西安火车站东配楼复杂连体结构振动台试验研究

西安火车站改扩建东配楼项目由三个平面不规则的单体建筑通过大跨度桁架进行连接,结构质量与刚度分布差异较大,且平动与扭转振动反应的耦联效应显著。为研究不规则连体结构的抗震性能,选取子结构进行了1∶10缩尺模型振动台试验,分析设防、罕遇及超罕遇地震作用下结构的破坏模式、动力特性以及加速度、位移、内力响应,评价连体结构的抗震性能。结果表明：在8度设防地震作用下,结构的自振频率呈线性退化,单体频率下降约20%。在8度罕遇地震作用下,框架梁端形成塑性铰,小三角区角柱首先进入塑性工作状态,各区频率降低超过了57%,实测层间位移满足现行GB 50010—2010《建筑抗震设计规范》要求。在9度超罕遇地震作用下,叠层桁架由于位移过大导致扭转效应显著,连接支座处发生破坏,但结构并未发生整体倒塌。连体结构的薄弱部位于第2层,小三角区侧向刚度较弱,建议在该区增设支撑或剪力墙。采用柔性连接能有效降低大跨桁架的地震作用,但面外扭转效应显著,受竖向地震作用影响较大。     

巨型钢支撑框筒结构抗震性能分析

某超限高层建筑总高346.7m,高度超限,外立面沿高度逐渐收进后又逐渐外挑,建筑概念独特,采用巨型钢支撑框筒+腰桁架形式。依次对其进行设防烈度为7度、超烈度7.5度以及8度罕遇地震输入,研究整体结构的变形、加速度放大系数、楼层剪重比和抗侧力构件的塑性状态等抗震性能。结果表明,在7度罕遇地震作用下,结构基本处于弹性工作状态,能满足整体结构大震不倒的抗震性能要求;超烈度7.5度罕遇地震下,局部构件出现塑性,表现出一定的延性耗能特征;8度罕遇地震作用下,楼层加速度放大系数减小、楼层剪重比减小、局部支撑构件进入塑性屈服阶段,结构进入良好的屈服耗能状态。     

适量注芯混凝土砌块结构模型振动台试验研究

通过对6层适量注芯混凝土小型空心砌块配筋砌体结构模型进行地震模拟振动台试验,分析结构体系的结构动力特性、加速度放大反应、最大层间位移角等,研究其在抗震设防烈度为7度构造措施条件下的结构抗震性能、屈服机制。试验结果表明：配筋砌体模型结构在地震作用下的整体变形仍以剪切变形为主;在输入不同地震波、不同峰值加速度时,结构横向所能承受的输入峰值加速度的平均值比纵向要高,横向变形大于纵向变形,说明结构纵向抗震能力要强于横向;圈梁、构造柱以及水平拉结筋构成的约束体系作用明显,结构在基本烈度地震作用下抗破坏能力较强,能够满足抗震规范规定的在7度区“大震不倒”的要求;结构在罕遇地震作用下也具有相当的抗震能力。     

法门寺合十舍利塔结构整体模型振动台试验研究

法门寺合十舍利塔为特殊的竖向倒转收进结构,主体结构为倾斜外挑内收的型钢混凝土筒体,沿高度在两处形成拐点,底层为框支转换层,顶部通过型钢混凝土桁架连接形成连体结构。为了研究其抗震性能,对其1/35整体模型进行了模拟地震振动台试验,测试了模型结构的动力特性及其在7度多遇、7度基本、7度罕遇、8度罕遇水准地震作用下的加速度、位移反应等,研究了模型结构的破坏机理和破坏模式,并根据试验结果,分析了原型结构的动力特性及地震反应。试验结果表明：模型结构第1、2、3阶振型频率分别为6.348Hz（平动）、6.836Hz（平动）和14.746Hz（整体扭转）,原型结构对应的前3阶振型周期分别为0.933s、0.866s、0.401s,扭转、平动周期比为0.43;在7度基本及7度罕遇水准地震作用下结构最大层间位移角分别为1/754和1/453,表明原型结构整体抗震性能较好,能够满足中震基本弹性、大震不倒的抗震设防要求。建议采取适当措施缓解4层楼板标高附近筒体墙身的应力集中,并进一步研究结构外挑端部及其上下楼层竖向反应及其与水平反应的耦联性。     

