柱端铰型受控摇摆式RC框架节点刚度取值研究

柱端铰型受控摇摆式钢筋混凝土框架(CR-RCFC)是一种新型可恢复功能结构.首先介绍CR-RCFC结构节点构造形式,以及常规框架结构、CR-RCFC结构的ABAQUS有限元模型,并对比振动台试验结果验证CR-RCFC有限元建模的合理性.利用基于站台和地震信息的地震动记录选取方法选取10条地震动曲线,输入到CR-RCFC有限元模型中,模拟不同节点刚度比下结构的自振频率和动力时程响应.最后定义层间位移放大系数α和基底减震系数β,并选取层间位移响应和基底剪力响应作为最优抗侧刚度的控制参数.对CRRCFC结构进行弹塑性时程分析,比较结构在不同地震动作用下的结构层间位移和基底剪力响应,分析节点刚度对层间位移放大系数α和基底减震系数β的影响,求得满足抗震设计要求的节点相对刚度比取值范围.     

层间隔震结构减震机理的数值模拟分析

以振动台试验模型为背景,隔震垫采用铅芯橡胶隔震支座双线性滞回阻尼和粘滞阻尼的粘塑性分析模型,隔震层采用粘塑性分析模型,建立层间隔震结构的动力运动方程.同时,使用有限元分析软件ANSYS对该试验模型进行非线性有限元动力分析,获得层间隔震结构在地震动下的响应.分析结果表明,隔震层位置越低,隔震效果越好.随着隔震层设置位置下移,层间隔震体系在结构动力特性上体现为前两阶模态质量参与系数的比例发生变化.在中间层隔震区域,隔震层上部子结构反应基本上由一阶振型决定,而下部子结构反应却以二阶振型为主.隔震层上部子结构层间位移较稳定,可以近似为平动;下部子结构层间位移呈现抛物线状,且下部结构最大层间位移常出现在下部结构的中间位置.     

大底盘多塔楼结构基础隔震非线性时程分析

针对当前采用比较多的一种结构大底盘多塔楼结构进行分析并提出简化模型,利用有限元方法聚合出其特征矩阵,建立了基础隔震的时程分析计算分析模型,利用MATLAB语言编制了动力计算程序.选择了一幢4塔楼10层,底盘为框架,塔楼为砌体的工程作为数值算例,分别计算这种结构在地震作用下采用隔震和非隔震结构时各个塔楼和各层的位移、加速度、基底剪力等地震响应,将两种情况下的响应进行比较.结果表明该结构采用基础隔震可以显著地降低地震的破坏作用.     

波浪作用下结构的动力响应研究

波浪力是作用在港口工程结构物上的主要荷载之一,由于波浪的特性,结构物在波浪作用下会产生振动、疲劳等危害。利用有限元软件ANSYS模拟墩台结构,计算分析了该结构在波浪荷载作用下的内力、位移和振动等动力响应问题。计算由四个部分组成:重力作用下的结构静力响应、结构模态分析、结构谐响应分析和波浪作用下结构瞬态动力分析。     

风荷载作用下高层建筑结构的随机振动分析

选用Ｄａｖｅｎｐｏｒｔ建议的风荷载谱,以固定界面的模态综合法建立了在风载作用下高层建筑结构振动的有限元方程,在风载作用下给出了计算高层结构的位移、转角、弯矩、侧向力的方法。编制程序对某４０层的建筑进行了具体的响应计算。     

基于不同强震记录的高层结构时程响应比较

为比较在5.12汶川地震和东日本大地震作用下高层结构时程响应的差异,分别从这两次地震记录库中挑选出典型场地地震动加速度记录各3条作为结构输入地震动,采用ANSYS软件建立一88层高层建筑结构三维有限元分析模型进行时程响应分析.结果表明,在东日本大地震强震记录作用下高层结构的位移反应、加速度反应以及基底剪力和弯矩值,均明显大于5.12汶川地震动记录作用的结果.     

