烟囱结构竖向地震作用研究进展

目前在工程结构抗震领域中,关于结构水平地震作用的研究已经形成了比较完善的理论体系和抗震设计方法;然而通过理论研究和对大量震害现象的分析表明,竖向地震作用对结构的作用不容忽视。国内外学者对烟囱结构的竖向地震作用展开了深入的研究,取得了丰硕的成果。介绍了目前国内关于烟囱结构竖向地震作用的研究现状,内容包括烟囱结构竖向地震作用的震害分析、烟囱竖向地震作用计算理论的研究、烟囱竖向地震作用的试验研究。最后讨论了存在的问题,提出了今后值得研究的若干问题。     

烟囱竖向地震作用的计算方法综述

近些年来,国内外学者对烟囱结构的竖向地震作用展开了深入的研究,取得了丰硕的成果。本文简要介绍了国内外关于烟囱结构竖向地震作用的计算方法,包括竖向地震作用系数法、振型分解法、纵波应力法、行波分析法、半有限元一半解析法、简化计算法、冲量法等,并对存在的问题以及今后的研究方向提出了自己的看法。     

铅心型橡胶基础隔震结构的竖向地震反应分析与研究

铅芯橡胶基础隔震技术是目前国内外应用和发展速度最快的隔震结构形式。目前国内外对这种结构的水平隔震性能研究较多,而竖向隔震效果分析却不多见。文章应用大型有限元分析软件ANSYS,对在竖向地震作用下非隔震与隔震的钢筋混凝土框架结构进行动力特性和弹性时程分析。计算表明,隔震后结构的底层轴力、层间位移等都比隔震前严重,证明了基础隔震结构应该考虑竖向地震的作用。     

高层建筑巨型结构体系的竖向地震作用

为满足现代高层建筑的多功能和多用途需要,巨型结构体系在国内外高层层和超高层建筑中已 逐渐得到应用。本文建立了巨型框架结构体系在竖向地震作用下的分析模型及相应的分析方法,其中包括反应谱分析及时程分析,通过具体算例和分析表明竖向地震对此类结构的作用是十分显著的,在巨型结构体系的分析和设计中,竖向地震力是不可忽视,本文进一步地指出：在分析此类结构的地震作用时,“层模型”是不适用的。     

竖向地震作用对超大型冷却塔结构的影响分析

采用ABAQUS有限元分析软件,分别对不考虑和考虑土-结构相互作用的超大型冷却塔结构进行了弹性和弹塑性时程分析,研究了竖向地震作用对超大型冷却塔结构的影响以及考虑土-结构相互作用后竖向地震作用影响的差异。结果表明:竖向地震作用对冷却塔塔壳的竖向加速度和竖向位移、塔壳喉部主应力影响明显,对支柱轴力有一定影响,对结构水平向的地震响应影响相对较小;考虑土-结构相互作用后,竖向地震作用对支柱的竖向加速度、支柱内力以及塔壳喉部的主应力影响略有增大。     

悬挑结构竖向地震作用分析及设计要点

近年来随着复杂结构形式的出现,悬挑结构的竖向地震作用分析得到工程设计人员的重视.北京当代MOMA工程的几栋塔楼普遍存在高位悬挑结构,超出规范规定的悬挑尺寸,对竖向地震作用比较敏感.在设计时针对悬挑结构及其对整体结构的影响,采用比较精确的反应谱法和时程分析法进行了竖向地震的计算.对竖向地震作用下各层构件的轴重比、悬挑部分构件轴力的竖向地震效应、悬挑部位的竖向加速度分布等内容进行研究,从而对设计使用的竖向地震作用作了定量的分析,给出悬挑部位的竖向地震效应的设计用值.对悬挑部分进行设计时采用中震弹性的性能化设计目标,对悬挑结构非常关键的几榀斜撑进行了防倒塌分析,以保证结构的安全.     

