超长钢屋盖多维多点输入的地震响应分析

采用时程分析法对某超长钢屋盖进行了考虑行波效应的多维多点输入下的地震响应分析,考察了多维多点输入对结构的基底剪力、扭转效应和构件内力的影响,探讨了结构地震响应规律与地震波传播速度的关系。研究结果表明:随着地震波传播速度的减小,多维多点输入下结构的基底剪力逐渐减小而扭转效应逐渐增大;不同类型的钢屋盖构件受多维多点输入影响程度不同,其中纵向桁架弦杆的响应最大,横向桁架弦杆的响应最小。不同类型构件的行波效应影响系数主要分布在1.17~1.51之间。     

武汉火车站多点输入地震反应时程分析

武汉火车站支撑结构东西向长度为258m(屋盖长度约300m),南北向长度为476m,南北向超长。对武汉站采用时程分析法,进行了考虑行波效应的多点输入地震反应分析。对多点输入与单点输入情况下的基底总剪力、扭转效应以及重要构件内力均进行了比较,讨论了不同视波速度对分析结果的影响。针对不同类型构件,给出了考虑多点输入影响的地震作用效应调整系数,并对这些构件进行了在多点输入地震组合工况下的截面验算,计算结果表明全部构件均满足规范要求,不必要因多点输入而采取特殊的构造措施。     

首都机场3号航站楼多维多点输入时程地震反应分析

首都机场T3A航站楼南北方向最大尺寸约950m,东西方向最大尺寸约770m,结构在双方向尺度均很大,且结构体型不规则,有必要进行多维多点输入地震反应分析。本文首先介绍了多维多点输入地震反应分析的基本原理。对T3A航站楼采用时程分析法,进行了考虑行波效应的,水平双向多点输入地震反应分析。将多维多点输入结果与多维单点输入结果进行比较,得出结论为多点输入条件下扭转作用显著提高。对本工程而言,在行波速度从250m/s到800m/s的范围内,随波速减小地震反应增大。结构下部框架结构扭转振动呈剪切型分布,且多点输入影响随楼层升高而减小。多点输入影响较大构件一般为边柱、角柱。根据分析结果,对设计提出建议,针对工程不同结构类型和部位给出了考虑多点输入影响的地震作用效应调整系数,本工程地震作用效应调整系数在1.00~2.20之间。本文为大型建筑结构在设计中考虑多点输入影响提出了一种思路。     

某大型火车站多维多点地震响应时程分析

某大型火车站南北长358m,东西宽178m,属于超长大跨度空间结构,规范要求进行多维多点输入下的地震响应时程分析。考虑建筑规模和场地条件等因素,对该火车站结构进行了考虑行波效应影响的多维多点输入下的地震响应计算,分析了行波效应对结构变形和构件内力的影响。将多维多点地震输入与一致地震激励输入进行了比较,结果表明:行波效应对站房分隔缝附近的竖向构件和角柱的剪力和弯矩影响较大,其中Y向剪力尤为明显,从而使得结构分隔缝附近的局部变形也偏大,在设计中需要采取加强措施。     

超长大跨结构多点激励的若干问题研究

多点地震激励对超长大跨结构地震反应分析有重要意义,视波速是多点地震激励的重要参数,目前其确定方法尚无统一认识,并且多点地震激励分析中未考虑基础刚度对结构的影响。文章分析影响视波速取值的因素,给出了视波速的取值方法,并提出地震反应分析中考虑基础刚度的模型及基础刚度的计算方法。以某机场航站楼设计为工程背景建立计算模型,采用时程分析法进行考虑基础刚度影响的一致与多点地震激励,分析视波速以及基础刚度对超长大跨结构多点激励的影响。结果表明,视波速的大小将直接影响结构受多点激励影响的强弱,工程中应重视视波速的合理取值;基础刚度对超长大跨结构行波效应的影响由结构底部向上递减,对结构下部楼层的影响较为显著;刚性基础可能会高估多点地震激励对结构最大楼层总剪力、层间位移角以及框架柱内力的影响,而屋盖构件内力反应受基础刚度的影响不大。     

