考虑基础刚度的某步行天桥结构抗震分析

以某超长大型步行天桥的抗震分析为例,在上部结构分析中引入了地基基础刚度。采用弹性时程和弹塑性时程等方法分析比较了固定约束、线性弹簧约束、非线性弹簧约束等不同模型在地震下的响应。计算表明引入基础刚度后,上部结构的动力特性发生变化,柱分担的地震剪力比例上升,墙的比例下降。在大震弹塑性时程分析中,基础的非线性变形起到了耗能作用,削弱了上部结构的地震响应。     

滑移支座对结构地震响应的控制

通过动力时程分析 ,研究了不同地震烈度、不同摩擦系数、不同上部结构基本周期、不同复位弹簧刚度时滑移支座对结构地震响应的控制效果。说明滑移支座是一种有效的隔震措施 ,可以对上部结构的地震响应进行有效的控制     

基于弹塑性限位装置的基础隔震建筑地震碰撞行为

在近场速度脉冲型地震作用下,基础隔震建筑可能产生过大的支座变形,为了防止结构和隔震沟边缘产生刚性碰撞并对上部结构造成损伤,建议在隔震层高度用弹塑性限位装置来防止结构产生过大位移并实现一定程度的消能减震。提出了一组动力学方程,将建筑结构模型和Bouc-Wen单元串联,可以考虑隔震间隙的非线性动力响应。考虑了速度脉冲周期对结构响应的放大作用,根据弹塑性动力碰撞分析方程,以3组不同高度的钢框架结构基准模型为算例,计算了限位装置的弹性刚度和屈服力等因素对不同结构的弹塑性响应。结果表明：恰当选取用于碰撞限位的弹塑性限位装置的碰撞刚度与屈服力,既能有效限制隔震层的水平位移,上部结构也不会产生过大的反向动力响应,能够充分保护结构;在较易激发类共振效应的速度脉冲型地震动作用下,上部结构最大响应同弹塑性限位装置的弹性刚度与屈服力呈正相关性。     

基于响应面法的LRB基础隔震结构地震易损性分析

提出了一种基于响应面法的LRB基础隔震结构地震易损性分析方法,考虑了LRB基础隔震结构中各子结构之间(即上部结构和LRB隔震支座)地震需求的相关性。分析中考虑地震动与LRB基础隔震结构物理参数的不确定性,以均匀设计法建立地震动-LRB基础隔震结构样本,通过对有限元模型进行非线性时程分析,分别建立各子结构响应均值、方差及其相关系数与不确定参数之间的响应面模型。在此基础上,采用蒙特卡罗模拟得到LRB基础隔震结构在不同性能水准下的地震易损性曲线。分析结果表明,所建立的响应面模型精度高、结构可靠,减小了复杂有限元模型非线性时程分析计算的工作量,有效提高了LRB基础隔震结构地震易损性分析的时效性。为了准确建立LRB基础隔震结构的地震易损性曲线,应考虑各子结构地震响应需求之间的相关性。     

剪力墙连梁刚度折减系数确定方法研究

采用非线性有限元法建立了连梁精细弹塑性模型,通过滞回性能分析与能量等效方法得到用于连梁弹塑性分析的弯矩-转角骨架曲线。对剪力墙结构分别进行小震和中震作用下的弹塑性时程分析,研究连梁刚度退化与结构耗能情况。根据连梁的弹塑性响应,确定连梁的等效刚度折减系数。考察剪力墙结构在地震作用下的能量耗散情况以及连梁与墙肢塑性的发展特点,将结构的塑性耗能转化为附加阻尼能。采用前述所得连梁刚度折减系数与等效阻尼比对剪力墙结构进行反应谱法计算,并与弹塑性时程法进行对比,验证了本文方法的合理性。     

屈服后刚度对建筑结构地震响应影响的研究

为准确预测强震下结构弹塑性响应,实现基于性能的抗震设计方法,有必要研究结构屈服后刚度对结构弹塑性地震响应离散程度的影响。根据单自由度体系和多自由度体系的大量的弹塑性时程动力分析,研究了屈服后刚度对结构弹塑性地震响应的影响规律。分析研究结果表明:对于单自由度体系,在中长周期范围,最大弹塑性位移响应及其离散性随屈服后刚度的增大变化不大;在短周期范围,最大弹塑性位移响应及其离散性随屈服后刚度的增大显著减小。对于多自由度体系,随屈服后刚度增大,延性需求和累积滞回耗能分布趋于均匀,最大弹塑性层间位移响应的离散性显著减小。最后讨论了提高结构屈服后刚度的措施,并通过典型算例说明了在结构系统层次上实现强化型结构的方法。     

基于ANSYS约束屈曲支撑框架结构分析

传统的耗能支撑框架结构具有较好的经济性,但是,在中震和强震时,支撑会发生受压屈曲。利用ANSYS模拟约束屈曲支撑框架在地震作用下的结构响应,采用理想弹塑性模型模拟屈曲约束支撑的滞回性能,分别在中震烈度和大震烈度下,对一般框架结构和约束屈曲支撑框架结构进行非线性时程分析,得到结构响应。分析结果表明,约束屈曲支撑结构减震效果良好。     

