超高层建筑施工塔吊的动力特性和地震响应规律研究

由于施工塔吊的广泛性和周转使用期限为20年甚至更长,致险地震发生概率也会相应增加。为了研究超高层建筑施工塔吊抗震性能,通过对某实际工程中的动臂式塔吊进行了现场监测并获取其实测自振频率,同时以此为依据对塔吊有限元模型进行有效修正。在此基础上,为了探究超高层建筑在施工过程中塔吊的地震响应规律,分析地震作用下超高层建筑与塔吊的耦合效应,结果表明,超高层建筑—塔吊模型存在多个共振区域,滤波后的时程分析进一步验证该结论。在超高层建筑施工过程中,塔吊爬升过程中有两次地震响应放大现象,需要重视其抗震性能的动态变化。探讨塔吊的动力特性随施工过程的动态发展规律和破坏效应,发现塔吊的应力热区集中在塔身的顶部和起重臂根部,在大震下易出现相应位置的弯折破坏。     

GPS测量系统和全站仪对在建超高层建筑动力特性的识别

超高层建筑在施工过程中,随着施工高度的逐渐增加,在风荷载、温差和塔吊动荷载的作用下主体结构在施工期的水平位移和结构动力特性会不断发生变化。为了识别超高层建筑在施工过程中,其结构水平位移和结构的动力特性变化情况,应用GPS定位测量系统结合全自动测量机器人——全站仪,实测得到结构在施工期间在两主轴方向的位移时程。并且将GPS数据经过经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)和希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform, HHT)后,再把瞬时频率与施工期间塔楼自振频率接近的部分固有模态函数分量进行叠加,得到结构在施工期间的动位移时程,然后再将经验模态分解后的GPS和全站仪测试数据进行功率谱密度(power spectrum density, PSD)分析,从而得到结构的自振频率。从而识别超高层建筑在施工过程中的结构动力特性,分析结果对超高层建筑施工安全评估具有较大帮助。     

浅谈超高层建筑地震反应观测及研究

随着社会经济的发展,城市人口的增加,土地资源的紧张,全世界掀起了高层建筑建造的高潮,可以使人口集中、节约土地的超高层建筑被越来越多地投入建造和使用。然而这类建筑结构的层高较高,平立面布置较复杂,缺乏实际震害经验,抗震设计没有充分依据,因此,较之普通的规则结构在地震下的破坏情况更复杂。该文主要从研究超高层建筑结构在地震力作用下的响应情况,并对该类建筑的抗震性能的研究方法进行了简要的总结综述。     

非一致地震激励下大跨斜拉桥的地震反应

为了研究非一致地震激励下大跨斜拉桥的地震响应规律,利用大型通用有限元分析软件ANSYS10.0建立该桥的动力计算模型,然后应用动力时程方法分析其地震反应,探讨波传播效应对非一致地震激励下大跨度双塔斜拉桥地震反应的影响规律.研究表明,对大跨度斜拉桥而言,一致地震激励不能控制其抗震设计,要对大跨度斜拉桥的地震反应进行准确分析,场地条件及行波效应必须予以考虑.     

基于ANSYS的管线抗震支架抗震特性研究

建筑机电工程管线抗震支架结构是一种建筑非结构构件。针对抗震支吊架可在地震中对建筑机电工程设施给予有效保护,从而大大降低震后二次灾害的破坏,运用多自由度体系振动模型进行仿真分析。选择DN系列管道与普通单管对夹式管箍侧向抗震支架为原型建立三维模型,在多自由度体系振动分析的基础上,研究管线系统的振动特性;运用振型分解反应谱法进行仿真分析,从而提取出在不同工况下管线系统的模态云图与地震位移响应云图;仿真结果表明:单管DN100在对夹式管箍侧向抗震支吊架的约束下,可以有效缓减地震位移响应,方法为非结构构件抗震系统的设计提供了理论依据,同时也为判断地震作用下建筑非结构构件累积损伤提供参考。     

远场大震对深厚覆盖土层地基上超高层建筑物的影响分析

建造在深厚覆盖土层上的超高层建筑往往受到远场大震的影响较大。为了探讨这一现象产生的原因,从远场地震记录特征及超高层建筑自身的动力特性进行了分析。通过汶川地震时西安远场记录,结合西安地区的地质构造情况,分析远场地震动特征,并对一幢超高层建筑进行远场地震反应分析,研究远场大震对这类长周期建筑物的影响。通过对地震记录的频谱分析可知:①远场地震具有相对较小的加速度峰值、超长的持时以及丰富的长周期成分;②远场地震动的卓越频率小于El Centro记录,远场地震动优势频率段远小于El Centro记录。通过时程分析可知:在地震动峰值相似的情况下,远场地震对超高层建筑的动力响应远大于El Centro记录。深厚覆盖土层上超高层建筑自振周期较长,易与远场大震的长周期成分接近而发生共振,其响应与一般地震不同,进行抗震设计时,应对遭遇远场地震的情况予以重视。     

