落地式钢拱桁架体系弹塑性地震响应研究

采用集中塑性铰理论和SAP2000结构分析软件,对某拟建大跨钢拱桁架结构整体进行在地震波作用下的弹塑性地震响应分析。分析中考虑了几何和材料双重非线性影响,获得了节点位移响应、杆件塑性铰的分布特征、结构的整体变形、失效形态及结构延性系数,评定了该结构的极限承载力、失效类型和变形能力。结果表明,该结构在地震波下的失效界限地震加速度峰值为1 000gal,失效时最大竖向变形为短向跨度的1/200,可满足"避难与救灾建筑结构"的抗震性能设防的要求;结构的失效类型为延性强度破坏,临界失效时出现塑性铰的杆件分布较均匀;结构各方向延性系数均大于4,具有较好的变形能力;由整体稳定控制承载力的落地式钢拱桁架结构体系具有较大的抗震潜能,跨度60m的空间拱桁架结构体系,用钢量46.1kg/m2就可达到8度设防区灾难地震设防810gal的要求。     

强震下弦支柱面网壳弹塑性性能研究

为研究单层弦支柱面网壳结构体系在强震下的弹塑性性能,利用SAP2000分析软件,对长81 m跨度60 m支承于周边柱顶的单层弦支柱面网壳结构体系建立刚塑性铰模型,进行其在三种地震波(LWD波、EMC波、SH人工波)作用下的时程分析,采用动力增量法评定该弦支结构弹塑性阶段的变形能力、延性性能、破坏形态、极限承载力,以及索在整个过程中的工作性能。研究表明:进入弹塑性阶段后该弦支网壳结构主要在中部出现塑性铰,在三种地震波的作用下破坏时的峰值加速度分别为为:757 gal(LWD波)、634 gal(EMC波)、848 gal(SH人工波),明显在高于罕遇地震设防要求的加速度(400 gal)峰值发生破坏;弦支索与稳定索在三种地震波作用的整个过程中最大轴力为1 397.051 k N与293.307 k N,均未屈服或松弛失效,始终为网壳提供预应力,工作性能良好;弦支网壳结构在三向组合输入地震波作用下竖向位移延性系数最小值为1.47,其延性性能一般,这与其失效时进入塑性的杆件比例很小相对应,其破坏类型属少量塑性发展的稳定破坏,具有较大的危险性。     

隔震桥梁非线性地震反应分析

根据隔震桥梁的设计特点,分别利用非线性水平和转动弹簧单元来模拟减、隔震支座和桥墩延性塑性铰的非线性性能,计及隔震器、减震器的作用对桥梁结构非线性弹塑性动力反应进行研究.采用大型结构分析软件ANSYS,结合算例分析了桥梁采用减、隔震支座和利用桥墩延性抗震的减震效果.     

某门诊楼隔震结构设计与分析

文章对一幢医院门诊楼进行基础隔震设计,为了讨论隔震技术对结构动力特性的影响,采用SAP2000建立了隔震与非隔震2种结构模型,并对其进行了弹塑性分析。结果表明:隔震结构能够延长结构的自振周期,减小结构的层间位移角和层间剪力;隔震结构通过支座的较大变形来耗散输入的地震能量,使得上部结构塑性铰发展缓慢;隔震支座的滞回曲线较饱满,起到了不错的耗能效果;在罕遇地震作用下,隔震支座的位移与压应力限值均能满足现行规范要求。     

远场类谐和地震动作用下高层建筑新型组合隔震的减震性能研究

远场类谐和地震动包含丰富的低频成份,且在长持时的振动阶段的后期产生多个循环的脉冲,其可能对传统高层隔震结构产生类共振作用,导致铅芯橡胶隔震支座发生超限变形,上部结构倾覆失稳.提出弹性滑板支座、复位装置(LRB)与黏滞阻尼器组合而成的新型组合隔震系统,利用弹性滑板支座承担大的竖向荷载、复位装置(LRB)因不承担竖向荷载而获得更大的变形能力且起隔震层自复位作用、黏滞阻尼器对隔震层的过大变形进行控制.探讨地震波中的长周期成份,尤其是类谐和成份对传统基础隔震结构与新型组合基础隔震结构层间位移角、楼层加速度、隔震层变形与结构塑性铰分布等地震响应的影响.结果表明:远场类谐和地震动罕遇地震下传统铅芯橡胶基础隔震结构的层间位移角与楼层加速度相比抗震结构明显放大,且远场类谐和地震动设防烈度下其隔震支座就已超限变形;新型组合基础隔震结构有效地控制地震动下上部结构地震响应放大效应与隔震支座的超限变形,减小了结构塑性损伤,保证了隔震体系的有效性.     