异型网索结构地震时程分析

利用弹塑性地震分析理论 ,采用理想弹塑性模型 ,通过非线性有限元单元分析程序 ,对某大型网壳结构进行结构自振和地震作用下弹塑性时程分析 ,对网壳结构在地震作用的响应进行了详细的研究 ,同时给出了网壳结构设计有指导意义的结论     

轻木-混凝土上下混合结构的抗震设计方法

对12个不同层数组合的轻木-混凝土上下混合结构进行有限元模拟分析,通过振动模态、非线性动力时程响应以及刚度比等的参数分析,研究了上部木结构的水平地震作用的放大效应。研究结果表明,上部木结构的水平地震作用放大效应与地震水准、下部结构与上部结构的刚度比、混凝土结构层数和木结构层数等因素有关:放大效应随地震水准的提高而增大;当下部与上部结构的刚度比在一定范围内时,放大效应随刚度比的增大而减小,当下部与上部结构的刚度比大于一定范围的上限后趋于平稳;当下部混凝土层数一定时,放大效应随上部木结构层数的增加而减小;当上部木结构层数一定时,放大效应随下部混凝土层数的增加而增大。根据研究结果,对轻木-混凝土上下混合结构提出上下分开设计、上部结构按刚度比考虑地震作用放大效应的抗震设计方法。     

框架结构的三维地震弹塑性分析

利用弹塑性有限元理论和基于AutoCAD的二次开发结构分析软件NosaCad,引入变刚度梁单元和弹簧模型柱单元,建立框架结构空间三维杆系模型,并分别在双向地震波和单向地震波作用下的框架结构进行了弹塑性反应时程分析,得到了结构的自振周期、各层层间位移角和顶层水平位移曲线,并对两组结果进行比较。通过对框架结构的计算,得到框架结构在地震作用下结构的薄弱环节。     

屈曲约束钢板联肢剪力墙结构的弹塑性分析

屈曲约束钢板联肢剪力墙结构通过在整体墙中部开设竖向贯通的洞口并均匀布置屈曲约束钢板组件来改进传统联肢剪力墙结构的抗震性能。通过算例对比了整体墙及基于该结构改进的屈曲约束钢板联肢剪力墙结构在地震时程作用下的动力响应,发现了后者在减小地震响应上的优越性,具有良好的抗震性能。同时,提出了屈曲约束钢板联肢剪力墙的弹塑性分析简化模型,并根据理论分析,给出了简化模型中相应参数的设计公式。最后通过原模型及简化模型在地震时程曲线下的动力响应,验证了所提出的弹塑性分析简化模型的准确性和高效性。     

高层建筑结构刚度退化与地震作用响应关系的理论分析

弹塑性分析方法是基于性能抗震设计的重要手段，由于影响该计算结果的因素较多，对分析结果可靠性的合理评判至关重要。从理论角度给出了高层建筑结构在地震作用下刚度退化系数和弹塑性耗能附加阻尼的定量关系，在此基础上推导了结构的内力响应和位移响应随刚度退化而发生变化的计算式，并分析了结构自振周期、初始阻尼比及场地特征周期等参数的影响规律。同时讨论了内力响应与位移响应趋势不一致以及弹塑性分析的基底剪力响应大于相应弹性结果等两类不满足基本规律的特殊问题。最后，通过对一个实际工程进行罕遇地震作用下的弹性与弹塑性时程分析，得到基底剪力和位移的响应，同时运用本文推导的理论计算式进行计算，结果显示，计算结果与有限元分析结果基本吻合。研究成果可为基于性能抗震设计以及弹塑性时程分析的结果评判提供参考。     

罕遇地震作用下考虑接触效应的高层建筑上部结构–桩–土体相互作用的非线性分析

 为更好地研究和预测高层建筑结构在地震尤其是罕遇地震作用下的地震响应,选取经历汶川地震的四川绵竹高层建筑剑南春大酒店为研究对象,利用大型有限元软件ABAQUS建立上部结构–桩–土体三维实体模型,对比结构在刚性地基条件下与土地基条件下的自振特性及上部结构动力响应的区别,得出桩间土体和桩端土体对上部结构动力特性的影响规律,同时考察上部结构非线性、土体非线性和桩–土接触非线性对相互作用体系非线性反应的影响。动力弹塑性时程分析结果与已有震后调查资料对比表明,考虑相互作用效应的高层建筑上部结构抗倒塌能力比传统设计方法更符合实际。本文方法具有很强的实用性,结合大型有限元软件ABAQUS可以较准确分析计算高层建筑上部结构–桩–土体相互作用的强非线性问题,为工程实践提供重要的理论依据。     

