古塔平移前后结构动力响应有限元对比分析

采用有限元方法,研究古塔在整体平移前后的动力特性及抗震性能。考虑塔檐、塔刹以及开洞等构造,建立古塔平移前后的三维实体有限元模型,分别对平移前后模型进行模态分析和时程分析,对比在多遇地震与罕遇地震作用下古塔结构的位移时程反应、加速度时程反应以及应力分布。结果表明:平移后古塔主体结构的频率小于平移前的频率;在地震作用下平移后古塔的位移、加速度和应力相比平移前均增大;古塔塔刹的位移反应明显大于塔身,古塔的最大层间位移角随层高增加而增大;多遇地震作用下古塔结构主体完好,罕遇地震作用下平移前古塔塔刹轻微破坏,平移后塔刹严重破坏;古塔底层墙体以及2层墙体与塔檐连接处应力较大,底层墙角处最大应力值已超过材料抗拉强度。     

云南省博物馆新馆隔震结构模拟地震振动台试验研究

云南省博物馆新馆是采用基础隔震结构的大型建筑,其隔震层采用铅芯橡胶支座与橡胶支座。该结构为 钢-混凝土混合结构,具有楼板不连续、竖向杆件不连续等特点,并且屋面钢桁架设有多层钢结构悬挂层。为研究该隔震结构的抗震性能,进行了1/30比例模型模拟地震振动台试验。结果表明,8度多遇、设防和罕遇地震作用下结构未出现破坏,结构自振频率未有明显变化,结构保持为弹性状态;在多遇、设防和罕遇地震作用下主体结构加速度放大系数小于1,设防烈度地震作用下,层间位移角小于弹性层间位移角限值;隔震层支座滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力;结构在不同地震波作用下的加速度和位移反应不同。结构4～6层测点加速度放大系数和层间位移(角)略大,模型顶部钢桁架系统隔震效果不明显。     

某教学楼底层柱顶隔震结构设计与分析

为了研究采用底层柱顶隔震技术的框架结构的抗震性能,采用ETABS软件对某小学教学楼进行建模和动力时程分析,结果表明:相对于非隔震结构,在设防烈度7度(0. 15g)作用下,结构自振周期延长了2. 75倍,上部结构剪力减少到55%以上,在罕遇地震作用下,隔震层最大水平位移仅为位移限值的54. 6%,隔震支座未出现拉应力,上部结构最大位移角为1/383,下部独立柱结构位移角1/776;在极罕遇作用下,隔震层水平位移为限值的85. 9%,独立柱位移角1/558,说明底层独立柱和隔震结构具备抵抗极罕遇地震能力。     

既有多层砌体结构教学楼隔震加固设计

为研究隔震技术加固砌体结构房屋的可行性及适用性，以一栋层数和高度均超限的既有多层砌体结构教学楼为对象，详细介绍隔震加固设计全过程，并利用软件ETABS对隔震加固后的结构进行分析。结果表明，隔震加固后，砌体结构的自振周期明显延长，地震响应显著降低；变形集中于隔震层，隔震层以上结构层间位移角在设防地震作用下远小于2倍弹性层间位移角限值，在罕遇地震作用下远小于4倍弹性层间位移角限值，满足了预定的抗震性能目标；隔震支座的水平位移和拉/压应力也远小于规范限值。隔震层以上结构X、Y向减震系数最大值分别为0.301和0.379,均小于0.4,结构构造措施可按比设防烈度降低一度确定，解决了结构层数和高度超限问题。     

高层EPS格构式混凝土墙体地震响应分析

为了更全面地研究高层水泥聚苯模壳格构式混凝土墙体结构的抗震性能,本文基于12层框架—EPS格构式混凝土墙体结构高层住宅,运用ANSYS大型有限元数值模拟软件对其进行地震响应分析,并对8度多遇、基本设防、罕遇地震下三种不同地震波对结构的加速度放大系数、层间位移角和底部剪力进行了比较。得出该结构门窗洞口、外围突出角部位置和纵墙底部属于结构薄弱部位;在不同设防烈度作用下,EL-Centro波对结构的地震响应最大;在8度多遇地震(0.07g)作用下该结构处于弹性变形阶段,在基本设防地震(0.20g)作用下,开始进入塑性阶段;在罕遇地震TAFT波和EL-Centro波作用下结构超出规范中层间位移的限值要求,而在人工波作用下,结构处于弹塑性阶段且满足最大层间位移角限值要求。     