近场脉冲型地震下层间隔震结构的隔震层限位减震分析

层间隔震结构在近场脉冲型强震作用下,隔震层易发生过大变形,导致隔震层上部结构倾覆失稳.提出隔震层限位保护系统,进行软碰撞限位.采用Kelvin碰撞模型建立限位保护系统的力学模型与带限位层间隔震的力学模型,推导带限位层间隔震的动力方程.对比分析有、无限位保护系统的层间隔震结构的动力响应,分析限位弹簧的不同预留距离、不同限位刚度对隔震层最大变形和层间弹塑性位移的影响.探讨带限位的层间隔震结构在超越预估强烈地震时的碰撞反应.结果表明:隔震层限位保护系统不影响层间隔震结构在多遇地震下的减震效果,且能有效限制隔震层在强烈地震下的最大变形,避免隔震支座破坏而导致上部结构倾覆失稳;限位弹簧的不同预留距离、不同限位刚度对隔震层最大变形与隔震结构层间弹塑性位移产生很大影响;在超越预估的强烈地震作用下,限位保护系统亦能限制了隔震层最大变形,使隔震结构破坏模式由隔震层瞬间破坏转变为隔震结构塑性破坏.     

甘肃河西某中学教学楼隔震设计

结合实际工程设计项目,分析甘肃省河西某中学教学楼的隔震设计,该项目采用基础隔震设计,分析隔震和非隔震2种结构模式下建筑结构动力特性差异。对结构隔震分析,采用房屋建筑结构分析与设计软件（ETABS,Extended 3D Analysis of Building Systems）建立弹性和弹塑性模型,分析有隔震层和无隔震层结构的水平地震响应,获得隔震设计减震系数,并使用盈建科软件（YJK,Ying Jian Ke Building Software）进行结构设计。结果表明,结构基础顶面设置橡胶隔震支座设计,延长结构自振周期,降低层间剪力和层间位移角;隔震模型主要通过隔震支座来耗散地震能量,使主体结构在小震状态下是完全弹性的,在中震状态下大部分构件是弹性的。只有顶部的个别梁柱节点在梁端有塑性铰,隔震结构具有良好的耗能效果,结构构件断面减小,大幅降低建造成本,获得良好社会效益。     

支座失效下基础隔震结构的损伤路径识别

为研究基础隔震结构的隔震支座意外失效后,剩余结构在三维地震动作用下构件的损伤指数和结构的损伤路径变化,利用三维整体结构弹塑性分析与抗震性能评估软件Perform-3D对隔震结构进行分析.通过对支座未失效和支座失效时的隔震结构的构件损伤进行损伤指标评价,比较构件损伤指标的大小以此来确定结构损伤路径的分布及变化规律.对一个6层的基础隔震结构进行分析,结果表明,角部隔震支座的失效会引起构件的损伤指标的剧烈变化,使得隔震结构支座失效位置上部构件的破坏路径成为主要的损伤路径.     

框架结构隔震技术的应用及其经济性分析

文章以某栋框架结构为例,采用大型有限元分析软件SAP2000分别对其建立传统抗震结构、普通叠层橡胶支座隔震结构和铅芯橡胶支座隔震结构模型,通过在罕遇地震作用下对结构进行动力时程分析,得出3种结构的楼层加速度、楼层剪力和层间位移反应,并进行对比分析.结果表明,该框架结构在应用铅芯橡胶隔震支座时隔震设计效果明显,采用铅芯橡胶支座结构具有明显的社会效益和经济效益.     

基于SMA复合橡胶支座的桥梁隔震

针对结构减震、隔震问题,提出了一种基于SMA复合橡胶支座的智能隔震系统,应用SMA复合橡胶支座对一受代表3种场地频率地震波激励的多跨简支桥的标准跨桥梁进行了时程分析,并与应用普通橡胶支座的桥梁进行了减震、隔震效果的比较．结果表明,应用SMA复合橡胶支座隔震,不仅能取得更为显著的减震、隔震效果,而且能使地震后隔震桥梁的梁体得以复位,从而验证了SMA复合橡胶支座在桥梁隔震中的有效性、智能性和自恢复能力．     

高层隔震结构的非线性时程分析

采用有限元软件,对某高层隔震结构进行了动力弹塑性时程分析,上部结构采用弹塑性质点系模型,隔震层考虑每个橡胶支座的水平和竖向的非线性动力特性,计算出了隔震结构在不同设防烈度下的位移、加速度、层间剪力等地震反应,并总结出了一些有益的规律。     