数字福建云计算中心工程基础隔震设计分析

针对数字福建云计算中心(社会和企业云)工程,进行基础隔震设计与分析。根据结构隔震控制理论,采用非线性分析方法。首先基于ETABS软件建立三维模型,输入7条地震波进行弹性动力时程分析,对比隔震前后结构的动力响应,合理布置隔震支座及粘滞阻尼器。同时对模型进行罕遇地震下弹塑性验算,对结构的变形、能量等方面进行详细分析。结果表明,通过合理的基础隔震设计,能够显著减小上部结构的地震作用,增加结构延性,极大提高结构的抗震性能。     

设置阻尼负刚度系统的高层隔震结构地震响应分析

基于预压弹簧的变形受力特点设计了一种附带阻尼的负刚度系统，该系统通过预压弹簧的斜向变形出力可实现负刚度性能，并采用黏滞阻尼器提供阻尼性能。根据上述思想设计组装了负刚度模型装置并进行静力试验研究，基于试验结果提出了考虑弹簧刚度、弹簧长度、弹簧预压缩量的负刚度系统的力学模型，并进一步建立了负刚度隔震系统的动力分析模型，提出了负刚度装置的最优参数选取方法，指出了最优负刚度配比的选取由隔震支座的阻尼比决定。将所提出的负刚度系统应用于某高层隔震结构中并进行了动力分析，结果表明，附加负刚度系统不仅能够减小高层建筑在地震作用下上部结构的加速度响应、层间变形，而且可有效控制隔震层的位移响应，实现了在罕遇地震作用下同时降低上部结构的加速度响应和隔震层位移响应的目标。     

超高层钢筋混凝土框架-核心筒结构的弹塑性时程分析

基于合理的材料弹塑性(损伤)本构关系模型,利用通用有限元软件ABAQUS建立了超高层钢筋混凝土框架-核心筒结构的精细有限元模型,考虑了结构的几何非线性和材料非线性性能,包括钢材和混凝土材料的塑性损伤演化。进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,获得了核心筒和楼板的损伤演化过程、顶点位移时程曲线、基底剪力时程曲线以及楼层位移角包络曲线。结果表明,罕遇地震作用下,混凝土最大损伤出现在这类结构体系中核心筒底部和中上部,为保证其在罕遇地震作用下更好的工作性能,建议在相关区域增设型钢或提高剪力墙配筋率等措施。采用非线性有限元分析方法,可较为清晰地揭示这类结构体系在罕遇地震作用下的工作特性,为同类研究提供参考。     

大剧院上下结构共同工作对钢屋盖抗震性能影响分析

河南艺术中心大剧院是屋盖为81m×108m大跨度钢结构,下部由主台、后台、观众厅三个混凝土结构单元组成的复杂结构体系。采用仅考虑上部钢结构、上下结构共同工作的整体结构、改变上下结构连接的滑动支座约束刚度等不同结构计算模型,进行小震作用反应谱分析、大震作用动力弹塑性时程分析。结果表明,下部结构刚度以及支座约束刚度对屋盖钢结构自振周期、地震作用总水平剪力、水平位移、支座反力影响均超过10%;在罕遇地震作用下对结构塑性铰分布有明显的影响。屋盖钢结构抗震安全性能设计应考虑上下部共同工作影响。     

咨询与服务·工程咨询篇

<正>●超高层建筑咨询业务1、动力弹塑性时程分析咨询业务对结构进行地震作用下的弹塑性分析是全面掌握结构地震作用下非线性响应、揭示结构可能的抗震薄弱部位及评估结构抗震性能的重要手段。     

软土浅埋地铁车站地震响应的多因素影响分析

软土浅埋地铁车站结构的抗震能力分析是工程界关注的热点问题之一.为综合评价地震条件下,结构与场地材料性质、地基夹层非均匀性、地震动特性等对地下结构动力响应的影响,作者着重通过非线性时程响应模拟,并辅以时频联合分析技术,从多角度数值研究了软土浅埋地铁车站的地震响应特征与破坏机理.计算中,以DP弹塑性本构模型与接触面单元模型,模拟了土体材料非线性及土体-结构交界面的接触非线性的耦合作用.结果表明,相同地震载荷条件下,近场土体力学参数,及结构交界面处的接触非线性均会对地下结构的受力幅值及分布特征产生明显影响,需要在结构抗震设计中加以综合考虑,而不能单靠提高结构刚度来提高地下结构体的抗震能力.     

时程分析的应用

时程分析法是模拟实际地震作用的方法,是反映建筑结构地震响应的最直接的方法。时程分析法分为弹性动力时程分析法和弹塑性动力时程分析法。弹性动力时程分析法是多遇地震作用下振型分解反应谱法的一种补充计算方法,是结构设计的一种辅助计算方法;弹塑性动力时程分析法是考虑了结构的弹塑性性能的计算方法,是罕遇地震作用下模拟实际地震作用响应的计算方法。通过时程分析,可以了解各种地震作用下结构的振动特性,判断结构薄弱部位,控制结构破坏模式。在工程设计中时程分析有实际意义,结构设计人员应很好地理解并掌握时程分析的应用。