基于损伤的多层冷弯薄壁型钢结构房屋抗震性能及设计方法

低层冷弯薄壁型钢结构房屋抗震性能良好，但当结构体系由低层转向多层房屋时，其抗震性能不明确。此外，地震作用随着建筑高度的增加而增大，因此需要有明确抗震设计方法以保证多层冷弯薄壁型钢结构安全。结合开展的双层组合墙体及组合墙体-楼板节点试验，借助已有足尺房屋振动台试验结果，确定结构表征损伤参数，建立损伤判定准则。并且，采用等代拉杆法建立结构简化力学分析模型，通过SAP 2000对4～6层结构进行抗震性能分析，得到其在不同罕遇地震作用下结构损伤指数、层间位移角等。之后，借助损伤判定准则，依据“三水准”抗震设防要求，调整恢复力骨架曲线特征值，完成结构抗震设计。主要结论为：1)7度及8度罕遇地震作用下结构发生“中等破坏”,顶层位移角满足限值；9度罕遇地震作用下，层间位移角超过“严重破坏”限值，须进行层间加强，以满足“大震不倒”的设防要求。2)通过增设桁架加强部件能提高结构抗震能力，满足结构抗震设防要求。     

正交胶合木结构在地震作用下的层间位移角研究

根据正交胶合木(cross-laminated timber,简称CLT)结构的节点和墙体试验数据校核了有限元模拟的滞回曲线,建立了CLT结构节点和墙体有限元模型。采用规范推荐的基于承栽力的设计方法分别设计了一幢三层和一幢六层CLT结构,并采用简化方法建立了该结构整体有限元模型。选取41条双向水平地震波,根据罕遇地震、设防地震、多遇地震的设计反应谱将所选地震波调幅至分别代表大震、中震、小震的三组地震波,对结构进行增量动力分析(IDA)。最后根据层间位移角的IDA曲线并结合可靠度要求,计算出罕遇地震、设防地震、多遇地震下多层CLT剪力墙结构的位移角限值。     

某别墅首层柱顶隔震设计分析

对某别墅进行首层柱顶隔震设计。时程分析表明:在7度多遇地震作用下,隔震结构与非隔震结构相比,隔震层以上最大层间剪力比为0.26,减震效果明显;首层柱子按7度罕遇地震作用下产生的内力进行强度设计,具有足够的强度;分析对比了隔震结构和非隔震结构在7度和8度罕遇地震下的层间位移角,结果表明隔震结构在罕遇地震下的层间位移角远远小于非隔震结构,隔震结构在大震下表现出了良好的工作性能。     

高层建筑双层隔震体系的地震响应分析

以某高层框架结构为例,输入三条地震波,采用SAP2000分析双层隔震体系在多遇地震和罕遇地震作用下的地震响应,研究中间隔震层位于不同位置时双层隔震体系的减震性能,并建议中间隔震层的最优位置。研究表明:高层框架采用双层隔震体系的隔震效果比基础隔震体系要好,罕遇地震下效果更加明显。中间隔震层位于九层时双层隔震与基础隔震体系的隔震效果差不多,多遇地震下中间隔震层位于三层时双层隔震体系的各楼层层间位移角均最小,但在罕遇地震作用下,三层隔震时中间层处的层间位移角发生突变,比六层隔震还要大,因此,建议中间隔震层布置在结构中部偏下位置可取得较好的隔震效果。     