大底盘双塔楼连体结构抗震试验研究

通过对大底盘双塔楼、连体和带转换层高层建筑结构的1/20整体模型模拟振动台试验,测试了模型结构的动力特性、阻尼比及其在设防烈度为7度多遇、基本、罕遇和8度罕遇烈度地震作用下的加速度和位移反应等,研究了模型结构的破坏机理和破坏模式。根据试验结果和相似理论,推导、分析了原型结构的地震反应,并与结构计算分析结果进行了比较,揭示了地震作用下该结构的受力性能和特点。     

柔性连接填充墙框架结构模型振动台试验研究

通过对一典型的框架结构1/8整体模型模拟地震振动台试验,测试了模型结构的动力特性、阻尼比及其在7度多遇、7度基本、7度罕遇、8度罕遇烈度地震作用下的加速度和位移反应等,研究了模型结构的破坏机理和破坏模式,运用有限元分析程序对原型结构进行了地震作用下的时程分析,并与试验数据进行了对比分析。对比结果表明,试验与理论分析结果吻合良好。研究得到:该结构体系在7度多遇烈度至设防烈度地震作用下结构自振频率基本不变,结构基本处于弹性阶段;在7度大震作用下,结构自振频率有所下降,最大层间位移角满足规范的弹塑性变形要求;在8度大震作用下,结构局部出现混凝土开裂和压碎现象,但能维持结构不倒塌的工作状态。综合研究结果表明该结构能满足小震不坏、中震可修、大震不倒的抗震设防要求。     

无筋砌体结构多层住宅振动台试验与抗震性能评估

目前,我国城镇大量砌体结构老旧多层住宅面临抗震加固、功能提升等需求。为研究该类结构的抗震性能,进行一个5层无筋砌体结构模型的模拟地震振动台试验,测试分析了7度多遇地震、设防地震、罕遇地震作用下的裂缝损伤发展状况以及楼层加速度、位移、自振频率、阻尼等变化规律。同时,进行非线性有限元分析,并用基于抗震鉴定标准、基于承载能力、基于位移和延性等不同方法,评估了试验模型对应原型结构的抗震性能。结果表明：试验模型纵向在7度多遇地震、设防地震、罕遇地震作用下分别处于完好、轻微破坏和局部倒塌状态,不满足GB 50023—2009《建筑抗震鉴定标准》中对7度区A类建筑的抗震性能目标要求;罕遇地震作用下无筋砌体结构多发生薄弱层屈服破坏,整体结构延性很差,保证抗震墙面积率或楼层屈服强度系数是实现无筋砌体结构在罕遇地震作用下抗震性能目标的主要技术措施;采用基于位移的抗震性能评估方法可以客观地反映无筋砌体结构抗震性能随高宽比增大而降低的规律。     

预应力混凝土桁架转换层结构的试验研究和设计建议

结合南京新世纪广场工程,进行了一榀110比例带预应力混凝土桁架转换层结构的拟动力试验和低周反复荷载作用下的拟静力试验,对带预应力混凝土桁架转换层结构的弹性地震反应、变形能力、延性系数等抗震耗能以及其破坏机制等进行了研究.文中还较为系统地提出了带预应力混凝土桁架转换层的高层建筑结构设计建议和构造要求,为带预应力混凝土桁架转换层的高层建筑结构的抗震设计和推广应用提供科学参考.     

基于易损性的钢筋混凝土框架结构抗震性能裕度评估

采用性能裕度比作为评估结构抗震性能的指标,该指标通过计算地震易损性中位值与多遇地震、设防地震和罕遇地震强度的比值来评估结构的抗震性能裕度。选择4种考虑不同抗震设防水平的5层3跨钢筋混凝土平面框架结构作为研究对象,通过易损性分析,计算得到结构的性能裕度比。研究结果表明：随着结构抗震设防水平的提高,结构的地震易损性中位值和结构所对应的多遇地震、设防地震和罕遇地震的强度随之增加。然而,由于前者的增加幅度要小于后者的,因此,结构的性能裕度比随其抗震设防水平的提高而降低;在设防地震和罕遇地震作用下,结构具有足够的性能裕度以满足“中震可修”和“大震不倒”的性能要求;抗震设防水平的提高会使结构不满足“小震不坏”的性能要求。     

柱承式群仓结构模型模拟地震振动台试验研究

通过对立筒群仓结构1/16整体模型进行模拟地震振动台试验,测试了模型结构的动力特性及其在7度多遇、7度基本、7度罕遇地震作用下的加速度、位移和侧压力变化等动力反应,研究了模型结构的破坏机理和破坏模式,并根据试验结果和相似理论,推导和分析了原型结构的地震反应。试验及分析结果表明:立筒群仓模型整体抗震性能良好,能够抵抗所在地区7度设防烈度下各水准地震作用。同时对薄弱部位提出了加强措施。     

