同济大学教学科研综合楼柱间支撑体系布置研究

同济大学教学科研综合楼在地震作用下结构呈现明显的扭转不规则特性,需设置必要的柱间支撑体系来控制扭转效应。采用非线性时程分析和弹塑性静力分析,对钢支撑和粘滞阻尼支撑两类支撑的连续与非连续布置共四种支撑方案进行对比分析。结果表明,连续支撑布置比非连续支撑布置具有更优的抗震性能和抗扭性能,尤其是连续阻尼支撑布置,但与建筑立意不协调。非连续钢支撑布置时层刚度不规则,不利于减小地震反应和控制结构扭转。非连续粘滞阻尼支撑布置克服了非连续钢支撑布置存在的不足,保证结构具有足够的抗震、抗扭性能,且能使得结构布置与建筑相协调。     

偏心支撑对竖向不规则结构的抗扭转性能影响研究

为探究竖向不规则钢框架结构的抗扭转性能以及偏心支撑对其抗扭转性能的影响,建立收进层高度不同的L型竖向不规则钢框架结构并分别在其四周按不同布置方式加设D型偏心支撑,对结构进行抗扭转性能分析对比。结果表明:竖向不规则结构的立面收进层高度越大则下部结构的扭转效应越小、上部结构的扭转效应越大,收进层高度应尽可能地高以提高竖向不规则结构的抗扭转能力;同种偏心支撑的不同布置方式对结构抗扭转性能的提升效果不同,"V字形"布置方式下的总体效果最好。     

超高层建筑黏滞阻尼器及屈曲约束支撑混合减振结构系统集成优化设计

总结分析了黏滞阻尼器(VD)与屈曲约束支撑(BRB)的基本性能,提出了附加阻尼虚拟VD模型,基于该模型发展了一种VD优先布置顺序分析方法,进而提出了基于附加阻尼虚拟VD模型的黏滞阻尼系统优化设计方法。对BRB各种应力状态进行了详细分析,提出了基于支撑应力水平分析的BRB布置方法;将两种减振装备混合布置在结构中,提出了一种实用的混合减振系统设计方法。结合一10层平面框架算例,对所提方法的准确性进行验证。最后以某超高层结构工程为例,针对不同期望阻尼比对结构进行混合减振集成优化设计,并对设计结果进行对比分析。研究结果表明, VD可以有效增大结构阻尼,降低结构地震响应,BRB用于替换应力较大支撑,可缩小支撑截面尺寸,降低结构成本。因此,混合减振结构具有高效的减振性能和良好的经济性,有较大的工程应用价值。     

超高层建筑黏滞阻尼器及屈曲约束支撑混合减振结构系统集成优化设计

总结分析了黏滞阻尼器(VD)与屈曲约束支撑(BRB)的基本性能,提出了附加阻尼虚拟VD模型,基于该模型发展了一种VD优先布置顺序分析方法,进而提出了基于附加阻尼虚拟VD模型的黏滞阻尼系统优化设计方法。对BRB各种应力状态进行了详细分析,提出了基于支撑应力水平分析的BRB布置方法;将两种减振装备混合布置在结构中,提出了一种实用的混合减振系统设计方法。结合一10层平面框架算例,对所提方法的准确性进行验证。最后以某超高层结构工程为例,针对不同期望阻尼比对结构进行混合减振集成优化设计,并对设计结果进行对比分析。研究结果表明,VD可以有效增大结构阻尼,降低结构地震响应,BRB用于替换应力较大支撑,可缩小支撑截面尺寸,降低结构成本。因此,混合减振结构具有高效的减振性能和良好的经济性,有较大的工程应用价值。     