考虑竖向地震作用新型三维隔震结构时程分析

竖向地震作用会引起额外的水平力并增大结构的P-Δ效应。本文将竖向地震作用引入到水平运动微分方程中,采用MATLAB求解非线性微分方程,研究了竖向地震作用对水平地震反应谱的影响,并在此基础上考虑竖向位移对新型三维隔震墩水平刚度的影响,进行了新型三维隔震结构非线性时程分析。研究结果表明:考虑竖向地震作用引起的P-Δ效应后,结构自振周期随时间变化,加速度反应谱值减小而位移反应谱值增大;结构高度越小、结构周期越长,竖向地震作用对反应谱的影响越大;考虑竖向地震作用及竖向位移对弹簧水平刚度的影响后,新型三维隔震结构加速度反应减小、位移反应增大,新型三维隔震结构减震系数可以控制在0.5以下。     

多维近断层地震对RC框架结构抗震性能的影响

近断层地震较远场地震具有显著的脉冲效应、上下盘效应和破裂方向效应,对结构有强大的破坏作用。本文采用ANSYS有限元软件模拟了4层钢筋混凝土(RC)框架非隔震和隔震结构,分析其在近断层水平地震单独作用和水平、竖向地震共同作用下的动力响应。研究表明,结构在水平、竖向地震共同作用下的层间位移和顶层加速度反应较水平地震单独作用下的反应要大,并且在近断层脉冲地震作用下竖向地震对隔震结构的影响大于对非隔震结构的影响,因而,进行近断层地震作用下的抗震分析时应考虑竖向地震作用。     

考虑场地土影响的高耸结构竖向地震作用分析

高耸结构的震害资料表明,竖向地震作用对结构的破坏起很大的作用。根据冲击原理,考虑场地土的影响,对高耸结构的竖向地震作用进行了计算分析。结果表明,场地土类别对竖向地震作用的影响较大,场地土类别越高,竖向地震力越大。Ⅱ类场地土上的烟囱在9度区才会产生竖向拉力;Ⅳ类场地土上的烟囱在7度区就会产生竖向拉力,在9度区则会产生非常大的竖向拉力和竖向压力。因此在高耸结构的竖向地震作用计算中,场地土的影响因素应引起足够的重视。     

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。     

竖向地震作用下双塔连体结构非线性时程分析

地震作用下双塔连体结构体系的变形和内力分布较为复杂,结构中设置的连体部分在一定程度上会提高竖向地震作用对结构的影响。针对某一顶部连体双塔结构,采用NosaCAD有限元软件建立结构的整体非线性分析模型。对计算模型进行输入水平向、竖直向地震波和只输入水平向地震波两种不同工况的动力时程分析,通过对比两种工况下结构的动力响应,研究竖向地震对该连体结构地震反应的影响。分析表明:竖向地震作用对结构的水平位移基本没有影响,对结构竖向位移有一定影响,但影响较小;竖向地震作用对连体部分跨中杆件的内力有一定影响。     

砖石古塔抗震加固对策探讨

砖石古塔为古代高层建筑的杰出代表,由于建造年代久远,大多数古塔都遭受过地震的破坏;为了对其进行有效的抗震保护,需要结合其震害形成机制,探讨相应的加固对策。以时程分析法,对国家级重点文物——陕西西安兴教寺塔在水平和竖向地震共同作用下的地震反应进行分析。结合计算结果,分析其震害形成机制,并提出现存砖石古塔的抗震加固措施。     

一种水平—竖向复合隔震装置的地震反应分析

提出了一种水平—竖向复合隔震装置,以一栋四层框架结构为例,对其水平和竖向地震反应进行了分析,研究结果表明,复合隔震装置能简单有效地解决建筑结构的复合基础隔震问题,是一种理想的复合隔震装置。     

异型钢拱桥地震反应的行波效应

异型拱桥的地震反应不同于常规拱桥,具有明显的空间耦合效应,利用有限元理论对张家口通泰大桥的空间抗震性能进行了研究,着重分析了纵向、竖向和横向三向地震波传播效应对该桥地震反应峰值的影响,为该类型桥梁的抗震分析提供了一定的参考依据。研究结果表明,在纵向、竖向行波效应下,结构控制截面的内力均有明显的变化,横向行波效应下结构控制截面内力变化较小,但内力的峰值明显要比纵向、竖向输入产生的结果要大。     

支撑布置方式对多高层钢结构抗震性能的影响分析

框架支撑体系作为多高层钢结构的一种结构形式被广泛采用。竖向支撑的布置方式对于结构的抗震性能有较大的影响。建立典型的多、高层框架模型(6层和18层),通过有限元软件ANSYS的抗震性能分析(模态分析、谱分析、时程分析,循环荷载分析),对比分析了动力荷载作用下,不同的支撑布置对结构的内力、变形以及耗能能力的影响。并在计算分析的基础上,探讨了支撑布置的影响规律。     

