加阻尼比对结构抗震性能的影响,通过对该工程项目进行改造减震设计,对比分析了无控结构和有控结构时程分析结果,可有效地解决该结构抗震能力不足的问题。本文阐述的应用分析方法以期为同类工程提供参考。     

玻璃纤维增强塑料筋混凝土框架抗震性能的试验研究

为了研究玻璃纤维增强塑料筋混凝土框架的抗震性能,设计几何相似比为1∶4的结构缩尺模型,进行模拟地震振动台试验,采用4个不同强度水平地震作用进行单向、双向以及三向的地震波激励,得到模型的损伤和位移等宏观地震响应。结果表明：在罕遇地震作用下,玻璃纤维增强塑料筋结构达到中等破坏程度,但仍保持良好的整体性,基本符合“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震设防标准;玻璃纤维增强塑料筋结构在竖向刚度突变位置出现较为严重破坏;为推迟构件开裂并提高承载能力,可使柱端弯矩增大系数增大并根据截面等效模量增大玻璃纤维增强塑料筋面积;在八度罕遇地震时,玻璃纤维增强塑料筋结构的层间位移角超过钢筋混凝土框架结构层间位移角限值,但仍具备一定的承载能力。     

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.     

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.     

极罕遇地震下框剪结构的混合减震控制

为进一步研究极罕遇地震下建筑结构的抗震性能,以框剪结构工程为例,选取7条地震动作为激励,在MIDAS软件中建立三维模型,在考虑性能的抗震设防下,采用粘滞阻尼器和防屈曲耗能支撑(BRB),对非减震结构和减震结构进行弹塑性动力时程分析,对比结构在极罕遇地震下的计算结果,并且研究极罕遇地震下的抗震性能。分析表明:结构层间位移角和层间剪力均有明显降低,减震效果明显,构件性能均有明显的改善,并且满足预期的性能要求。混合消能减震结构在极罕遇地震下有着很好的减震效果,能有效的提高结构整体的抗震性能,改善结构构件的损坏状态,提高结构安全性能。     

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.