航站楼复杂超长结构行波效应分析

以航站楼为背景,建立了下部为3个混凝土结构单元、上部为整体钢屋盖结构的计算模型,对复杂超长结构在地震行波激励下的响应进行了深入分析。选取了5条天然波和2条人工波,分别沿地震传播方向和垂直地震传播方向进行激励,并考虑了不同视波速的影响,分析了航站楼复杂超长结构的行波效应。结果表明:复杂超长结构存在对称和反对称的局部振型,由于局部振型质量参与系数较小,振型分解反应谱法难以准确反映结构的地震响应;与一致地震输入相比,多点地震输入分析时下部楼层地震剪力增幅较大,且地震传播方向影响显著,对称结构也需要分别考虑正、反2个地震传播方向;多点地震输入时结构的最大层间位移角、扭转位移比、框架柱和钢屋盖杆件的内力均有可能大于一致地震输入的计算结果,超载构件分布具有一定规律性;由于沿长轴方向与沿短轴方向进行激励均可能起控制作用,进行复杂超长结构多点分析时应同时考虑双向地震的作用。     

大跨度机库结构多点输入地震反应分析

采用时程分析法,对位于首都机场的北京A380机库和西安飞机总装厂房两个大跨度维修机库结构进行考虑行波效应的多点输入地震反应分析,并与一致输入的结果进行对比,考察多点输入以及不同视波速和不同地震波对两个机库屋盖杆件内力的影响.分析结果表明:多点输入对屋盖杆件内力的影响与结构本身的形式关系较大;行波效应大的杆件主要分布在网架中弦的长边跨中附近;不同地震波作用下,行波效应影响系数较大的杆件位置有所不同,但杆件数量分布规律基本相同.分析结果对于大跨度机库结构抗震设计考虑行波效应有指导意义.     

罕遇地震下大跨张弦桁架结构地震反应分析

为了研究大跨张弦桁架结构在罕遇地震下的抗震性能和地震反应规律,采用STCAD软件建立结构有限元模型再导入SAP 2000中分别进行多维单点和多维多点的地震时程分析,依据工程实际选取三种视波速来考虑行波效应的影响。最终从构件的应力、工作状态及内力时程三个方面对多点和一致输入的计算结果进行了对比分析。结果表明:大跨张弦桁架结构在罕遇地震下的抗震性能良好,但结构存在薄弱部位;多点输入对结构上部桁架和山墙的影响很大,而对索和撑杆的影响较小。建议大跨张弦桁架结构在罕遇地震下的抗震验算应考虑多维多点输入,并选取不同视波速进行验算,取最不利视波速的结果作为参考。     

石家庄国际会展中心地震动多点输入研究

石家庄国际会展中心中央大厅东西向沿轴线长约800m,属超长结构。采用大质量法对其进行了地震作用的多向、多点、多维输入分析研究,主要考察行波效应对整体结构反应的影响,以及对地上钢结构树形柱和Y形柱、框架柱与折板网架间的撑杆以及折板网架间的空间倒三角联系桁架杆件内力的影响。分析结果表明,地震动多点输入明显降低了地上整体钢结构的基底剪力反应,增大了各段钢结构的扭转反应。除折板网架外,地上钢结构的轴力及剪力平均超载比为1.2,弯矩的平均超载比为1.1～1.2。1段联系桁架的轴力、Y向弯矩和Y向剪力以及3段框架柱与网架间撑杆的双向剪力的平均超载比为1.3～1.4。     

杭州萧山国际机场T4航站楼多点地震激励响应分析

杭州萧山国际机场三期新建项目T4航站楼主楼为三个混凝土结构单元支承一个钢结构屋盖的屋顶连体结构,屋盖最大长度466m,最大宽度291m.对其进行考虑行波效应的多点地震激励响应分析,重点研究罕遇地震下,非一致激励与一致激励带来的差异性,最终将可能的不利影响反映到抗震设计当中.结果 表明:非一致激励的地震总剪力约为一致激励的60％～80％,且层间位移角也明显减小,其数值满足规范限值1/50的要求;非一致激励下,部分关键构件的内力出现增大现象,增大后的内力与原内力比值的最大值在135％以内;非一致激励罕遇地震下,屋盖总体基本保持在弹性范围内,满足整体抗震安全性要求.下部混凝土结构分缝后对上部屋盖及支撑构件影响呈现多样性,部分支撑柱内力有增大趋势,设计中应合理考虑.     

