框架结构在竖向地震作用下的计算

本文对在竖向地震作用下的框架结构提出考虑节点转动和水平梁影响的串并联多质点系模型；并对在该模型下建立的动力矩阵采用动力凝聚法，消去竖向力、竖向位移与其它广义力和广义位移之间的耦联关系，从而使刚度、质量和阻尼矩阵的维数得到降低，进而使框架结构的抗震计算工作量大大减少。用本文方法对多层框架结构进行了竖向地震下的弹性时程分析，并与其它竖向地震计算法作出比较，通过具体算例和分析表明，本文方法具有较好的严密性。     

巨型框架结构竖向地震作用抗震性能研究

本文对在竖向地震作用下的巨型框架结构采用考虑节点转动的串并联多质点系模型;并对在该模型下建立的动力矩阵用动力凝聚法进行简化,推导了相应的振动微分方程。通过具体算例分析得出了巨型框架结构在竖向地震作用下的一些震害特点。     

多高层框架结构在竖向振动下的振动分析

本文将框架结构简化为平面杆系模型,并采用了能够考虑节点转动的一致刚度矩阵和一致质量矩阵建立结构的总刚度矩阵和总质量矩阵,运用静力凝聚法消去与竖向力、竖向位移相互耦联的其它广义力和其它广义位移,得到仅仅只考虑其它力和位移影响的竖向刚度矩阵和相应的质量矩阵后进行模态分析,分析出了框架结构振型的一些特征及结论,并对该模型在振型叠加法中的振型数的选取提出了几点建议.     

竖向地震动对带缝RC框架抗震性能影响的数值研究

为研究竖向地震动对带施工缝RC框架结构抗震性能的影响,对7~9度区分别设计了4层规则框架结构,并对各框架结构建立考虑施工缝影响的数值模型,进行只输入水平地震波与同时输入水平和竖向地震波的非线性动力时程分析。对结构的顶点最大位移、层间位移角平均值以及塑性铰分布规律进行了对比,结果表明,竖向地震动对各烈度区带缝RC框架顶点最大水平位移的影响规律并不一致,可能使其增大或减小,主要取决于柱轴压比的变化规律。考虑竖向地震动影响会使各烈度区带缝框架的层间位移角增大,其中7度区框架的最大层间位移角超出了规范限值,9度区框架的层间位移角分布发生变化。竖向地震动会使构件端部提前出现塑性铰,并且柱端更容易出现塑性铰,梁端出铰较少。     

竖向基础隔震框架结构的竖向地震反应分析

对竖向隔震框架结构的竖向地震响应进行了时程动力分析，对比了隔震结构及其相应非隔震结构的动力特性，给出了罕遇地震作用下结构的最大层间轴力、位移等，得到了竖向隔震结构的竖向地震反应明显降低的结论。     

填充墙RC框架结构抗连续性倒塌研究

论文基于备用荷载路径原理,采用非线性静力和非线性动力分析方法,研究了填充墙的布置对框架结构连续性倒塌性能的影响.建立一个4层RC框架结构模型,分别对纯框架结构和考虑填充墙布置的框架结构进行了分析,移除首层框架中柱,分析剩余结构在移除柱后的动力响应.分析结构表明,填充墙不仅能承受一定的竖向荷载,还能增大剩余结构的延性和失效跨内荷载重分配的范围,减小失效点的竖向位移,从而提高了结构的抗连续性倒塌能力.填充墙的不均匀布置对结构抗连续性倒塌性能有明显的消弱作用,在进行结构抗连续性倒塌设计时,应特别注意填充墙的数量和布置方式,避免形成薄弱层.     

填充墙刚度对框架结构抗震性能影响研究

文章通过SAP2000软件对5层框架结构进行建模,计算其模态周期与PKPMV4.1软件计算值进行对比,验证两者模型具有可比性.在此基础上,通过SAP2000模型,进行小震作用下的地震反应,与PKPM软件的计算结果对比,研究发现PKPM在计算层间位移角时是偏保守的.通过SAP2000对竖向不均布置的填充墙框架结构进行Pushover非线性分析,发现竖向不均匀布置填充墙会改变框架结构内力和位移以及塑性铰的出铰顺序和发展情况,严重影响了结构的抗震性能.     