Seismic ground motion analysis of Shanghai Pudong Airport site considering the effects of spatial correlation and irregular topography

The terminal No. II of Shanghai Pudong International Airport is located at Pudong District of Shanghai City near shore of East China Sea, and the area of the long-span terminal is 400 m × 200 m. The construction site of the terminal locates on the irregular topography, and its alluvium achieves about 300 m in thickness. The spatial correlation of seismic ground motion, as well as the amplification of soft alluvium and the effect of irregular topography, should be considered. This paper uses a simplified method to obtain the response spectrum of the engineering bedrock under the irregular topography. The spectrum is used to generate the sets of spatially correlative horizontal and vertical seismic motions. The surface ground motion was calculated under incidence of the spatially correlative seismic motion by 2D finite element method (FEM) model considering nonlinear properties of the soil by means of the equivalent linear method. In order to compare the effect of 2D irregular topography, the seismic response analysis of 1D model is carried out by using the equivalent linear method. For indicating the effect of the spatial correlation of input motions, the horizontal uniform inputs, as well as the horizontal and vertical uniform input are carried out for the seismic response analysis of the site. Finally, some characteristics of seismic ground motion calculated for previously mentioned cases are compared.     

考虑竖向地震作用的排架柱抗震设计

在对跨度大于24m的排架结构进行抗震设计时,引入屋架竖向地震作用的影响,对8度、9度区分别用现行规范规定的方法和振型分解法计算大跨度屋架的竖向地震作用,进而计算屋架在竖向地震作用下的支座反力值,将支座反力值施加在排架柱顶,使之参与排架柱的截面抗震验算,乘以不同的分项系数参与内力组合,对比计算结果得出在进行排架柱抗震设计时应该考虑竖向地震作用影响的结论.     

广州光大橡园结构抗震性能分析与设计

广州光大橡园为平面、竖向等多项不规则的超限复杂高层建筑,设计中采用SATWE进行计算分析,并采用ETABS软件进行设计验证;对于转换层及转换桁架等复杂构件采用有限元程序进行分析。在较全面的分析研究的基础上,对结构的抗震薄弱部位采取了有针对性的加强措施,提出了加强结构整体抗震能力的措施和抗震对策。     

预应力桥梁竖向振动特性和地震反应分析

基于模态摄动法和振型叠加法,建立了预应力桥梁竖向地震反应分析的计算方法。通过2个典型工程实例分析,讨论了桥梁竖向地震反应分析中的几个问题。算例结果表明:①预加力使桥梁的自振频率升高,影响主要体现在低阶自振频率上,随着振型阶序的增加,预加力的影响变小。对于20m和32m跨度的预应力桥梁来说,竖向基频分别升高5.3%和6.3%,而第5阶竖向频率升高只有1%左右。②在地表波作用下预应力梁跨中截面弯矩减小约30%和25%,预加力提高了桥梁的抗震能力。③竖向地震反应中高阶振型的贡献可以忽略。④7度设防烈度下,在预应力桥梁跨中截面弯矩的荷载组合效应中,竖向地震作用效应所占比例分别达24.56%和26.15%,8度设防烈度时所占比例分别为38.93%和41.46%,说明在这类预应力桥梁抗震设计中应考虑竖向地震反应的影响。     

新型三维隔震礅振动台试验与数值分析

研究了一种以竖向圆柱螺旋压缩弹簧为隔震单元的新型三维隔震礅,介绍了隔震礅的构造和工作原理,通过静力试验确定三维隔震礅的竖向以及水平向刚度,在此基础上通过振动台试验研究了这种三维隔震礅的隔震效果。为定性研究三维隔震礅,采用VB编制计算程序对三维隔震礅的隔震性能进行数值分析,在加速度时程分析的基础上对单向与双向地震波作用下的梁端内力进行分析。振动台试验结果表明:三维隔震礅竖向以及水平向隔震系数均低于0.4,证明三维隔震礅具备良好的隔振性能。数值分析结果表明:在单向地震波作用下,隔震礅隔震系数低于0.4,双向地震波作用下,隔震礅隔震系数均低于0.6,证明三维隔震礅具有优秀的隔震效果。内力分析结果表明:竖向地震作用不可忽略。由此可知这种三维隔震礅具备良好的隔震效果,该新型三维隔震礅构造简易、效果良好,适于广大农村地区推广。