结构动力时程分析的地震动选择方法研究

进行结构动力时程分析时,合理地选择地震动一直是工程中的难点问题.为此,通过改进现有的和声搜索法进行地震动的选取,针对依据我国现规范设计的两榀不同周期的预应力混凝土(PC)框架结构进行了动力时程分析,并与周期点法、双频段法和面积法的计算结果进行对比.分析表明:多遇地震作用下,周期点法和改进的和声搜索法的结构响应参数的离散性更小,其变异系数在10%左右,且与振型分解反应谱法得到的底部剪力相比,双频段法和改进的和声搜索法得到的计算结果更加符合规范设计水准;罕遇地震作用下,面积法和改进的和声搜索法的结构响应参数的离散性更小,其变异系数在15%左右,周期点法计算结果离散性最大;周期点法只适用于弹性时程分析的地震动选择过程,改进的和声搜索法无论是对弹性时程分析还是弹塑性时程分析都适用,且满足规范设计水准和工程需求.     

基于ETABS结构分析软件的框架结构基础隔震分析

基于ETABS有限元分析程序,对某一框架结构进行了非隔震结构与基础隔震动响应分析研究。通过对框架结构固有特性进行分析比较,得出隔震结构能大大延长建筑结构的固有周期,降低固有频率,从而避开场地的特征周期和特征频率;分别采用反应谱分析、时程分析和能量分析三种方法对框架结构的动力特性进行分析比较,得出隔震结构的地震动响应与传统抗震结构相比有所降低,表明隔震结构起到了隔离地震的作用。     

铅芯橡胶基础隔震结构在多向地震作用下的分析与研究

本文分别建立了传统结构与隔震结构的三维有限元模型,通过对这两种结构进行动力特性分析和考虑单向、双向、三向地震作用下的动力时程分析,研究多向地震作用对框架结构的影响。研究分析表明：对于水平隔震,在三向坚硬场地波的作用下,结构的反应增大;对于竖向隔震,隔震结构比传统结构的地震响应都要大,且在双向与三向地震动时,结构的层间剪力和底层柱轴力有较大的影响。因此,在进行铅芯橡胶基础隔震设计时,要考虑结构多向地震作用,尤其是竖向地震作用对结构的影响。     

隔震结构-设备耦合体系的楼面反应谱影响因素分析

建立隔震结构-设备耦合体系的SIMULINK动力分析模型,选取2栋实际的隔震结构和多条地震动,对隔震结构-设备耦合体系进行动力时程分析,求得楼面加速度放大系数的均值谱作为楼面反应谱,并与不考虑耦合效应的隔震结构楼面反应谱进行对比,讨论设备动力特性、隔震结构动力特性、建筑场地和设备所在楼层位置对隔震结构-设备耦合体系楼面反应谱的影响.结果表明:设备质量和阻尼越大,隔震结构-设备的耦合效应越明显,特别当设备与所在楼层的质量比超过1%时,宜考虑设备-结构的耦合作用;隔震结构动力特性、设备动力特性和场地条件均会影响楼面反应谱的谱值和谱形,但设备不同位置对楼面谱的影响很小,可忽略不计.     

近断层速度脉冲型地震动作用基础隔震建筑位移反应分析

以4层、9层和14层3个基础隔震结构为计算模型,选取了3条向前方向性效应速度脉冲及3条滑冲效应速度脉冲地震动记录,并以这些速度脉冲型地震动的弹性反应谱作为目标谱分别合成6条无速度脉冲的地震动时程样本,对比分析了在有、无速度脉冲的地震动激励下基础隔震结构的位移反应.探讨了地震动的速度脉冲对基础隔震结构位移反应的影响,并详细分析了两类不同产生机制的速度脉冲对基础隔震建筑结构地震位移反应的影响差异.研究结果表明,速度脉冲使基础隔震结构位移反应明显增大,对于中低层基础隔震建筑的位移反应滑冲效应速度脉冲的影响更大一些,而向前方向性速度脉冲对高层建筑位移反应影响更大,滑冲效应速度脉冲使得结构底部变形更大,导致结构可能发生底层倒塌破坏.     