巨型框架结构的隔震分析

采用ANSYS通用有限元程序建立了巨型框架结构隔震分析的动力计算模型,对巨型框架结构进行了隔震动力时程计算,给出了巨型框架结构隔震后在多条地震波作用下的动力位移及内力等地震响应。计算结果表明,巨型框架结构在隔震后具有良好的抗震性能,可有效地降低结构的地震响应,计算结果对于确保巨型框架结构的抗震安全性具有较大的意义,同时对选择结构构件截面尺寸,也具有较大的参考价值。     

下部框架结构的协同工作对张弦桁架抗震性能的影响北大核心CSCD

采用时程分析法对广州国际会展中心张弦桁架结构进行地震响应分析,详细对比了有无下部框架结构协同工作下,结构的自振特性、下弦跨中节点的水平加速度和竖向位移的地震响应、上下弦杆轴力和拉索应力的地震响应.结果表明:下部框架结构的协同工作使结构的自振频率减小,但对张弦桁架低阶振型的影响不大;大幅度地改变了张弦桁架的水平加速度地震响应峰值;下部结构的协同工作使张弦桁架的竖向位移地震响应明显减小,但位移响应的衰减速度变慢;下部框架结构的协同工作对张弦桁架边跨和跨中弦杆轴力地震响应的影响各不相同,对索应力地震响应的影响极小.     

下部框架结构的协同工作对张弦桁架抗震性能的影响

采用时程分析法对广州国际会展中心张弦桁架结构进行地震响应分析,详细对比了有无下部框架结构协同工作下,结构的自振特性、下弦跨中节点的水平加速度和竖向位移的地震响应、上下弦杆轴力和拉索应力的地震响应.结果表明:下部框架结构的协同工作使结构的自振频率减小,但对张弦桁架低阶振型的影响不大;大幅度地改变了张弦桁架的水平加速度地震响应峰值;下部结构的协同工作使张弦桁架的竖向位移地震响应明显减小,但位移响应的衰减速度变慢;下部框架结构的协同工作对张弦桁架边跨和跨中弦杆轴力地震响应的影响各不相同,对索应力地震响应的影响极小.     

近场地震竖向效应对结构位移的影响

基于30组近场地震记录,研究了近场地震竖向效应对结构位移的影响。对6层和10层框架结构算例分别输入每一组近场地震记录进行动力时程分析,时程分析统计结果表明,近场地震竖向效应对框架结构楼层及层间位移具有明显的增大作用,必须引起地震工程界研究、设计人员的高度重视。     

上覆土竖向惯性力对浅埋地下框架结构地震损伤#br# 反应影响离心机振动台模型试验研究

已有研究表明不同轴压比下中柱侧向变形能力是影响浅埋框架地铁车站结构抗震性能的关键因素。为了研究由竖向地震作用引起的柱轴压比增高对浅埋地下框架结构的地震损伤反应的影响,采取在结构上覆土中掺入钢砂的方式体现上覆土的竖向惯性力作用,开展地下结构地震破坏离心机振动台模型试验研究。试验结果表明：结构上覆土体掺钢砂的方式对土-结构体系的动力特性、地震作用下地下结构顶、底板水平相对位移反应影响不大;增加上覆土竖向惯性力较大地改变了围岩土体与地下结构的接触压力分布形式,进而改变结构各构件的内力状态,使得框架结构中的关键竖向承力柱的轴压比升高;增加上覆土竖向惯性力导致地下结构框架受力及中柱轴压比增高的后果使得地下框架结构更易发生地震破坏。     

预压装配式预应力混凝土框架拟动力抗震性能试验研究

通过对一榀两层两跨预压装配式混凝土框架拟动力试验,着重分析预压装配式混凝土框架在拟动力荷载情况下的破坏机制、刚度退化、耗能性能,以及变形恢复能力,并对结构模型进行了弹塑性动力分析。试验结构在高荷载下梁的滞回曲线趋于丰满,表现出较强的耗能能力。梁端截面具有良好的转动能力,可考虑框架弯矩调幅。预应力的作用使得框架构件有很强...     

Shaking table test and numerical simulation on a vertical hybrid structure under seismic excitation

A shaking table test of a 12‐story steel/reinforced concrete (S/RC) frame, which is composed of a 4‐story steel frame in the higher part, a 1‐story S/RC frame as a transition story in the middle part, and a 7‐story reinforced concrete (RC) frame in the lower part of the model, has been conducted, and its results are compared with those of a standard 12‐story RC frame to evaluate seismic performance of this S/RC frame. The numerical simulation on such hybrid frame structure has been performed and validated by the above experimental results. It is found that irregular lateral‐stiffness distribution along structural height will not only increase rotation at the joint of boundary between transition story and steel frame or concrete frame but also enlarge rotation at such joint and lead to more obvious rigid deformation in steel frame of S/RC frame, which will undoubtedly intensify bending failure. Meanwhile, acceleration response of the upper steel frame will reach its peak when characteristic site period is near the counterpart of the upper steel frame. Further, the maximum interstory drift under frequent earthquake excitation is at the lower substructure, namely, the RC frame, but this is not the case in rare earthquake situation. When it comes to determining damping ratio for vertical hybrid structure, a general method for engineering, which takes concrete and steel damping ratio for the whole structure analysis and then gets envelopes of these results for design, may yield conservative results. Meanwhile, such method may underestimate responses near the transition story.     