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。     

巨型框架结构的静力弹塑性分析研究

针对以钢骨混凝土桁架为主框架梁的角筒式巨型框架结构的具体特点,通过静力弹塑性分析及与振动台试验结果的对比,主要对巨型框架结构的静力弹塑性分析中模型的建立、不同水平加载方式的影响、巨型框架结构的出铰次序和位置、结构侧移、主要杆件内力及谱分析进行了探讨和研究．结论表明,巨型框架结构的整体抗震性能较普通框剪结构有较大提高;杆系模型静力弹塑性分析可较好地模拟出巨型框架结构中塑性铰出现的次序和位置、结构主要杆件内力以及基底剪力与控制点位移的相互关系;应注意加强桁架层上下层的抗剪延性措施．     

江南大学体育馆网壳结构静动力特性分析

大跨度钢屋盖结构在大型公共建筑中应用较普遍,且该结构对变形的要求较为严格.为分析江南大学体育馆网壳结构施工结束后的静力变形和动力特性,采用大型有限元程序建立了该屋盖网壳结构的三维有限元模型,分别对网壳结构在自重和预应力张拉弦的张拉荷载作用、温度变温作用下的静力变形进行分析.结果表明:采用橡胶垫板支座的网壳结构杆件受力分布均匀,弦杆内力均位于屈服极限之内;张拉弦施工对屋顶变形的影响较大,而变温作用对屋盖变形影响不大.另外,分别对该屋盖结构在橡胶垫板支座和固定支座约束下的结构动力学特性分析表明,结构的前三阶模态为水平和转动刚体模态,这种模态减小了结构因振动而产生的杆件变形,对结构受力有利.     

基础隔震结构多维及平-扭耦联地震反应分析

文章采用建筑结构的空间协同模型动力分析方法,增加了铅芯叠层钢板橡胶垫的弹塑性本构关系,改进后的程序能够计算橡胶垫隔震结构在舣向地震波作用下的弹塑性动力时程反应.为了反应橡胶挚隔震层与上部混凝土结构阻尼比不同的特点,采用适用于隔震结构动力方程的逐步积分公式.分析结果表明,在隔震结构设计中采用该办法能较全面、准确地反映隔震结构的地震反应性能,为隔震结构设计提供了可靠依据.     

考虑不均匀沉降的大跨网架结构地震反应分析

针对不均匀沉降对大跨网架结构地震反应的不利影响,提出在柱顶设置不同隔震支座以减小不均匀沉降下结构的地震反应.建立大跨网架结构数值模型,进行模态分析,对比其动力特性.耦合不均匀沉降与地震作用,数值分析得到未发生不均匀沉降和发生不均匀沉降的三种结构在水平地震和竖向地震作用下的动力反应.结果表明,不均匀沉降导致结构发生内力重分布,使不同类型的杆件有大小不同的附加应力;不均匀沉降增大了网架结构的地震反应,也降低了隔震效果;三维隔震支座的竖向刚度较小,能够适应不均匀沉降带来的竖向变形,且对竖向地震作用的隔震效果显著,在发生不均匀沉降时仍具有一定隔震效果,而水平隔震支座则没有.     

多层框架结构基础隔震有限元分析

以一幢8层框架结构的隔震建筑和传统抗震设计建筑的抗震效果进行分析对比,应用ABUQUS软件建立框架计算模型,分别采用普通叠层橡胶支座(RB)和铅芯橡胶支座(LRB)作为隔震装置的基础隔震2种隔震抗震方案,对其框架结构模型的底部输入E-l centro形地震波.分析结果表明,RB方案与LRB方案的抗震效果均优于传统方案,且RB方案抗震效果略好于LRB方案.     

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.     

山区公路桥梁高性能板式减震橡胶支座振动台试验

为探究高性能板式减震橡胶支座对山区常见不等墩高中小跨径连续梁桥的隔震效果,对一座采用该类隔震支座隔震的、桥墩刚度不等的两跨连续梁桥简化模型进行了纵桥向振动台试验.采用多烈度多设防水准的人工波、Northridge地震波作为激励,分析各类地震下隔震模型的支座变形表现及结构关键位置响应的变化规律.试验结果表明该类支座的隔震效果可使主梁加速度相比台面减少达58%,且其翘曲滚动变形足以适应结构在9度E2地震作用下的墩梁相对位移,震后还可回复,无残余位移,可以用于此类山区公路桥的隔震.     

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.