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。     

基于演变谱和正交化HHT法的类谐和长周期地震动合成

结合演变谱理论和正交化HHT法的优点,建立了一种能同时反映强度和频率非平稳特性的地震动人工合成方法.选取1999年台湾集集地震中的2条类谐和长周期地震动记录作为原始地震动进行了人工合成,并进行了局部功率谱密度分析和反应谱分析.分析结果表明,本文建立的地震动合成方法能实现对地震动频率非平稳性的模拟,合成的类谐和长周期地震动时程与原始地震动时程在能量时频分布上具有较好的一致性,且弹性反应谱及弹塑性反应谱的拟合精度较高,可供工程结构地震反应分析使用.     

原始记录反应谱特性对时域调整记录分析的影响

时域调整天然记录在时程分析过程中被广泛使用,原始天然记录的选择直接影响采用时域调整记录进行结构时程分析的结果。文章按照记录反应谱与目标谱的差别大小选择3组共60条Ⅱ类场地天然记录,并进行时域调整;采用调整后的各组记录对单自由度体系和多自由度体系进行弹塑性动力时程分析,对比分析了通过各组记录计算得到的位移、加速度、剪力及能量。结果表明,反应谱特性不同的原始记录时域调整后计算得到的位移反应存在差异,考虑位移反应的离散性和记录调整前、后的能量变化,建议选择原始反应谱与目标谱差别小的记录进行调整以作为地震动输入。     

速度脉冲地震动作用下巨-子结构隔震体系的振动台试验研究

设计并制作了巨-子结构抗震体系及隔震体系的钢框架试验模型,选择2组加速度反应谱一致的包含和不含速度脉冲的实际强震动记录和人工合成地震动时程作为输入,分别对巨-子结构抗震体系及隔震体系进行了振动台试验,从试验的角度研究了地震动的速度脉冲特性对巨-子结构抗震体系及隔震体系地震响应的影响规律.结果表明,近断层地震动速度脉冲作...     

基础隔震结构弹塑性位移反应谱及其应用研究

为了得到实用化的基础隔震结构弹塑性位移谱并将其应用于基础隔震结构的抗震设计中,基于不同的场地类别和地震类型,本文选取了1 217条加速度峰值大于10gal的强震记录并将其分为9组,利用数值方法对基础隔震结构的弹塑性位移反应谱进行了求解.通过研究位移反应谱的影响因素,建立了模型化弹塑性位移反应谱,并给出了实用的计算公式及地震动位移峰值.对两个自振周期不同的基础隔震结构进行弹塑性时程分析,分析结果表明,利用该公式可以很好地预测基础隔震结构的隔震层位移.     

某近断层高层建筑采用隔震技术的相关问题研究

以一紧邻断裂带高层建筑为例,进行高层建筑基础隔震技术运用相关问题,特别是竖向地震问题的分析研究.采用连接单元和缝单元并联模拟隔震支座,分析水平地震动作用下结构减震系数和隔震层位移;对比竖向地震动作用下规范规定计算方法、振型分解反应谱法和时程分析法计算所得结构内力.结果表明:结构水平向减震效果良好,隔震层位移控制和支座拉压承载力满足要求,反应谱法和时程分析法计算结果更为合理.     