BRB钢筋混凝土框架结构罕遇、极罕遇地震弹塑性分析

屈曲约束支撑是一种新型的耗能支撑。安装屈曲约束支撑(BRB)的框架结构可以减少设计配筋,增加结构抗侧刚度,那么按多遇地震设计后能否满足"大震不倒"的抗震设防要求自然成为研究者关注的问题。本文采用有限元模拟的方法对比分析安装BRB和不安装BRB的混凝土框架结构在罕遇地震、极罕遇地震下的抗震性能,具体体现在结构在罕遇地震下的层间变形和结构耗能。选取某5层框架结构按8度抗震设防设计,并进行罕遇地震和极罕遇地震弹塑性分析,结果表明框架结构在罕遇地震作用下层间位移角还满足规范限值要求,但在极罕遇地震作用下层间位移角已大于1/50。BRB框架结构在罕遇、极罕遇地震作用下层间位移角均小于1/50,且相比框架结构层间位移角显著减小,结构的滞回曲线更加饱满,说明BRB结构的耗能能力相对较好。     

罕遇地震作用下框架变形的简易判断

框架结构在多遇地震作用下的层间弹性位移角,如果小于本文给出的弹性位移角限值（θｅ１）则该结构在罕遇地震作用下层间弹塑性位移角小于抗震规范要求的（θｐ）。     

隔震技术在既有砌体结构加固中的应用研究

隔震技术可以有效减少输入上部结构的地震力,适用于既有砌体结构的抗震加固。在设计时,首先应根据砌体结构的实际状况,确定隔震目标,选定隔震支座,然后计算出水平向减震系数,对上部结构采用折减后的地震力进行抗震验算,对隔震层按罕遇地震进行承载力计算,下部结构按设防地震进行承载力验算,并按罕遇地震进行抗剪承载力及层间位移角验算。增加隔震层改变了原有砌体结构下部墙体的传力方式,应对隔震层顶面托梁及下部基础进行加固设计。对于无地下室的砌体结构,尚应在正负零增加钢筋混凝土楼盖。在隔震加固施工过程中,应进行施工过程验算,确保竖向力由原墙体传递至隔震垫的过程安全可靠。隔震沟宽度应大于罕遇地震作用下结构最大水平变形的1.2倍,且≥200mm。隔震主体施工完成后,应对周边附属设施及管线做相应柔性连接处理。     

贵州省地质资料馆暨地质博物馆弹塑性时程分析

通过自行编制地震波转换及处理程序,选取了三组天然地震波和一组人工波,采用动力弹塑性时程分析方法对贵州省地质资料馆暨地质博物馆在罕遇地震作用下的抗震性能进行了分析。结果表明:在罕遇地震作用下,该结构的钢框架最大弹塑性层间位移角小于规范的限值;连体部位及相邻上、下层的框架柱、框架梁和斜撑均处于弹性状态,在罕遇地震作用下抗震承载力足够;在考虑几何非线性情况下,结构在罕遇地震作用下的最大顶点位移为123.7mm,并仍基本保持直立,满足"大震不倒"的设防要求。贵州省地质资料馆暨地质博物馆的设计达到了预定的抗震设防目标。     

BRB在既有单跨多层混凝土框架结构加固设计中的应用

采用防屈曲支撑对某单跨多层混凝土框架结构进行了抗震加固,使用有限元分析软件SAP 2000对结构加固效果进行了验证,且对结构在多遇地震作用下的抗震性能进行了分析,对比了加固前后结构的侧向位移、层间位移角及周期比。以OpenSees有限元分析软件建立了加固框架的有限元分析模型,从美国太平洋工程研究中心(PEER)选取10条地震动记录调至设防烈度和罕遇地震水平进行了动力时程分析。结果表明:对单跨多层混凝土框架结构采用防屈曲支撑进行抗震加固,可以明显提高结构的刚度、耗能能力,有效地减小结构动力响应,降低震后加固修复费用;布置BRB后明显改善了结构抗震性能,在设防烈度水平可以有效避免结构构件的轻微损伤及非结构构件的破坏,而在罕遇地震水平不仅避免了结构层间位移角超过弹塑性层间位移角限值2.0%,而且有效避免了结构的薄弱层破坏。     

某高层建筑隔震设计计算及分析

对某12层的框架剪力墙结构工程实例进行了隔震设计计算分析.利用ETABS模型运用时程分析法对隔震结构进行了计算,由结果分析可知,隔震装置在多遇地震作用下能够延长结构的周期、减小结构的层间位移角,有效地减小结构的地震反应;在罕遇地震作用下楼层层间位移角能满足大震不倒的要求,隔震支座的位移和轴力均能满足现行抗震设计规范要求.     