基于时程分析法的大跨度海底隧道地震响应研究

以某海底隧道实际工程为背景，采用地下结构地震时程分析方法，基于有限元软件建立了海水-土体-隧道结构相互作用的数值计算模型，开展了复杂地质条件下大跨度海底隧道地震动力响应研究，重点分析了不同加速度峰值地震波作用下海底隧道的位移、变形、加速度和结构内力等响应参数的变化规律。分析结果表明：地震作用下该海底隧道主要发生整体位移，结构变形较小；地震作用对隧道结构侧墙和中隔墙处的弯矩和剪力有明显增大作用，所以在前期设计中时应适当考虑地震动力作用，局部增设抗震措施；随着地震波峰值加速度的增大，海底隧道结构的位移、变形、加速度、内力等动力响应也越大。研究成果可以为大跨度海底隧道工程抗震安全性研究提供参考。     

地震作用下土工格栅加筋土双边坡动力分析

运用动力响应时程分析和应用理论,结合国内首次出现的对称土工格栅加筋土双边坡实体工程,建立三维有限元分析模型,研究对称土工格栅加筋土双边坡的动态特征。分析在地震加速度下的位移大小、变形情况、拐角处填土剪切应力、坡脚处土工格栅的拉力和结构加速度,以及最大变形、位移部位。通过数值模拟分析得到地震加速度为0.3509g下结构的各项响应值均未超过设计极限值,表明该结构在地震加速度下稳定好、抗震性能好。分析结果能为对称土工格栅加筋土双边坡的抗震设计提供一定的参考价值。     

三维复杂高层建筑抗震性能动力时程分析

为了避免抗震设计规范中定性条文的不确定性限制而合理评价复杂型式高层结构整体抗震性能,通过建立大规模三维有限元数值模型和采用Newnuark逐步积分方法求解考虑几何非线性大变形的动力平衡方程,并将时程分析法与振型分解反应谱法进行对比分析.计算分析表明:三组地震波输入计算所得的结构各自底部剪力、平均底部剪力与基底剪重比均满足规范限值要求;从变形和内力结果上看,结构两水平方向侧向刚度差异较明显;时程内两水平向层间位移角平均最大幅值亦满足规范限值要求,但结构型式空间布局变化较大,结构沿高度存在多处刚度转换层,层间位移角发生多处突变;另外,结构局部区域竖向构件侧向转角超出规范线性层间位移角限值,结构局部可能会存在应力集中现象,在工程设计中应予以考虑.     

柱面网壳在地震作用下的失效机理研究

利用非线性有限元动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,研究了单层圆柱面网壳在地震作用下的动力稳定性问题,指出当加速度峰值较小时,网壳的节点位移响应随地震加速度峰值增加呈线性增加,结构的变形主要是弹性变形,随着加速度峰值的加大,位移响应增加速度加快,部分杆件进入塑性,当达某一特征值时,位移响应大幅度增加,此时结构丧失了稳定性,沿结构不同方向输入地震波时,X方向首先发生失稳。     

双塔高层钢结构抗震性能的有限元分析

针对高层建筑结构分析计算中专业设计软件在大震作用下结构弹塑性分析方面存在的缺陷,以北京某双塔高层钢结构为例,运用大型通用有限元软件ANSYS建立了结构三维模型,进行了结构的动力特性和模态分析,并采用振型分解反应谱和弹性/弹塑性时程分析方法,分析了该双塔高层钢结构在地震荷载作用下的结构响应.通过对计算结果的分析可以看出,通用有限元软件能够很好地对高层钢结构的抗震性能进行分析计算;双塔高层钢结构顶部鞭梢效应明显,建议通过减小顶部结构自重并在构造上予以重视加以解决.     

框架-剪力墙结构高层地震问题的数值分析

应用大型有限元ANSYS软件对框剪结构高层进行了地震响应和地震波瞬态分析,通过框剪结构高层在自振及地震波作用下的分析,得到了结构的位移与地震频率的关系,可为框剪结构高层的抗震设计提供参考价值.     

隧道爆破地震波作用下砌体建筑物振动响应分析

为研究隧道爆破地震波作用下砌体建筑物的振动响应,以青岛地铁3号线下穿某砌体建筑物爆破施工为背景,通过现场爆破振动监测和有限元数值模拟,对砌体结构的爆破振动速度和主振频率随楼层的变化规律进行研究。结合数值计算,进一步分析隧道埋深、单段最大装药量,装药结构等不同因素下砌体建筑物的振动响应。分析表明:在隧道爆破地震波作用下砌体结构在垂直方向的振动响应强度明显大于水平方向,并且存在一定的高程放大效应,在爆破施工时应加强对砌体结构顶层的防护;隧道下穿砌体建筑物施工时,爆破地震波的主频率主要集中在10～60 Hz内,建筑物自振频率则大多为3.0～3.5 Hz,该砌体建筑物与爆破地震波较难发生共振;砌体结构动力响应强度随着不耦合系数的增加而逐渐降低,随单段最大装药量增加近似呈线性关系,改变装药结构及控制单段最大装药量是控制爆破振动的有效措施;爆破振动速度对隧道的埋深响应敏感,在数值上出现数量级的变化。通过对多层砌体结构振动响应分析,有利于不断提高与完善现有的爆破技术与减振措施。     