近场脉冲型地震动下层间隔震的非线性反应与隔震层限位分析

层间隔震的隔震层下部结构类似于抗震体系,其在近场脉冲型地震动下易产生弹塑性变形,且隔震层易发生过大变形,导致其上部结构倾覆失稳倒塌.提出以实际的近场非脉冲型地震为底波,叠加等效脉冲来模拟近场脉冲型地震动.研究在近场脉冲型地震动和常规地震动(远场或近场非脉冲地震动)作用下LRB层间隔震结构的动力反应特性与近场地震动特征参数(脉冲类型、脉冲参与系数、脉冲周期)对隔震结构非线性反应与隔震层最大变形的影响.提出在隔震层增设黏滞阻尼器,形成LRB与黏滞阻尼器相结合的层间混合隔震,对隔震层进行限位保护;并对黏滞阻尼器的参数优化规律进行了分析.结果表明:与常规地震动作用下相比,LRB层间隔震结构在近场脉冲型地震动下的非线性反应与隔震层最大变形均显著增加,近场地震的脉冲类型、脉冲参与系数、脉冲周期及PGV/PGA对LRB层间隔震结构的非线性响应有很大的影响,隔震层变形超越隔震支座容许变形;通过设置参数合适的黏滞阻尼器,层间混合隔震能有效降低非线性反应与隔震层变形,避免隔震支座破坏而导致上部结构倾覆失稳倒塌.     

基于变形和能量双准则的基础隔震结构地震损伤分析

为了研究基础隔震结构在地震动作用下的破坏形式,基于能量平衡原理和抗震非线性软件PERFORM3D对已完成的基础隔震结构模型在近场和远场地震动作用下进行了动力时程分析。以楼层的损伤模型为主,并以变形和能量双准的损伤准则对其进行了损伤分析。研究表明:基础隔震结构的上部结构的损伤往往发生在较低楼层,且以变形损伤为主,能量损伤次之。在不同的地震动作用下,近场脉冲地震动对基础隔震结构的上部结构的损伤最大,其次为非脉冲地震动,远场地震动对基础个隔震结构的损伤则最小。     

基于弹性总输入能的地震波选择方法

针对国家标准抗震设计规范的要求,采用弹塑性时程分析方法对结构进行分析模拟.考虑影响时程分析可靠性的因素,探讨目前地震动选择方案的合理性.基于当前选波方案存在的缺陷,并考虑持时的影响,采用弹性总输入能对选波方案进行补充.理论与模拟分析表明,所提出的选波方案全面地考虑了地震动3个因素影响,而且结构计算结果更合理.     

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.     

基础隔震技术及地震反应分析

概述了建筑结构基础隔震的发展历史,阐述了基础隔震的基本原理、计算模型、动力方程.用MATLAB程序模拟计算一个算例,通过对比分析非隔震结构和隔震结构的时程反应,得到建筑结构基础隔震可以有效降低地震反应的结论,从而达到隔震的目的.     

结构动力弹塑性分析地震波的选取原则

总结分析国内外地震波研究成果,结合中国相关规范,提出地震波选取原则:根据结构动力特性、反应谱曲线初选地震波,对结构进行弹性时程分析;然后对其分析结果依据振型分解反应谱法基底剪力的"下限"要求以及波的离散性筛选地震波,确定动力弹塑性时程分析的地震波;最后对弹塑性分析计算过程及结果进行分析判断,确保分析结果真实可靠.理论分析和具体工程实例表明,利用这一原则选取地震波,概念比较清晰,实施相对简单,有利于在结构动力弹塑性分析过程中迅速选择合适的地震波.     

基础隔震建筑楼层上设备的地震动力反应分析

采用叠层橡胶基础隔震方法,对水平地震作用下叠层橡胶基础隔震建筑楼层上的设备进行地震动力反应时程分析,算例分析结果表明该方法不仅能减小上部结构的地震动力反应,还能有效地减小建筑结构楼层上设备的地震动力反应。     

球形储罐结构地震反应控制研究

为了降低球罐结构的地震响应,对球形储罐进行基础隔震及附加耗能减震控制,建立了无控、隔震、耗能减震条件下球形储罐的有限元模型,并通过模态分析给出自振周期和频率。选择3种不同的地震波输入,进行了基础隔震结构及耗能减震结构地震响应时程分析。结果表明：基础隔震拉长了结构周期,达到了减震的目的,加速度反应降幅在41.4%～76.4%,相对位移反应降幅在50.3%～77.2%;附加的耗能装置的变形耗散了地震动能量,从而减小了结构自身的动力响应,加速度反应降幅在25.2%～77.9%,相对位移反应降幅在71.8%～76.7%;总体看球罐基础隔震结构优于附加耗能结构的减震效果。     

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.