同济大学教学科研综合楼耗能支撑布置分析

同济大学教学综合楼属于平面不规则和竖向刚度不规则的复杂高层结构,地震作用下结构呈现明显的扭转不规则特性,在结构布置上有很高的建筑、结构要求.传统的支撑体系布置思路如采用普通钢支撑、支撑连续布置等已不再是最佳的解决方案.为了寻求满足建筑与结构要求的合适柱间支撑体系布置方案,先对连续、不连续的普通钢支撑方案进行布置研究,指出各自存在的不足.为了弥补两种普通钢支撑存在的问题,探讨了粘滞阻尼器支撑和防屈曲支撑两种耗能减震支撑的应用.分析结果表明,通过耗能支撑的设置,可以改善由于追求建筑协调而采用的不连续钢支撑布置所导致的抗震和抗扭性能的不足,尤其是采用粘滞阻尼支撑,对结构具有最佳的抗震和抗扭效果.     

某扩建热电主厂房框排架结构抗震性能评估

结合工程实例,对框排架结构进行了动力分析,评估了框排架结构的安全性和抗震性能。研究表明,框排架结构存在平面布置不规则、竖向布置不规则以及扭转效应等,总体上不利于抗震。提出了设计思路和增设屈曲约束支撑的处理措施,使其满足现行抗震规范的要求,方法可供同类工程参考。     

从附加柱轴力探讨斜置阻尼支撑的布置原则

地震力作用下,与倾斜放置的阻尼支撑直接相连的柱子轴力有相当幅度的增长,这严重影响到结构的安全.在对设置倾斜阻尼支撑的结构体系的受力机理进行分析后,探讨了阻尼支撑在结构体系内的布置原则,并得出有关结论.     

滑移支座在750kV超长变电构架中的应用研究

750 kV超长变电构架总长度406 m,温度区段远超规范的要求,通过结构选型和力学计算分析,基于温度效应系数的比较,确定了超长构架的布置形式,并提出有效的温度效应控制措施。结合粘滞性阻尼滑移支座的应用,分析了滑移行程及滑移支座布置位置不同带来的影响,并通过有限元分析及足尺试验数据对比验证确定了构架滑移支座节点的连接构造,为工程实际应用提供技术支撑。     

布置不同支撑结构的非弹性扭转效应分析与试验研究

为研究布置普通钢支撑或防屈曲支撑结构在地震作用时的非弹性扭转问题,以某对称的框架-支撑结构为实例,加工设计了对比试验模型并进行振动台试验,同时建立某不规则工程结构的有限元对比模型并进行弹塑性时程分析。根据试验现象、层间扭转角曲线和构件内力变化等综合评价结构非弹性扭转效应。研究结果表明:即使在对称结构中也会出现非弹性扭转突增现象,而普通钢支撑压曲失稳是导致该现象的主要原因;防屈曲支撑能够有效减控结构非弹性扭转危害并改善承重构件内力分布情况。     

屈曲约束支撑在体育馆结构中的应用研究

长葛体育馆主体结构为平面不规则超长结构,看台为阶梯型布置,没有明显的结构层。结构受力复杂、扭转效应明显,对于抗震性能也有较高的要求。本工程通过设置屈曲约束支撑(BRB)增强了结构抗侧刚度,减小了扭转位移。对地震作用下的结构进行了动力时程分析,结果表明,加屈曲约束支撑后结构的层间位移角满足规范的要求,在大震下,屈曲约束支撑具有良好的耗能减震性能,可避免梁柱发生显著屈服,从而有效改善了结构抗震性能。     

约束阻尼层在钢桁架振动控制中的应用

讨论了应用约束阻尼层在钢桁架结构中的减振问题,首先给出了粘弹性阻尼材料的基本力学特性和约束阻尼层的两种有限元建模方法,通过ANSYS对一约束阻尼结构采用两种不同的有限元模型进行数值仿真分析比较,给出了在ANSYS中准确模拟这类结构的途径,应用这一建模方法对一钢桁架塔柱安装约束阻尼层减振方案的减振效果进行了数值仿真,计算结果表明,安装约束层后结构前两阶弯曲模态阻尼比有较大提高,但扭转模态的模态阻尼比提高很少,约束阻尼层对钢桁架结构弯曲振动控制效果良好。     