大比例缩尺模型振动台试验及有限元分析

为研究复杂结构的抗震性能,进行了一幢钢框架-支撑结构体系1/20缩尺模型的地震振动台试验,试验测试了模型结构的动力性能和结构地震反应.同时,利用ANSYS软件建立了有限元分析模型,并对试验模型结构进行了动力弹塑性时程分析,就模型的频率、位移反应和应变反应进行了对比,计算结果和试验结果吻合较好,验证了有限元模型的可靠性.     

消能摇摆钢桁架框架结构抗震性能

为研究消能摇摆钢桁架-框架结构的抗震性能,使用OpenSees有限元软件对框架结构、支撑-框架结构、摇摆钢桁架-框架结构、消能摇摆钢桁架-框架结构进行模态分析、静力弹塑性分析和动力弹塑性分析,讨论了4种结构的刚度特征、动力响应及损伤分布.此外,建立4种具有不同柱脚形式和阻尼器类型的对比结构,用以研究柱脚形式和阻尼器类型对于结构抗震性能的影响.研究表明,消能摇摆钢桁架-框架结构具有良好的抗震性能;位移型阻尼器能够提高结构刚度和承载力、减震性能更优越,速度型阻尼器可以降低地震作用;底层框架柱脚采用铰接,可以降低地震作用,并减小底层框架柱的塑性损伤.     

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.     

超高层矩形建筑混凝土结构层间位移角限值分析

研究超高层矩形建筑混凝土结构层间位移角限值。建立超高层矩形建筑混凝土框架结构模型,所有建筑支撑柱均采用矩形截面,通过有限元运算软件ABAQUS对超高层矩形建筑混凝土弹性和弹塑性层进行时程分析,构建ABAQUS有限元模型。分析混凝土结构弹性层间位移角限值,研究混凝土强度等级和建筑层数对层间位移角的影响。依据REER选择法选择部分实际地震数据,将得到的地震数据转换成反应谱,通过程序产生7个人工波。把选择的地震波依次施加至模型,对超高层矩形建筑混凝土进行弹塑性动力时程分析。对15个超高层矩形建筑混凝土结构模型在7个地震波作用下不同性能水平极限状态的层间位移角限值进行记录,获取大多数数据的下限值,将其看作相应性能水平下混凝土结构层间位移角限值。实验结果表明:结构层数对开裂层间位移角的影响大,混凝土强度等级对开裂层间位移角影响小,超高层矩形建筑混凝土弹性层间位移角限值为0.002;完好性能、轻微损坏、轻~中度损坏、中等损坏、不严重损坏水平下结构弹塑层间位移角限值依次是0.004、0.005、0.009、0.012、0.016。     

土-桩-结构相互作用对巨型框架变形特性的影响

针对某巨型框架,采用动力有限元时程分析方法,通过土体自由场反应及运动相互作用计算,以及对地基刚性假定模型及土—桩—结构相互作用模型的变形特性的分析,得出结论：多遇地震下土体具有放大地震波的作用,而罕遇地震下却出现折减现象;考虑相互作用后,结构顶部相对位移减小,但在底部几层却有放大现象。     

Seismic instrumentation of high -rise buildings

An optimal assessment method for the design of accelerograph arrays to monitor the seismic response of high-rise buildings is presented. This method uses a finite element model of the structure based on a simplified multi-degree-of-freedom system model defined using the parameter identification method. The off-diagonal element of the Modal Assurance Criterion (MAC) matrix of mode is taken as the target function in order to facilitate the selection of optimum locations. An example for a high-rise building in Dalian indicates that a minimum of 15 locations provide the optimum sites for monitoring the dynamic response of the selected building in view of economic benefit.