细长钢筋混凝土柱在地震荷载作用下的P-Δ效应

基于分层截面方法,对细长钢筋混凝土柱的P-Δ效应进行了研究。为了对钢筋混凝土柱的周期性行为进行有效分析(这种周期性行为可以根据外加轴向力的大小表现出荷载-位移关系曲线的改变),采用了分层截面方法,并且还采用程序在钢筋的应力-应变关系曲线中考虑了粘结滑移作用[Kwak HG,Kim JK.Implementation of bond-slipeffect in analyses of RC frames under cyclic loadsusing layered section method.Engineering Struc-tures2006,28(12):1715-27]。为了检验这种方法的有效性,以及确定在钢筋混凝土细长柱的综合反应中各种作用的重要性,采用了非线性动力分析方法对60组水平和竖向地震作用下位于常用范围内的长细和稳定度参数的构件进行分析。基于得到的大量分析结果,评估了轴向力、P-Δ效应和竖向地震力对结构反应的影响以及它们的相应贡献。此外,通过与精确的非线性动力分析中得到的结果相比较,评估了在钢筋混凝土结构的抗震设计中采用能力需求曲线的适用性。     

规范方法与考虑P-Δ、P-δ效应的钢框架分析法的比较

介绍了钢结构规范提到的一阶、二阶分析法和考虑P-Δ、P-δ效应的分析法,并对公式中取值有区别且对计算结果影响较大的参数进行了解释。通过算例的分析,对三种分析法进行了定量的比较。对框架的分析比较表明:纯框架如用规范规定的二阶方法设计,将无需计算稳定性,由强度控制;用既考虑P-δ效应又考虑P-Δ效应的二阶分析法设计时,稳定计算结果偏于安全。     

结构设计中如何全面考虑P-Δ效应

从P-Δ效应的定义入手,分析了几何刚度和线性屈曲分析的力学概念,指出这几个概念之间存在本质的联系,同时分析了建筑结构中P-Δ贡献与P-δ贡献。在介绍一阶方法、二阶方法和直接法三种方法之后,指出国内外通常考虑P-Δ效应的二阶方法是:1)在结构分析中考虑P-Δ贡献;2)在构件设计中考虑P-δ贡献。结合ETABS2013软件,提出了具体的实现方法,特别是提出建议采用线性屈曲因子作为刚重比控制条件的度量指标,可以统一和简化对刚重比的计算,还介绍了AISC针对P-Δ效应计算的基准测试问题。     

P-Δ效应对高层高耸结构地震反应影响的研究

本文通过 5种结构的深入研究 ,找出了P Δ效应对结构动力反应的影响规律 ,并在此基础上提出了P Δ效应对结构弹性动力反应及一般钢筋混凝土结构的弹塑性动力反应的影响未必总是不利 ,且影响很小 ,一般远小于 10 % ,可以不予考虑。但对顶部质量、刚度剧收的高耸结构 (如电视塔、烟囱、高塔 建筑联合系统等 )弹塑性地震反应的影响不容忽视 ,主要表现在大震下可能急剧加大高耸结构顶部的鞭梢效应 ,很可能成为高耸结构顶部首先破坏的主要原因 ,文中提出若干看法和建议。     

考虑楼板效应的钢结构罕遇地震反应分析

以10层钢结构为研究对象,在罕遇地震作用下,通过ANSYS有限元数值方法,对纯框架结构及不同支撑结构在考虑楼板作用与不考虑楼板作用的情况下结构的地震响应进行了比较分析,结果表明：同种结构在楼板作用下耗能能力降低,结构的整体刚度增加,自振周期减小,地震反应增强。     

某钢结构气象塔在罕遇地震作用下考虑P-△效应的动力时程分析

运用有限元软件SAP2000对某钢结构气象塔进行了动力特性分析和罕遇地震作用下考虑P-△效应的动力时程分析,得到了该气象塔的时程位移、时程速度和时程加速度响应.分析表明:利用<建筑结构荷载规范>中的经验公式来估计质量和刚度分布不均匀的高耸塔式结构的自振周期误差较大;在罕遇地震作用下,气象塔顶部桅杆的"鞭梢效应"非常明显,中、下塔楼部位存在质量集中和刚度突变,属于薄弱部位,因此建议在桅杆和塔楼处采取必要的耗能减震措施.     

两铰斜梁拱的P-Δ效应计算

对不同情况下两铰斜梁拱的P-Δ效应进行计算并讨论,结果表明:P-Δ效应随构件刚度的增加而降低,随坡度的减小而增大。     

动力P-Δ效应位移增大系数研究

位移增大系数法是弹性状态下考虑P-Δ效应对结构位移放大作用的有效简化分析方法,但地震作用下的P-Δ效应是一个复杂的动力几何非线性及材料非线性问题,目前还没有成熟统一的考虑方法。本文对地震作用下P-Δ效应稳定指标的合理选取进行了讨论,以等效线性化法为理论基础提出了改进的P-Δ效应位移增大系数公式。作为验证,选取单墩体系进行了大量的参数分析工作,统计分析得到了动力P-Δ效应对结构位移反应的影响规律。研究表明,桥梁稳定指标的选取应与桥墩所处的反应阶段相适合,弹性反应阶段与弹塑性反应阶段应选取不同的稳定指标;提出的理论公式与有限元参数分析结果比较吻合,利用等效线性化方法可以合理地进行P-Δ效应分析,所提公式可为规范的进一步修订提供参考。     