半刚性框架-屈曲约束钢板剪力墙结构振动台试验研究

为研究半刚性框架-钢板剪力墙结构的抗震性能,进行了1个缩尺比为1/3的单跨4层钢框架-屈曲约束钢板剪力墙的振动台试验。试验采用模拟地震动的方法,选取El Centro波、Taft波和一条人工合成波,分析在7度多遇至9度罕遇共计8个水平地震作用工况下结构的动力特性和动力响应。研究结果表明：在多遇地震作用下,结构无明显塑性变形;罕遇地震作用时,1、3层墙板大部分区格形成拉力带。随着地震激励的增大,结构刚度逐渐退化,9度罕遇地震输入后结构抗侧刚度最大降幅仅为12%;屈曲约束钢板墙作为第一道抗震设防防线,率先进入弹塑性工作阶段,吸收耗散地震能量,避免框架发生破坏;在多遇及罕遇地震作用下结构的层间位移角分别为1/476和1/68,均满足我国现行抗震规范对层间位移角限值的规定。结构整体表现出优异的抗震性能,满足我国“两阶段,三水准”抗震设防要求。     

某底层柱顶隔震结构的抗震性能分析

为研究底层柱顶隔震结构在超设防烈度地震作用下的抗震性能,以某实际结构为背景,应用有限元软件ETABS建立三维结构模型进行时程分析。研究表明：在设防烈度（7度,0.15g）中震作用下,楼层剪力减震效果显著;在超烈度（8度,0.2g）大震作用下,上部结构基本处于弹性状态,而底层完全处于弹性状态,上部结构楼层加速度反应减震效果明显。同时说明,隔震结构经过优化设计,抗震性能可以满足超设防烈度要求,抗震设防目标高于抗震结构。     

Y形偏心支撑-高强钢框架结构抗震性能试验研究

为研究Y形偏心支撑-高强钢框架结构抗震性能,在已完成的1∶2缩尺3层模型结构振动台试验的基础上,重新设计了耗能梁段,并对该结构再次进行振动台试验。试验中选取El Centro波、Taft波和兰州波作为地震动输入并考虑7度多遇到9度罕遇的地震水准,分析了结构在水平地震作用下的动力特性、加速度响应、位移响应、应变响应、剪力分布等,并与已有试验结果进行了对比。通过ABAQUS建立了有限元分析模型,与试验结果进行对比。结果表明：该结构在多遇地震作用下处于弹性状态,在罕遇地震作用下表现为耗能梁段的局部破坏;耗能梁段破坏后,结构刚度大幅下降,但未发生倒塌;在多遇地震和罕遇地震作用下,结构的最大层间位移角满足抗震规范层间位移角限值的相关要求;在罕遇地震作用下,耗能梁段进入塑性状态而进行耗能,其他构件仍保持弹性状态;所建立的有限元模型可以有效模拟振动台试验结果。     

昆明新国际机场主航站楼A区隔震效能分析

昆明新国际机场主航站楼A区为复杂大跨钢-混凝土组合结构,位于抗震设防烈度为8度的昆明市,经多方论证最终对该结构采用了基础隔震技术,建成后它将成为目前世界上最大的单体隔震建筑。本文采用ANSYS有限元程序建立结构分析模型,模型主要由非线性杆单元、壳单元和非线性的隔震单元组成。首先介绍了隔震方案的论证过程及隔震支座的布置对结构隔震效能的影响,然后介绍了用于时程分析的地震波的选取过程,最后通过多遇和罕遇烈度下的弹性时程分析,研究了该结构的变形、内力和隔震效果。计算结果表明,该结构不仅可以实现小震下"降一度"的减震目标,还可以满足大震下隔震层最大剪切位移的控制指标,隔震层的设计是合理的,结构在隔震后的抗震性能是可以满足要求的。     

一级抗震预应力型钢混凝土空腹桁架转换层框架结构三道防线抗震设防设计方法

基于"强化转换层及其下部、相对弱化转换层上部"的抗震设计理念,提出了一级抗震大跨度预应力型钢混凝土(PSRC)空腹桁架转换层框架结构"三道防线抗震设防"的设计目标,明确了三道防线的具体划分方法、各防线内力调整措施初步方案以及主要抗震性能的量化控制指标.然后,以两榀不同上抬层数的8度(0.2g)一级抗震的两跨PSRC空腹...     

