组合模态推覆分析法在某超限高层剪力墙结构中的应用和验证

传统的推覆分析方法按一阶模态进行推覆分析,不考虑高阶振型的影响,在高阶振型影响较大的超高层结构的分析中,存在较大的误差。本文中使用考虑高阶振型影响的组合模态对某超高层剪力墙结构进行推覆分析。并将得到的整体反应结果与动力时程结果进行对比,把其中最接近推覆分析层位移曲线或层间位移曲线包络的地震波作为时程分析输入地震波。然后将此地震波双向或三向输入进行时程分析,从构件到结构层面进行详细的抗震性能评估。采用组合模态推覆分析法得到的目标位移和层位移曲线等物理量具有地震反应统计平均值的意义,即使最终推覆分析不用于设计,但仍可以作为辅助依据来指导时程分析中地震动加速度的选取,以减小非线性动力分析的离散性。     

静力非线性方法用于桥梁高墩抗震性能分析

高墩桥梁由于结构本身的特点,墩高使得高阶振型的影响更明显,笔者基于“等效振型高度”的概念对通常采用的MPA(Modal Pushover Analysis)方法提出改进,并采用几种不同侧向力分布模式的Pushover以及动力时程分析对桥梁单墩进行对比分析,以研究改进的MPA法应用于桥梁高墩抗震性能分析的计算精度和有效性.分析结果表明,当地震动强度较小时,MPA法和改进MPA法可以较好的改善计算结果;随着地震动强度的增大,改进MPA法的计算精度优于MPA法.     

基于侧向力加载方式的Pushover分析方法

静力弹塑性(Pushover)分析方法作为一种评估结构抗震性能的非线性分析方法,具有简便、实用、可靠的优点,近年来在国内外得到了广泛的关注和研究。针对静力弹塑性分析方法的研究热点问题——侧向力加载模式作了详细的介绍和深入的分析,在此基础上对两个混凝土框架高层结构(分别为平面不规则和规则的结构)进行了基于侧向力加载模式的推覆分析。对比分析了不同侧向力加载模式下的基底剪力-顶点位移关系曲线和层间位移角关系曲线,认为基于均匀分布模式和倒三角分布模式的推覆分析对实际工程的弹塑性分析具有指导意义,自适应分布模式的推覆分析方法可以代替弹塑性时程分析方法来评估结构的抗震性能。     

单柱式墩高架桥考虑高阶振型影响的简化非线性抗震分析

讨论了高阶振型对结构非线性反应的影响以及对规则程度不同的钢筋混凝土单柱式墩高架桥梁结构进行Pushover分析时高阶振型的贡献.使用考虑高阶振型影响的Pushover分析方法与仅考虑一阶振型的Pushover分析方法和非线性动力时程分析方法进行比较.对于较不规则的桥梁结构,考虑高阶振型影响的简化非线性分析方法能得到较好的分析结果.     

考虑高阶振型影响的改进的多模态推覆分析方法

将结构静力弹塑性分析与地震反应谱结合起来的Pushover方法是一种简单有效的结构抗震能力评定方法,本文简要介绍了这种方法的原理,并在多模态pushover分析方法的基础上,提出了改进的多模态pushover分析方法,用以建立钢框架结构的能力谱曲线。求解结构在性能点处的响应时,为了考虑高阶振型对结构抗震性能的影响,首次把振型质量参与系数应用到模态推覆分析结果的组合中。通过与弹塑性时程分析的比较,表明本文提出的改进的多模态推覆分析方法是可行的和准确的。     

天津市某商业大厦超限高层建筑静力弹塑性分析

在高层建筑静力弹塑性分析(Pushover)中,侧向力分布模式的选取是一个关键问题,尤其受高阶振型影响比较显著的超限高层建筑。以天津某商业大厦超限高层建筑为工程实例,采用5种常见的侧向力分布模式进行分析,并与弹塑性动力时程结果进行对比,对超限高层建筑Pushover分析中侧向力分布模式选取提出了建议。最后以振型组合分布模式对该超限高层建筑进行了Pushover分析,研究了结构的弹塑性抗震性能,提出了一些设计建议。     

对结构静力弹塑性分析方法的几点改进

探讨了结构静力弹塑性分析方法的基本原理，指出了该方法目前存在的缺陷，基于模态Pushover法（MPA）提出了根据振型参与重量来确定对结构地震反应起主要影响的振型数以及两阶段的侧向力加载模式，并对确定结构目标位移的方法作了一些改进。采用动力时程分析法和改进的静力弹塑性方法，对一个优化钢框架结构的地震反应进行了数值模拟分析，其结果表明，采用本文改进的静力弹塑性分析方法对结构进行推覆分析，能较准确地模拟结构的地震反应，具有易操作、计算精度高的优点。     

