基于变形和能量的低烈度区超高层建筑抗震性能分析

介绍地震能量分析基本原理,采用非线性分析软件PERFORM-3D对6度区的某超高层建筑进行了大震作用下的动力弹塑性时程分析,研究了结构塑性变形分布规律、能量总输入与耗散分布特征以及构件间滞回耗能分配等问题,从整体结构和局部构件两个层面评价了结构的抗震性能。研究结果表明,能量分析反映了地震动持时特性对结构的影响,可以作为基于变形的抗震性能分析的较好补充;低烈度区结构在大震作用下进入塑性程度不高,能量耗散主要由阻尼耗能完成,滞回耗能主要由框架梁和跨高比大于2.5的连梁完成。     

基于能量指标的高层钢结构动力弹塑性抗震能力研究

能量参数作为结构抗震性能的重要指标,因结构滞回耗能和损伤机理的复杂性而较少被研究或仅对SDOF系统进行能量反应分析;然而,真实的结构是多维空间体系,结构构件在空间上具有协同工作的特点,将低维条件下的研究成果推广到更高维的层次上有一定的局限性。针对该问题,基于能量分析方法,研究了1个3×6跨、18层、高55m的高层钢结构在多维地震荷载作用下的抗震性能。明确结构各种能量成分占总输入能的比例关系、结构的极限耗能能力、层间滞回耗能分布规律、结构的损伤(塑性铰)分布,并讨论了不同加速度峰值下瞬态滞回耗能、滞回耗能幅值谱和由能量分析获得的结构等效阻尼比等诸多参数。基于能量指标的分析方法较好地反映地震荷载作用下结构的抗震性能。     

地震作用下单层网壳结构动力稳定性分析的能量准则

从结构能量变化的角度研究单层网壳结构的动力稳定性,通过考察单层网壳结构在地震作用下的能量响应特征,发现当网壳结构所消耗的能量超过外界地震动输入的总能量时,结构将发生动力失稳,得出表征结构动力稳定性的能量函数表达式,据此提出了一种基于能量的网壳结构动力稳定性定量判定新准则。通过考察该能量函数极小值随地震加速度峰值变化的全过程曲线,可以得到地震作用下网壳结构的临界荷载。通过实例分析验证了该准则的合理性,实现了地震作用下单层网壳结构动力稳定性的定量分析。     

大底盘双塔连体结构的能量分析研究

针对大型复杂结构的能量分析问题,采用SAP 2000建立大底盘双塔连体结构模型,利用MATLAB和SAP 2000的接口程序对其进行弹性能量分析,给出结构能量反应和单自由度体系能量反应之间的关系,以此分析结构的振型分解能量和建立能量反应谱,研究结构在三维地震作用下的弹塑性能量反应,并与无连体的情况进行比较。研究表明:振型分解能量分析法可以快速、有效地估算结构的能量反应,连体结构的抗震性能在一定程度上优于无连体结构。     

基于能量法的下击暴流作用下输电塔线体系失效 倒塌研究

对下击暴流作用下的输电塔线体系进行了基于能量法的失效倒塌分析。采用ABAQUS软件建立了 “一塔两线” 的输电塔体系有限元模型; 基于改进的OBV模型的时变平均风速模拟方法,推导并得到了输电塔及导线各节点的下击暴流风速时程曲线; 采用基于特征能量的动力稳定性判别方法对塔线体系在3个不同风速的下击暴流动力工况时的响应进行分析,确定了下击暴流作用下输电塔失效的时刻,探讨了大跨越输电塔线体系的失效倒塌机制。结果表明:采用能量法对结构体系进行分析时,最后一次特征能量超过输入能量的时刻即为结构的失效时刻; 基于能量法对下击暴流作用下的输电塔线体系进行分析,可以快速准确地判断输电塔线体系整体失稳倒塌的时刻,具有较强的工程实用价值; 在倒塌时刻,主材失稳引发的薄弱区域杆件部分失效会导致输电塔的整体失稳,最终使结构失效倒塌。     

不均匀剪切型层模型结构基于能量概念的弹塑性地震位移反应分析

采用能量概念能更清楚地揭示结构抗震性能的本质。首先介绍了基于能量概念的结构抗震设计有关研究状况。同时根据地震作用下不均匀剪切型层模型结构的弹性和弹塑性时程分析结果,研究了能量在其楼层间分布的特点,给出了楼层能量集中的规律及相关影响因素。并采用等往复振动能量准则建议了能量集中楼层的弹塑性位移计算方法。     

落石冲击作用下钢筋混凝土棚洞结构的动力系数研究

以钢筋混凝土棚洞为原型,通过ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,考虑在不同能量的落石冲击不同位置的情况下,分析了钢筋混凝土棚洞的动静力响应及其冲击动力系数,得到了弹塑性状态下棚洞冲击动力系数的变化规律。据此,棚洞结构的动力冲击设计可转化为落石的静力荷载作用下的设计,即通过钢筋混凝土棚洞结构在落石静力荷载作用下的最大响应乘以考虑了能量因素的冲击动力系数可以确定落石冲击作用下钢筋混凝土棚洞结构最大动力响应。     

钢混框剪高层结构地震能量分布及耗散研究

为了研究复杂建筑结构在地震作用下地震能量的分配与耗散机制,基于能量平衡原理和Perform 3D软件对钢筋混凝土框架 剪力墙高层结构模型进行了动力弹塑性能量时程分析,得到了框剪高层结构在罕遇地震作用下地震能量的输入、分布及耗散规律;考察了地震动特性对钢混框剪高层结构地震能量输入及分配的影响,确定了地震耗能占输入能的比例时程;分析了结构阻尼比和结构延性对框剪高层结构地震输入能、阻尼耗能和滞回耗能及其耗能比例的影响规律,确定了阻尼比对滞回耗能和延性比对阻尼耗能的交互影响;研究了框剪高层结构地震滞回耗能沿结构竖向分布和沿横向构件内部分配的规律,确定了竖向刚度分布对结构地震滞回耗能的影响;揭示了钢混框剪高层结构地震输入能量及其分布规律。所得结论可为基于能量平衡原理的抗震设计理论在复杂钢筋混凝土高层建筑结构实际工程中的运用提供参考。     

基础隔震结构地震能量分布及耗散研究

为了研究隔震结构在不同特性地震动作用下能量的分配与耗散机制,基于能量平衡原理,利用抗震非线性软件perform3D,对近场和远场地震动作用下隔震结构和非隔震结构地震响应进行了对比分析,得到了隔震结构和非隔震结构在多遇、设防及罕遇地震下地震能量的输入、分布及耗散规律。研究表明:近场地震动作用对隔震结构耗能形式影响较大,且其对两种结构产生的滞回耗能比例更大;滞回耗能沿结构竖向呈现上小下大的分布规律;结构构件刚度变化对构件滞回耗能影响较大。     

钢筋混凝土结构地震破损反应能量分析

地震时结构处于地震能量场内,地震结构的作用及结构的反应过程,实际上是地震能量输入结构及结构的能量反馈、结构内部能量分配及耗散的持续过程。掌握结构的能量耗散是了解结构在强震作用下反应性状的重要途径,而且也为评定性状千差万别的弹塑性结构动力反应提供了共同的基础。