长周期超高层钢筋混凝土建筑P-Δ效应分析与稳定设计

应用解析解和能量法讨论了等截面均质悬臂杆模型以及基于顶点位移等效原理的等效刚重比的理论缺陷和不确定性,明确指出带P-Δ杆或P-Δ柱的力学模型是对结构进行P-Δ效应数值分析的最理想模型。按我国规范,提出按小震和大震二阶段进行稳定设计的学术观点。建议在基于承载力的小震设计中,将使用有限元法得到的屈曲因子直接作为判别结构整体稳定性的设计指标,使用"直接法"确定放大的位移和弯矩。在基于变形的大震设计中,同时考虑材料非线性和构件几何非线性,计算塑性(广义)变形,评估结构的抗震性能目标。     

高层钢框架结构考虑P-Δ效应的弹性层间有害位移的简化计算

高层钢框架结构在水平荷载作用下,层间位移包含有害位移和无害位移两部分.在结构侧移的传统计算中,通常忽略P-Δ效应的影响;在二阶侧移计算中,也未从有害位移的角度进一步分析,这对较柔的高层钢框架结构来说会造成较大的误差.因此,针对这一问题,提出了高层钢框架结构考虑P-Δ效应影响的弹性层间有害位移的简化计算方法.通过采用简化...     

考虑P -Δ效应的结构响应函数简化求解方法

P-Δ效应是引起结构在强烈地震下倒塌的重要原因之一。由于几何非线性和材料非线性的共同作用,结构的骨架曲线会出现负刚度。为了快速求解地震作用下结构的响应函数,推导了相似弹塑性系统在同一地震波形激励下,结构的屈服水平系数与地震强度成正比的规律。基于这一规律,建立了等效单自由度体系屈服水平系数与延性系数之间的关系,即ημ曲线,提出了求解推覆曲线上每个点所对应地震强度的简化方法,从而快速建立结构的响应曲线。选择了20条实际地震动对一个六层钢框架结构进行分析,得到其16%、50%、84%分位值的顶点位移角响应曲线,并和增量动力分析对比,结果显示所提方法在响应全过程(从弹性、塑性到倒塌)都具有较高精度。     

抗弯钢框架P-Δ效应稳定系数的应用

为分析抗弯钢框架中的P-Δ效应,提出2个稳定系数。在弹性阶段,弹性稳定系数θme是框架的基本周期、振型的函数。在塑性阶段,非弹性稳定系数θmi仍与基本周期、振型有关,通过回归分析得到。结果表明:使用这两个稳定系数,可精确模拟考虑P-Δ效应的钢框架荷载-位移曲线,包括:初始刚度、强度、后屈服刚度等。以22个抗弯框架为例,验证稳定系数的正确性。     

罕遇地震作用下结构动力弹塑性分析的探讨

对某具体项目进行了罕遇地震下的弹塑性时程分析计算,依据得出的结果,对结构在罕遇地震下的抗震性能进行了评估,论证了结构实现大震不倒抗震设防性能目标的方法,以供参考。     

考虑设计基准期的地震作用

指出以概率理论为基础的概率极限状态设计方法已成为国内外主要的结构设计方法,以可靠度理论为基础,通过引入设计基准期,对地震作用进行相应的修正,从而使得结构在地震作用下的计算也建立在概率论的基础之上。     

高层组合框架P-Δ效应的差分计算

高层组合框架在进行侧移计算时,由于其柱截面尺寸较小,应考虑其几何非线性的P—△效应的计算。本文提出了差分方法的简化方法,并与微分方法计算过程和结果进行了比较,结果说明该方法计算简捷明了,满足精度要求。     

考虑重力条件下高薄壁桥墩弹性稳定性分析

基于乌曼斯基的闭口截面薄壁杆件约束扭转理论,利用功能原理,导出闭口薄壁杆件约束扭转应变能公式．根据最小势能原理,用瑞利—里兹法对闭口薄壁桥墩稳定性进行分析,导出了考虑自重条件下桥墩的稳定计算公式．该法概念明确、简便易行,可供工程设计者参考、使用．     

某轻轨桥梁地震性能分析

结合轻轨桥梁实例,建立了空间有限元仿真模型,对其进行了相应的动力反应谱分析,验算了其在多遇和罕遇地震作用下的抗震性能,结果表明该处桥墩在多遇地震作用下满足规范设计要求,在罕遇地震作用下,顺桥向可能发生损伤,分析结果可为该桥的设计提供指导。     

几何非线性对高桥墩位移的影响

由于轴向力的作用，高桥墩在侧向力作用下发生较大的水平位移后，还会使结构产生附加弯矩和附加位移。介绍了计算高桥墩位移常用的能量法等近似算法。     

地震作用下钢筋混凝土桥墩的静力弹塑性分析

通过对一试验模型桥墩加固后进行地震荷载模拟加载,建立桥墩的有限元模型,比较钢筋混凝土桥墩模型试验结果和静力弹塑性结果,进而对静力弹塑性分析结果、m法分析结果与试验结果进行对比,找出其中的差异所在,为钢筋混凝土桥墩的抗震分析与设计提供参考依据。     

竖向地震作用对不同桥墩形式的连续刚构桥地震反应影响的数值模拟研究

以涪江三桥设计为工程背景,采用动态时程分析方法对三种不同桥墩形式的大跨度连续刚构桥进行了El-Centro地震输入波作用下的地震反应分析。采用两种不同的竖向地震工况进行数值模拟,并分别从主梁位移反应、主梁内力反应以及主墩位移、内力反应四个方面进行分析比较竖向地震作用对大跨度连续刚构桥地震反应的影响,结果表明,竖向地震作用对结构影响较大,抗震分析时不能忽视竖向地震作用。