钢管混凝土柱与钢梁单边高强螺栓端板连接框架拟动力试验

为了研究地震作用下半刚性钢管混凝土框架结构的动力性能与破坏机理,进行了两榀钢管混凝土柱与钢梁单边高强螺栓端板连接框架的拟动力试验,以El Centro波作为拟动力试验的激励输入,获得不同地震加速度峰值下结构的动力响应和破坏模式.分析了在地震作用下组合框架的滞回曲线、动力放大系数、阻尼比、刚度退化规律和耗能能力等抗震性能指标,研究了结构在不同地震波阶段的位移时程曲线和加速度时程曲线等动力响应,比较了柱截面形式和端板类型对组合框架结构抗震性能的影响.试验结果表明,在柱截面宽度和含钢率相同条件下,采用单边高强螺栓端板连接,方钢管混凝土框架的刚度大于圆钢管混凝土框架,但其延性系数小于圆钢管混凝土框架;该类型半刚性组合框架具有良好的抗震性能,连接可靠,可以在实际工程中推广和应用.     

核电低压缸及凝汽器的地震响应分析

以建筑抗震设计规范标准为依据,采用有限元法对某核电低压缸及凝汽器结构的地震响应进行了分析,通过地震时程分析法和反应谱分析法得到低压缸及凝汽器在水平和竖向方向地震荷载作用下的位移响应特征.结果表明,该低压缸及凝汽器结构的地震响应呈现出板结构的振型特征,其抗震性能优于一般的建筑结构.     

基于超高层建筑暖通空调系统设计分析

暖通空调作为建筑施工的重要组成部分,其系统设计和施工质量跟超高层建筑质量和高品质环境要求息息相关.基于超高层建筑暖通系统设计起步时间较晚,其设计过程还存在许多探讨之处,本文以湖南星城光塔项目为例,阐释超高层建筑暖通空调系统设计原则及超高层建筑特点,简述超高层建筑暖通施工中存在的问题,并且结合施工现状提供可行性改进措施.     

多年冻土区桥梁抗震研究进展

本项研究从冻土场地效应、冻土对桥梁地震响应的影响、冻土与桥梁结构相互作用3个方面总结了冻土区桥梁抗震的多年研究现状,旨在推动多年冻土区桥梁抗震理论的发展.结果表明:冻土场地地震效应显著,目前多年冻土区桥梁抗震设计中未充分考虑冻土场地效应的影响,且缺乏相应的抗震规范依据.大量数值分析结果显示,季节与多年冻土层均对桥梁地震响应产生显著影响,而目前多年冻土区桥梁结构-冻土体系的耗能机制及破坏特征的研究不充分,仍需大量震害调查和试验研究.对于多年冻土区桥梁工程广泛采用的桩基础形式,冻土层的存在使得地震作用下桩-冻土相互作用机理复杂化,桩-冻土相互作用理论计算模型有待完善.桥梁抗震分析中未充分考虑冻土水热效应的影响(冻土随温度和含水量等水热特性变化引起的力学性能的改变).上述问题都是今后多年冻土区桥梁抗震研究需重点关注的方向.     

沉降监测技术在超高层建筑施工中的应用

城市建设的加快,超高层建筑在城市建设中不断涌现。由于建筑物所处的地理位置和外在条件,对基础和结构有着不同的设计要求。在超高层建筑物施工过程中应用沉降观测加强过程监控,指导合理的施工工序,预防在施工过程中出现不均匀沉降,及时反馈信息为勘察设计施工部门提供详尽的一手资料,避免因沉降原因造成建筑物主体结构的破坏或产生影响结构使用功能的裂缝,造成巨大的经济损失。根据笔者在超高层建筑施工过程中沉降观测的应用,在此对超高层建筑施工过程中沉降观测工作浅谈之见,重点探讨了沉降监测精度、周期、施测及内业成果整理。     

带箱形转换层高层建筑结构的抗震性能研究

进行了带箱形转换层高层建筑结构模型的地震模拟振动台试验.采用微粒混凝土制作1/10比例的结构模型,得到结构在地震作用下的动力特性以及加速度、位移等地震响应,研究了模型结构的受力机理和破坏模式.在试验研究的基础上,采用有限元分析程序对原型结构进行抗震分析,理论分析与试验结果吻合较好.研究表明,该结构体系总体抗震性能良好,大震作用下仍具有较好的工作性能,能满足我国抗震设计规范的要求.     

基于性能化设计的超高层钢筋混凝土结构弹塑性时程分析

结构抗震性能化设计已在我国"超限高层建筑工程"的抗震设计中得到广泛应用,其中弹塑性时程分析方法是实现抗震性能化设计的主要途径.结合工程实例,利用PERFORM-3D软件建立了某超高层钢筋混凝土结构的弹塑性模型.基于ATC-40,FEMA-356规范,结合我国规范定义的性能目标,对关键构件和耗能构件的抗震性能进行了评估,得到整体结构响应、构件的变形及结构能量耗散情况,可用于研究按我国现行规范设计的超高层混凝土结构在罕遇地震作用下的受力特点.     