CCTV新台址主楼抗震性能研究

中央电视台新台址主楼建筑造型和结构体系独特,结构动力特性和地震响应异常复杂。本文首先研究了结构的自振特性,研究结果表明,其1、2阶振型表现为沿两塔楼对角线方向的平动变形,并伴随塔身扭转变形以及大悬臂竖向振动,其3、5、7阶振型以扭转为主。在自振特性分析的基础上,应用有限元数值方法对结构的小震、中震弹性响应进行了分析。通过对构件承载性能的分析建立了弹塑性计算模型,并应用此模型进行了结构大震弹塑性时程响应和静力弹塑性推覆分析,依据抗震性能指标校核了结构及构件的承载力。基于FNA进行的大震弹塑性时程分析表明,最大层间位移角满足1/50的限值条件。推覆分析分别采用以加速度相关和质量相关的横向力分布模式,正、反向加载进行计算,按照目标位移法和能力谱法确定结构的地震响应以及推覆过程中塑性铰的分布状态。基于三套地震作用参数(《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001),100年使用年限换算设防烈度及地震安评报告)的计算结果,综合评估了结构的     

连接的半刚性对钢框架结构动力性能的影响

用两端带转动弹簧的杆单元代替一般的杆单元，提出了一种新的平面杆系钢结构动力分析计算模型。通过对杆单元的转角位移方程进行修正，推导了这种计算模型的结构刚度矩阵，提出了钢框架结构弯剪型层模型考虑杆端转角后的结构侧移刚度计算方法，分析了连接的半刚性对钢框架结构动力性能的影响。算例结果表明：连接的半刚性对结构动力性能的影响非常大，不容忽视。     

拉链柱支撑钢框架结构振动台试验研究

为研究拉链柱支撑钢框架结构的抗震性能并对设计方法进行验证,完成了一个3层单跨1∶4缩尺比例的拉链柱支撑钢框架结构模型在24个地震作用工况下的模拟地震作用振动台试验。通过试验,得到了结构的动力特性、层间位移响应、加速度响应以及各结构构件的受力状态等。结果表明,8度多遇及设防烈度地震作用工况下,结构基本未进入塑性,试验模型振动时以第1阶模态振动为主。超9度罕遇地震作用工况下,底层支撑失稳明显,顶层支撑未见失稳。底层受拉支撑的最大轴拉力接近屈服轴力,受压支撑的屈曲后承载力约为支撑稳定承载力的30%,表明由支撑失稳产生的竖向不平衡力按受拉支撑的最小屈服承载力和受压支撑的最大屈曲承载力的30%计算是可行的。拉链柱主要通过受拉传递因支撑失稳产生的竖向不平衡力。因变形协调关系,被支撑梁可以承受一定的竖向不平衡力,在拉链柱未屈服的前提下,一般下层被支撑梁承受的竖向不平衡力要高于上层的。总体上,各构件的受力状态及传力路径与设计初衷基本一致,结构体系在模拟地震作用振动台试验中表现出了良好的抗震性能。     

高强钢组合K形偏心支撑框架抗震性能对比分析

为研究不同强度组合的高强钢组合K形偏心支撑框架结构的抗震性能,设计了一组不同强度(Q345、Q460、Q690钢材)组合的5层K形偏心支撑框架结构算例Q345-5、Q460-5和算例Q690-5,选取10条地震动记录对其进行动力时程分析,得到各算例在不同水准地震作用下的耗能梁段转角和层间位移角。研究表明：8度罕遇地震作用下,高强钢组合K形偏心支撑框架的层间位移角比传统K形偏心支撑钢框架大,各算例耗能梁段全部进入塑性变形阶段;塑性层间位移角到达规范限值时,算例Q460-5框架梁开始进入塑性变形阶段,算例Q690-5框架柱、框架梁和支撑均处于弹性变形阶段,还可以承受更大的地震作用;达到定义的极限状态时,与传统偏心支撑钢框架相比,算例Q460-5能够承受的地震作用和耗能梁段转角更小;算例Q690-5承受的地震作用和耗能梁段转角更大。