对某博物馆的基础隔震分析

本文以设防烈度为7度的某城市博物馆为研究对象,对其进行基础隔震设计并按照规范要求选取7条地震波进行动力时程分析,通过对比隔震结构与非隔震结构的楼层剪力、上部结构倾覆弯矩、罕遇地震作用下的层间位移角等指标分析基础隔震设计的效果。研究表明:对该结构采用了基础隔震设计后可以有效提高结构的抗震安全性能。     

多层装配式钢框架减震结构动力弹塑性响应分析

北京某学校中学部B1楼为多层装配式钢框架减震结构。B1楼共布置24个黏滞阻尼墙(VD),为了验证装配式钢框架减震结构在设计后能否满足"大震不倒"的抗震设防要求。本文使用Perform-3D软件分别对安装VD和不安装VD的结构进行在罕遇地震、极罕遇地震作用下的弹塑性分析。结果表明:原结构在罕遇地震作用下层间位移角满足规范限值要求,但在极罕遇地震作用下层间位移角已大于1/50。减震结构在罕遇、极罕遇地震作用下层间位移角均小于1/50,且相比原结构层间位移角显著减小,黏滞阻尼墙有效地保护了主体结构,吸收了大量的地震能量。     

装配式轻钢房屋科普房振动台试验研究

对单层足尺装配式轻钢科普房屋模型进行振动台试验,得到了房屋在地震作用下的动力特性,包括自振频率、阻尼比,选取2条实测自然地震波记录和1条人工合成地震波,分析了模型在不同地震作用下的地震响应,包括加速度响应、位移响应等,结果表明：装配式轻钢房屋自振频率可采用规范推荐方法进行计算;在地震作用前后,自振频率和阻尼比无明显变化,表明结构刚度无退化现象,装配式轻钢房屋在弹性阶段的阻尼比建议取0.03;结构的薄弱部位如门窗洞口、墙体端柱、过梁等连接处和墙体骨架、覆面板等主要抗侧力构件均未出现明显的变形和破坏现象,且试验结束后房屋变形可恢复;在多遇和罕遇地震作用下,结构最大层间位移角为1/836和1/124,满足我国现行规范关于结构层间位移角限值的规定,具有良好的抗震性能。     

大底盘多塔高层隔震结构的地震响应

采用弹性时程分析方法,结合某大底盘多塔隔震结构(建成后将成为目前大陆地区最高的隔震建筑),分析结构在多遇及罕遇地震作用下的响应。对比层间剪力,计算水平向折减系数,绘制结构层间位移的变化曲线,并探讨高层复杂结构应用隔震技术的相关要求。结果表明,隔震结构的地震作用显著降低,层间剪力远小于抗震结构的,罕遇地震作用下的水平向折减系数更小;层间位移主要集中在隔震层,上部结构的层间位移几乎为零,结构呈现出明显的整体平动趋势。     

某剪力墙结构隔震设计技术经济性研究

为了研究高烈度区高层剪力墙结构住宅采用隔震设计的技术经济性,对某剪力墙结构采用隔震设计前后进行了较为全面的分析比较。多遇地震作用下,分别对隔震结构与非隔震结构的底部剪力和层间位移角进行验算。罕遇地震作用下,对隔震结构与非隔震结构的耗能性能、层间位移角、剪力墙变形角以及连梁变形角等进行对比分析,考察结构的损伤情况。在此基础上,探讨了隔震结构与非隔震结构材料用量、工程造价与设防烈度的关系。分析结果表明,采用隔震设计后,结构的地震总剪力与倾覆力矩均可降低2/3左右,多遇地震作用下的最大层间位移角可减小40%以上,罕遇地震作用下的最大层间位移角可减小50%以上;设置黏滞阻尼器对于减小隔震层的最大位移作用显著;剪力墙基本处于弹性状态,连梁的损伤程度大大降低。8度(0.3g)设防时,隔震结构钢筋和混凝土的用量均明显少于非隔震结构,工程造价低于非隔震结构。