单层偏心结构平扭耦合地震反应分析

对刚度偏心结构和质量偏心结构的地震响应作了详细深入的分析。建立了单层偏心结构在地震作用下的平扭耦联运动方程,并采用Rayleigh阻尼,应用时程分析法,对结构进行线弹性分析,解出在不同偏心率时结构模型的动力特性和地震反应,最后得出一些有用的结论,可为结构地震扭转效应的工程计算和设计提供参考。     

聚丙烯打包带网水泥砂浆面层加固残损砖箍窑洞振动台试验研究

为提高残损砖箍窑洞的抗震性能,对黄土高原地区典型传统民居砖箍窑洞残损试验模型采用墙体裂缝注浆加固和聚丙烯打包带网水泥砂浆面层进行整体抗震加固,并对加固后结构模型的抗震性能进行模拟地震动振动台试验。试验中选取人工波、El Centro波和LA Hollywood波作为地震动输入,实测并分析了加固结构在地震作用下的自振频率、阻尼比、加速度响应、位移响应、扭转效应、基底剪力、滞回耗能及加固效果。结果表明：随着地震动峰值加速度的增加,模型结构的自振频率和刚度下降,阻尼比增大;随地震动峰值加速度的增加,X向、Y向加速度放大系数均逐渐减小,出现明显损伤后,结构动力放大系数减小幅度变大;多遇地震作用下加固模型结构最大层间位移角为1/500,设防地震作用下最大层间位移角为1/200,罕遇地震作用下最大层间位移角为1/133,倒塌时最大层间位移角为1/29;拱脚与基础的相对变形明显大于拱顶及窑顶的;加固模型结构破坏时水平扭转角最大值为0.0015rad,具有较大的抗扭刚度和耗能能力;综合加固后结构模型的抗震性能、能量耗散、经济性,聚丙烯打包带网水泥砂浆面层加固砖箍窑洞具有明显的优势,可在残损砌体结构的抗震加固中推广应用。     

实际偏心结构平扭耦合地震反应分析

结构的偏心距对结构的抗震性能有较大的影响,对偏心结构的地震响应作了详细深入的分析。通过列举两种实际结构,建立了单层偏心结构在地震作用下的平扭耦联运动方程,并采用Rayleigh阻尼,应用时程分析法,对结构进行线弹性分析,解出在不同偏心率和刚度比时结构模型的动力特性和地震反应,最后得出一些有用的结论,可为结构地震扭转效应的工程计算和设计提供参考。     

设置水平接地构件的掉层RC框架#br# 结构振动台试验研究

在山地掉层结构的实际设计中是否应建议设置水平接地构件是一个具有争议的问题。基于岩质地基的前提,设计和制作设置水平接地楼盖与未设置水平接地楼盖的6层1/8掉层RC框架结构模型各一个并进行振动台试验。对两模型的试验宏观现象及频率、振型曲线、阻尼比、加速度响应、位移响应、扭转响应等进行对比研究。结果表明：水平接地构件的设置加强结构顺、横坡向的刚度,显著改变结构的振型曲线;水平接地构件所在楼层的加速度放大系数受到限制,且相邻下层的加速度放大系数随地震强度增加而增大;两模型顺、横坡向变形规律不同且水平接地构件的设置大大减弱结构的扭转效应;设置水平接地构件的模型整体破坏相对轻些,且未发生显著的损伤转移。     