结构振型对Pushover水平侧向力分布影响的研究

从多自由度体系的地震反应分析出发,分析了结构振型对结构地震惯性力的贡献,提出了3个基于多自由度体系振型的侧向力分布计算方法:30%规则、SRSS规则和实际地震加速度谱方法。利用传统的侧向力分布和本文提出的基于振型的侧向力分布,分别对2个不同高度的框架结构(4层和12层)进行Pushover分析,得到了结构的推覆曲线、楼层侧移曲线、层间侧移角曲线以及塑性铰分布情况,并与时程分析结果进行了比较。结果表明,本文方法得到的结果是有效的,其推覆分析结果与时程分析结果吻合较好。     

二质点模型在Pushover分析中的应用

对常见的主要失效模式为下部破坏型结构在强烈地震作用下的位移需求估计,常规的Pushover方法和模态Pushover方法不能得到满意的结果。为此,本文提出等效成二自由度体系的Pushover分析方法,并推导了多自由度体系等效成二自由度体系的计算公式。分别采用常规Pushover方法、模态Pushover方法、等效成二自由度体系的Pushover方法以及时程分析法对8个7层平面框架结构进行了强烈地震作用下的位移反应分析,同时还对其中的一个结构进行了不同地震动强度水平下的位移反应分析。结果表明,等效成二自由度体系的Pushover分析方法能够较好地估计下部破坏型结构的位移需求。     

改进的基于模态推覆的时程分析地震动记录调整

利用时程分析计算结构地震反应时,不同的地震动记录或不同的地震动记录调整方法得到的结果差别很 大,因此如何选择和调整地震动记录,减小结构地震反应分析结果的离散性,是提高结构抗震分析结果可靠性的 必然要求。针对基于模态推覆的地震动记录调整方法的不足,提出引入以振型参与重量系数为加权系数、可考虑 前若干阶振型贡献的综合调整系数调整初选的地震动记录,其中每一阶振型对应的调整系数利用该阶振型相应等 效单自由度体系非线性时程分析所得最大位移匹配其目标位移确定。进一步,以一6层钢筋混凝土框架结构为例 ,分别采用改进的基于模态推覆、基于模态推覆和基于ASCE7的调整方法调整地震动记录进行时程分析,并对不 同调整方法下结构最大水平位移、最大层间位移角等结构响应计算结果的离散性进行了对比。对比结果表明,与 基于模态推覆和基于ASCE7的地震动记录调整方法相比,基于改进模态推覆的地震动记录调整方法所得结构地震 响应分析结果的离散性明显下降。     

基于变形的土石坝地震易损性分析

地震易损性分析是地震风险分析的重要组成部分,可以预测结构在遭受不同等级地震荷载作用下发生各级破损的概率。土石坝在地震作用下易发生不同程度的破坏,对其进行易损性分析可以为土石坝地震风险分析及评价提供有效途径。考虑土石坝材料参数及地震动输入不确定性因素的影响,提出了基于变形的土石坝地震易损性分析方法。采用正交设计法选取材料参数样本组合,分别施加不同地震峰值加速度进行地震反应分析,基于坝顶相对沉陷破损评价指标,给出了大坝的易损性曲线。以云鹏心墙土石坝为例进行了地震易损性分析,得到大坝不同震损等级的风险概率,对土石坝地震风险评估和抗震设计优化、维修加固决策等具有重要意义和应用价值。     

淮安大桥主桥的地震响应时程分析

淮安大桥是宿淮高速公路上的一座大跨度预应力混凝土斜拉桥,其宽度在目前国内同类型桥梁中位居第一.利用ANSYS软件建立了淮安大桥的三维有限元模型,并对其动力特性进行了分析.在此基础上,应用空间非线性时程分析方法,对淮安大桥在不同地震动输入方式下的地震响应进行了计算分析.研究结果表明,淮安大桥主桥关键截面的地震响应在设计允许的范围内,对大跨度预应力混凝土斜拉桥的地震响应分析并采取相应的控制措施具有一定的借鉴意义.     

隔震结构不同阻尼比地震影响系数曲线的改进研究

对我国现行建筑抗震设计规范中不同阻尼比隔震结构的地震影响系数曲线进行了研究。对于隔震结构的计算分析,规范建议采用时程分析方法进行求解;在特定情况下,也可根据规范中不同阻尼比结构的地震影响系数曲线,采用简化的等效线性化方法进行迭代求解。建立了一个典型的采用叠层橡胶支座隔震的12层钢筋混凝土结构;分别采用等效线性化方法和时程分析方法,对隔震层位移、基底剪力等进行分析和比较。发现等效线性化方法的隔震分析结果相对于时程分析方法严重偏大,说明当结构阻尼比大于0.05时,我国规范的阻尼调整系数值过于保守。在此基础上,对规范中地震影响系数曲线采用的阻尼调整和形状参数提出了改进建议。在不同的场地类别和地震分组情况下,改进后的等效线性化方法的计算精度均得到了很大提高,可以准确计算隔震结构的基本动力响应。     