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。     

钢筋混凝土框架结构地震失效模式的搜索与改善

为了改善钢筋混凝土框架结构的抗震性能,利用OpenSees软件建立了一个十层三跨的钢筋混凝土框架纤维模型.首先,对比分析了现浇楼板效应对结构抗震性能的影响.结果表明,现浇楼板的存在可增大柱的转动,减小梁的转动,削弱设计时强柱弱梁的效果,从而改变了梁与柱达到屈服状态和极限状态的先后顺序.然后,根据结构失效准则,利用Pushover方法搜索出结构地震失效模式.最后,采用3种不同的改善方案对结构进行重新设计,通过加强局部构件来改善结构地震失效模式.研究分析表明,改善结构的不同部位能提高结构的弹塑性刚度和延性,改变地震失效模式,提高抗震性能.结构地震失效模式的搜索与改善能有效揭示建筑结构地震弹塑性发展和破坏倒塌规律,为建立结构整体抗震能力分析理论提供依据.     

考虑行波效应大跨度连续梁桥地震响应分析

为解决大跨度桥梁结构的抗震性能问题,以六库怒江大桥为研究背景,采用MIDAS/CIVIL有限元软件,建立三跨混凝土连续梁桥有限元模型,在考虑地震动的行波效应情况下,对大跨度连续梁桥进行地震反应分析,得出相应桥梁结构的地震响应,并对其结果进行对比分析.结果表明:在采用不同的视波速情况下,大跨度桥梁结构的地震响应存在着很大的不同,当地震动的视波速相对越小,结构的响应的延迟现象就越明显,伴随着视波速的增加,延迟效应逐渐好转,桥梁结构的内力和位移随着视波速大致规律是先减小后增大,最后趋于平缓.     

考虑主体结构的上海中心大厦幕墙地震响应分析

摘要： 在综合考虑上海中心大厦主体结构与其幕墙结构之间相互影响的基础上,建立了大厦工程的全尺度有限元模型,分析了大厦的低阶模态,并分析了多遇地震工况和罕遇地震工况条件下幕墙加速度放大系数、幕墙层间位移角和幕墙支撑结构应力的分布情况.结果表明,大厦幕墙结构具有较好的抗震性能,符合抗震设防目标.
关键词： 幕墙; 主体结构; 超高层建筑; 抗震性能
中图分类号： TU 311文献标志码： A     

框架-核心筒超限高层结构的抗震性能评估

以结构整体地震响应、材料应变、主要受力构件变形作为抗震性能评估指标,从结构整体和局部的地震响应层面上,综合考察结构的抗震性能.以某体型不规则、高度超限的框架-核心筒超高层结构为研究对象,利用Perform3D非线性软件对该结构进行非线性动力时程分析.分析结果表明:结构整体变形满足规范要求;各主要受力构件变形性能处于基本完好状态,仅位于结构平面缩进处的剪力墙和框架梁发生较大弹塑性变形,但其平均变形仍处于基本完好状态.基于结构整体与局部构件抗震性能评估可知,该框架-核心筒超高层结构满足抗震性能指标要求.     

明代石拱桥永昌桥的动力特性及其抗震性能分析

为研究明代三孔石拱桥的抗震性能，建立永昌桥的三维有限元模型，并分析其动力特性、振型分解反应谱和地震时程，得出固有频率、模态振型、地震作用效应、地震位移，以及地震应力响应.结果表明：三孔石拱桥的第3阶扭转振型频率与前两阶平动振型频率相差不大；在抗震设防烈度为7度、E1和E2地震作用下，三孔石拱桥受力最危险的是雁翅桥台与次孔拱券交接处、分水尖与次孔拱券交接处，其他拱脚、拱券和拱顶桥面也易发生拉裂破坏.     

扭转效应对叠合板式L型剪力墙抗震性能的影响

为了验证在地震作用下扭转效应对L型叠合板式剪力墙结构的抗震性能的影响,结合试验测试数据,采用非线性有限元软件ABAQUS进行弹塑性分析。对L型叠合板式剪力墙模型在正常地震作用(存在扭转效应)和有限元软件强制取消扭转效应下的抗震性能进行仿真数值模拟。通过对4组墙板模型在弹塑性阶段的承载力、刚度退化及延性的对比分析发现,扭转效应对剪力墙结构的影响主要体现在结构的承载力上,对结构构件的延性影响不明显,同时与全现浇墙板相比较,扭转效应对叠合墙板的墙板破坏顺序明显不同;全现浇墙板与叠合墙板的区别主要体现在延性上,两者之间相差约10%。