环境风激励下的深圳平安金融中心模态参数识别

对高度600 m的超高层建筑——深圳平安金融中心在外界环境风激励下的风振响应进行了现场实测。通过安装在塔楼118层的2组加速度传感器测得结构的风致加速度响应,采用经验模态分解法（EMD）与随机减量技术（RDT）相结合的方法计算了结构的自振频率和阻尼比。建立了深圳平安金融中心三维有限元模型,通过有限元分析得出结构的自振频率,并与实测结果进行对比。结果表明:由EMD和RDT相结合的方法计算得出结构1阶横弯自振频率约为0.12 Hz,阻尼比为0.3%~0.6%;结构1阶扭转自振频率约为0.28 Hz,阻尼比为0.8%~1.0%;深圳平安金融中心实测结构自振频率和阻尼比与其他结构高度相似的超高层建筑实测结果相近,且实测结果和有限元分析结果吻合较好,验证了EMD和RDT结合方法分析超高层建筑模态参数的有效性;测试结果可以为超高层建筑设计和相关研究提供依据。     

饱和黏土动剪切模量与阻尼比的试验研究

针对饱和黏土,利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,通过不固结不排水条件下的循环扭剪和竖向-扭转耦合试验,着重探讨了大应变情况下分级加载历史和循环应力耦合对动剪切模量与阻尼比等动力特性的影响。对试验结果的分析表明:采用多个试样单级加载与采用一个试样分级加载试验得到的初始骨干曲线、动剪切模量与阻尼比都较为一致,采用分级加载试验测定动剪切模量与阻尼比是可行的;耦合循环应力中的轴向偏差应力对扭转向应力-应变滞回圈的倾斜程度及动剪切模量与阻尼比都有显著影响,尤其当扭转向循环剪应力较小时,可以认为轴向偏差应力的大小控制着动剪切模量的增大量,受扭转向剪应力的影响,轴向应力–应变滞回圈的变化模式较为复杂。     

结构抗侧力构件对振型平动系数的影响分析

结构在地震作用下产生的与平动相耦联的扭转效应,使结构在地震中的破坏更加严重.在房屋建筑结构设计中,设计人员可以通过结构抗侧力构件的合理布置,来增强结构自身的抗扭能力,减轻其在地震中所受的扭转破坏;然而,结构的抗侧力构件包括竖向抗侧力构件和水平抗侧力构件,究竟二者在增强结构自身的扭转能力中各自发挥着什么样的作用,本文针对这样的情况,讨论了结构与平动相耦联的扭转效应产生的原因、控制办法,以及竖向抗侧力构件和水平抗侧力构件分别对第一、二振型的平动系数的影响.     

桩与滞回阻尼土相互作用时桩基扭转振动时域响应分析

考虑桩土相互作用效应,对均质滞回材料阻尼土中弹性支承桩桩顶扭转振动时域响应进行解析理论研究。首先建立桩与滞回阻尼土在谐和振动条件下的定解问题,然后先对土层动力平衡方程进行求解并得到土体振动扭转角形式解,接着依据平衡条件将该形式解耦合进桩身动力平衡方程,并通过对桩动力平衡方程的求解,最终得到桩顶扭转角和速度频率响应解析解和半正弦脉冲激励作用下桩顶速度时域响应的半解析解。通过与其他相关理论解的对比验证该解的正确性和适应性,并对桩土相互作用时桩顶扭转振动时域特性进行分析,重点探讨桩周土滞回阻尼、长径比、模量等常规参数对桩顶时域响应的影响,得到若干结论。     

Seismic resilience design of a super high-rise office building

以一栋超高层办公楼为例，介绍了工程结构的抗震性能目标及耗能装置耗能目标，将可恢复功能防震结构的概念从理论应用到实际工程中。在传统抗震结构布置的基础上，根据结构受力特点布置了BRB、软钢连梁、伸臂阻尼及阻尼墙等耗能装置，并进行了多遇地震作用下的弹性分析和罕遇地震、极罕遇地震作用下的弹塑性分析。多遇地震作用下的弹性分析结果表明，结构主要指标均满足规范要求；罕遇地震作用下的弹塑性分析结果表明，可更换构件及黏滞阻尼构件充分耗能，能够有效地控制结构的残余层间位移角及结构的损伤，结构整体具有良好的震后可恢复性能；极罕遇地震作用下的弹塑性分析结果表明，结构可达到“不倒”的性能目标。