地下结构抗震设计中的静力弹塑性分析方法

首先介绍目前地下结构抗震分析方法存在的主要问题,在借鉴地上结构静力弹塑性分析方法思想的基础上,提出一种适用于地铁等地下结构抗震分析与设计使用的静力弹塑性方法。详细介绍该方法的实施步骤与特点,给出水平等效惯性加速度的求解方法。该方法概念清晰、操作简单,能够在不需要计算相互作用系数的情况下较好地模拟土-结构之间的动力相互作用;能够进行结构在地震作用下的全过程分析,给出地下结构在输入地震波作用下的峰值变形与内力,避免对土-结构整体模型进行复杂的动力相互作用分析。结合实际工程与基于黏弹性静-动力统一人工边界的静-动力联合分析方法进行对比研究,验证地下结构静力弹塑性分析方法的可靠性及良好的模拟精度,可以应用于地下结构的抗震分析与设计中。     

预应力张弦桁架结构地震反应分析

为了了解预应力张弦桁架结构的动力反应特性,以某工程为例,利用ANSYS通用有限元软件对其进行了地震反应时程分析,总结了其在不同地震波作用下的反应特性,可为同类结构抗震分析提供参考。     

发震断层的永久位移概率评估方法

 基于Cornell地表地震动的概率方法,提出发震断层未来地震引起地表永久位移的概率分析方法,其中断层模型、地震发生模型、震级与破裂面的长度、宽度、地表位移之间关系的参数采用物探结果、震源运动学反演、历史地震资料、现场考察及测年确定。主要技术有2点：(1) 概率分析场点地震动是场点周围断层所有潜在地震的贡献,而场点的地表永久位移仅是该断层的贡献;(2) 场点所在断层发生的所有地震对场点的地震动均有贡献,而场点所在断层发生的少数地震才能对场点永久位移有贡献。应用提出的方法,结合海原断裂地震地质资料和地震活动性资料,给出2种特征地震模型下的不同概率水准的地震地表永久位移。发震断层不同概率水准下的地表永久位移评估为穿越断层的管线和桥梁工程提供基础数据,以便采取合理的抵抗永久地表位移措施,减小地震灾害带来的损失。     

高地震烈度区粉土地基抗液化及隧道抗震研究

昆明东外环下穿隧道工程是昆明南火车站枢纽工程中的一个重大项目,在勘察过程中发现K2+100~K2+200隧段含两层粉土层,且其中一层紧靠隧道设计底板。由于该工程处于高地震烈度区,在地震作用下粉土极易发生液化,直接影响到上部隧道结构的稳定。针对该工程实例,利用FLAC~(3D)软件开展了高地震烈度区粉土地基抗液化及不同隧道衬砌混凝土强度等级与衬砌厚度等条件下的隧道抗震研究。计算结果表明,在设计地震动加速度为0.2 g的条件下,该工程粉土地基超孔压比约为0.2,粉土地基不会发生液化;随着衬砌厚度的增加,衬砌弯矩和剪力总体呈现增长趋势,而混凝土强度等级的变化对衬砌的受力影响很小。分析结果初步揭示了可液化土中隧道结构的抗震特性,可为设计所参考。     

高层钢-混凝土混合结构抗震性能评估

基于性能的抗震思想是以结构的非线性静力推覆分析为基础,以结构的抗震设计方法和抗震性能评估方法为核心的抗震设计方法。将这种方法应用于混合结构的抗震性能评估中:对混合结构进行弹塑性静力推覆分析,根据地震设防水准的不同,确定不同水准地震情况下的弹塑性需求谱曲线,运用能力谱分析方法,得到混合结构在不同等级地震作用下的性能目标,对比规范的性能指标,对混合结构的抗震能力做出评估。     

超高层钢筋混凝土框架-核心筒结构的抗震特性分析

运用大型有限元软件ANSYS对某超高层钢筋混凝土框架-核心筒结构进行模态分析,并通过设计软件ETABS的计算结果对其进行验证,得到结构的自振特性。在模态分析的基础上,采用时程分析法对该结构进行非线性地震分析,对结构输入3种不同的地震波进行计算,充分分析和比较了计算结果,包括层间位移角沿高度变化包络曲线、顶点水平位移时程曲线、层间位移沿高度变化包络曲线以及顶层加速度时程曲线。结果表明:在地震作用下,该结构没有出现较为明显的薄弱层,同时结构的最大层间位移角出现在结构的中上部,且其值小于《高层建筑混凝土结构技术规程》规定的1/100,能够满足抗震设防要求。利用ANSYS和ETABS对结构进行非线性地震分析,反映了此类结构体系在地震作用下的动力特性,解决了设计中的疑难问题,并校验了结构设计方案的合理性。研究结果在超高层结构抗震设计方面具有重大的理论意义和实用价值。     

三跨中承式钢管混凝土拱桥抗震性能分析

对某三跨中承式钢管混凝土拱桥进行了抗震分析,按照＂统一理论＂将拱肋换算为一种材料,通过模态分析得到结构的固有频率和振型。采用Rayleigh阻尼进行基本烈度和罕遇地震下的时程分析,得到不同加速度峰值下的最大内力、变形。结果表明：该拱桥以横桥向振动为主,拱肋平面外的刚度与平面内刚度相比较小,符合物理概念;拱脚的内力普遍大于拱顶,需综合考虑不同工况确定极值内力;拱桥在地震下的力学性能较好,能够满足规范关于常遇和罕遇地震下的强度与延性的规定。