考虑应变率效应的钢筋混凝土框架结构弹塑性地震反应分析

利用有限元软件ABAQUS对钢筋混凝土框架结构构件中混凝土应变率进行了分析,将梁、柱的弹塑性在应力-应变层次上进行模拟;研究了多维地震输入下应变率效应对钢筋混凝土框架结构弹塑性地震反应的影响以及同一地震波不同峰值加速度下钢筋混凝土弹塑性地震反应的应变率相关性,对比分析了考虑应变率与未考虑应变率下的弹塑性地震反应的差别。研究结果表明:框架柱的应变率明显大于框架梁,并且上部构件的应变率小于下部构件,构件跨中截面的应变率小于端部截面;考虑应变率效应时结构的位移反应、基底剪力和弯矩发生改变,峰值加速度较大的地震波作用下应变率效应更为显著,应变率效应对钢筋混凝土框架结构弹塑性地震反应存在一定的影响,尤其对强震下结构进行抗震分析时应适当予以考虑。     

超长结构地震行波效应影响因素研究

提出确定超长结构行波效应视波速的实用方法,并对视波速的影响因素进行了深入分析。建立可以同时考虑桩基础水平刚度和转动刚度的多点激励计算模型,并以带有大跨度屋盖的多层超长航站楼为研究对象,对结构在沿长边方向地震行波作用下的位移、楼层剪力和构件内力等进行了全面分析。计算结果表明,视波速主要与基岩剪切波速、震源深度和震中距有关,基岩剪切波速越快、震中距越小、震源深度越深,则视波速越大。多点激励得到的楼层水平剪力小于一致激励,随着视波速降低,多点激励与一致激励下的楼层剪力之间的差异进一步加大。沿长边方向激励时,视波速和基础刚度的变化对下部楼层的层间位移角影响显著;沿短边方向激励时,视波速对上部楼层的层间位移角影响较大,但基础刚度对其影响较小。对称结构在平行于地震传播方向进行多点激励时,结构不发生扭转;在垂直于地震传播方向进行多点激励时,结构出现明显的扭转效应。沿长边方向多点激励时底部楼层部分框架柱内力增大,沿短边方向多点激励时各楼层均有少量框架柱内力起控制作用;随着视波速增大,框架柱内力逐渐减小;考虑基础刚度后,框架柱内力可显著降低。多点激励对大跨度屋盖部分杆件起控制作用;随着视波速降低,大跨度屋盖杆件内力逐渐减小,基础刚度的影响可忽略不计。     

重庆国际博览中心多功能厅结构设计

重庆国际博览中心多功能厅总建筑面积为8万m~2,平面尺寸为216m×261m的矩形。中央大厅钢屋盖采用双向正交平面桁架体系,结构跨度为117m。详细介绍了结构体系和项目特点;针对超长结构进行了温度应力分析;通过多点多维时程分析,研究了行波效应对大跨钢结构及周边混凝土竖向构件的影响;对钢屋盖进行了中震弹性验算、抗连续性倒塌验算,并对主桁架关键相贯节点进行了应力分析,确保了屋盖结构的整体安全。     

大尺度空间结构多点输入地震反应分析应用研究

GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》要求对于平面投影尺度很大的空间结构,应进行多点输入地震反应分析。在多点输入地震反应分析的主要方法中,时程分析法的应用最为广泛。在确定多点输入地震波时,主要考虑行波效应和局部场地条件效应。多点输入时程分析在有限元分析程序中的实现方法主要有两种,一是对各支座点施加强制边界条件,二是采用大质量法。据此,提出以超载单元和超载比作为多点输入对结构影响的主要评价指标,并根据多个实际工程多点输入分析的经验,给出了多点输入的一般性结论：多点输入将增加结构的扭转输入,因此对于边角构件的影响较大;多点输入降低输入的同步性,因此结构平动反应减小;在一定视波速范围内,多点输入影响随着视波速的减小逐渐增加;多点输入的影响随着楼层的增高而减小等。     

多维多点输入下压电智能网壳结构的动力稳定性分析

以40 m跨度K6型单层球面网壳为研究对象,采用时程分析法对大跨空间网壳结构进行了多维多点输入和单点一致输入下的地震响应分析,比较了2种地震荷载作用下的结构响应;将大跨空间网壳结构中受力较大的杆件替换为压电智能杆件,对比分析了多维多点输入下结构安装压电智能杆件前后的地震响应变化。结果表明:多维多点输入相对单点一致输入对大跨空间网壳结构会产生更加不利的影响,在网壳结构的抗震设计中是必须考虑的;安装压电智能杆件后结构多数杆件的地震响应明显减小,达到了稳定控制的效果。     