上海世博会中国馆结构弹塑性时程分析

上海世博会中国馆东方之冠建筑造型和结构体系独特,结构为复杂大跨大悬挑钢-混凝土混合结构,主体结构为四个混凝土筒体,上部楼屋面采用混凝土梁板体系、型钢梁-混凝土板梁板体系和钢桁架梁-混凝土板梁板体系。由于上部结构悬挑较大,结构1阶振型为扭转振型,不满足现行建筑抗震设计规范的要求。采用NosaCAD2005有限元程序建立整体结构分析模型,压弯构件采用纤维截面模型,墙体采用非线性平板壳单元,以反映构件非线性复杂受力情况。通过7度多遇和7度罕遇烈度下的弹塑性时程分析,研究了该结构的变形、内力、破坏情况的发展历程。计算结果表明,小震情况下,结构构件未出现损坏;大震情况下,结构最大层间位移角满足1/100的限值要求,筒体构件损坏顺序和分布较为合理,能在一定程度上耗散地震输入能量。出现塑性铰的杆件未超过极限承载能力,结构可以满足"小震不坏"、"大震不倒"的抗震设防要求。最后根据构件的受力或损坏情况,给出了设计改进建议。     

超高层建筑结构benchmark模型的地震损伤分析

通过弹塑性动力分析,对超高层建筑结构的benchmark模型在地震作用下的破坏机理与损伤分布进行研究。该模型的总高度为606.1m,采用巨型框架-核心筒-伸臂桁架钢-混凝土混合结构体系。利用PERFORM-3D软件建立了整体结构的非线性数值分析模型,对其进行弹塑性时程分析,研究结构在多遇、设防、罕遇地震与超罕遇地震作用下的地震反应和结构的破坏过程。分析结果表明：结构的抗震性能良好,在9度罕遇地震输入下结构未发生倒塌;结构的损伤主要集中在4～8区加强层的相近楼层,并随输入地震动强度的增强逐渐向各区中部开展;各类构件在不同水准地震作用下依次进入塑性状态,实现了结构多道防线的抗震设防目的。     

框支剪力墙结构的弹塑性分析研究

首先基于刚性和弹性两种楼板模型,对不同转换层位置的框支剪力墙结构的弹性抗震进行了分析研究,得出了不同楼板模型、不同转换层位置对结构的弹性地震反应的影响;然后利用pushover分析方法,通过振型分解SRSS和基本振型两种侧向荷载模式、三种目标位移的确定方法,研究了8度罕遇地震下结构的抗震目标位移及弹塑性反应。     

五层梁柱式胶合木结构振动台试验研究

为研究多层胶合木结构的抗震性能,设计制作了一个1:2缩尺的五层梁柱式胶合木结构模型,并对增设屈曲约束支撑和木支撑前后的结构模型开展了振动台试验。试验结果表明：纯框架模型抗侧刚度过低,在7度多遇地震作用下纵、横向的最大层间位移角分别达到1/145和1/175,不宜在地震区采用;增设支撑后,模型的基频大幅提高、位移响应显著降低,在7度多遇、基本和罕遇地震作用下的层间位移均满足《多高层木结构建筑技术标准》（GB/T 51226-2017）中弹性和弹塑性位移角限值要求;增设木支撑的横向框架在8度罕遇地震作用下,绝大多数木支撑发生断裂破坏,最大层间位移角达到1/11,但结构并未发生倒塌且梁、柱及节点无明显损伤;增设屈曲约束支撑的纵向框架在8度罕遇地震作用下主体结构无明显损伤,仅在支撑连接板处出现了少量局部的平面外屈曲。屈曲约束支撑和木支撑起到了第一道抗震防线的作用,有效保证了胶合木结构主体框架的安全;在合理设计的基础上,梁柱-木支撑和梁柱-屈曲约束支撑的梁柱式胶合木结构体系均可满足8度区抗震设防要求。     

某平面不规则结构弹塑性时程分析

某框架—剪力墙结构位于8度抗震设防区域,其平面投影形状为折带形,属于高烈度下的平面不规则结构。采用NosaCAD有限元程序建立整体结构分析模型,通过8度多遇和8度罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,计算结构的变形和破坏,研究结构在大震作用下的塑性发展机理。计算结果表明,多遇地震下,结构构件未出现损坏;罕遇地震下,塑性铰首先出现在框架梁、柱上,极少数剪力墙底部出现压碎。结构最大层间位移角1/103满足规范的限值要求。构件破坏顺序及分布有利于耗散地震能量。结构可以满足"小震不坏、大震不倒"的设防要求。