济南遥墙机场T2航站楼超长结构温度及行波效应研究

济南遥墙机场T2航站楼主楼平面尺寸为702 m×619 m,大跨度钢屋盖平面尺寸为718 m×640 m,结构长度超过我国现行标准的规定，需要重点考虑温度作用与地震行波效应的影响。根据建筑造型、使用功能以及混凝土结构、钢结构的特点，将混凝土主体结构划分为6个区，对超长结构进行温度作用与行波效应分析。分析结果表明：钢结构施工阶段受气温和太阳辐射影响较大，根据工期对极端气温取值进行调整，可以显著减小正、负温差值；对于混凝土主体结构，施工阶段的负温差起控制作用；随着楼层高度增大，温度应力逐渐减小；温度作用对大跨度屋盖弦杆和水平撑杆影响较大，对腹杆影响较小；视波速受震源深度、震中距和土层剪切波速等因素的影响，当无法确定震中距与震源深度时，可以偏于保守地将中地壳岩层剪切波速的平均值(3.5 km/s)作为视波速；为了避免少数低应力构件造成的失真，采用涵盖95%构件的内力影响系数最大值表征行波效应的影响；在视波速激励下，首层框架柱与支承屋盖钢柱内力增幅约为10%,对行波效应较为敏感的构件主要分布在结构单元的角部和周边；行波效应对整体大跨屋盖结构影响较为显著，杆件内力增幅为15%～20%。     

合肥新桥国际机场航站楼钢结构多点地震输入响应分析北大核心CSCD

地震地面运动的空间效应对大跨结构的动力响应有很大的影响.通过有限元软件ANSYS建立了合肥新桥国际机场航站楼模型,采用ANSYS中的时程分析模块对结构进行多遇地震下多点输入和一致输入的时程分析.选择了合理的视波速来考虑行波效应的影响.将多点地震输入响应分析得到的设计应力与一致输入进行了比较.结果表明,多点输入下设计应力比一致输入下设计应力增大的构件占有很大的比例.因此,在大跨结构的设计过程中,多点输入下的地震分析是必不可少的.应该应用构件的设计应力比来调整一致输入地震响应的结果.     

成都博物馆基础隔震不规则结构扭转效应控制研究

针对成都博物馆不规则基础隔震结构,分别建立8度(0.2g)地震作用隔震模型及7度(0.15g)地震作用非隔震模型,在多遇地震作用下,对两种模型结构体系的振型(包括平动分量和扭转分量)、扭转位移、扭转加速度、扭转剪力以及结构构件扭矩进行了对比分析。研究结果表明:基础隔震措施有效地控制了不规则结构的扭转效应;以前二阶振型的扭平分量比(扭转振型分量与平动振型分量之比)小于0.15,扭转位移比(楼层最大弹性水平位移与该楼层两端弹性水平位移平均值之比)小于1.2,扭转剪力比(垂直于地震输入方向的构件扭转剪力与地震输入方向的构件剪力之比)小于0.2为控制指标来控制结构的扭转效应。     

多维多点地震动激励下折线型输电塔线体系反应分析

本文通过数值分析研究多维多点地震对折线型输电塔线体系地震反应的影响。根据实际工程建立折线型输电塔线体系三维有限元模型,依据功率谱密度函数、折线型相干函数和《电力设施抗震设计规范》模拟多维多点地震动时程。分别研究空间变化地震动的行波效应、部分相干效应和局部场地效应对折线型输电塔线体系地震反应的影响。研究结果表明,多维多点地震动对折线型输电塔线体系地震反应影响显著;与一致激励相比,考虑多维多点地震动增大了结构的地震反应,传统的一致地震输入将会低估结构的反应。因此对于折线型输电线路实际工程的抗震设计,需要考虑多维多点地震动的影响。     

单跨飞机库结构在多向地震下的反应谱分析

对某单跨飞机库采用振型分解反应谱法进行了考虑多向输入的地震反应分析,沿结构单向、双向和三向输入的不同情况,从结构柱列内力和屋盖杆件内力等方面进行了比较和分析,分析结果表明:与单向地震作用相比,考虑多向地震作用后,结构柱列的次方向内力增幅显著,三向输入的影响应该考虑。