高层建筑结构减震分析的静动力实用分析法及其应用

以四川成都某高层剪力墙结构为工程背景,采用三维空间模型的静力弹塑性分析方法、弯剪型层模型的非线性时程分析方法相结合的静动力分析法,对该结构进行了粘滞阻尼消能减震分析。根据该结构的三维空间静力弹塑性分析,得到了该结构的层间恢复力曲线;在此基础上,建立了该结构的弯剪型层模型,进行了非线性时程分析,并研究了非线性粘滞流体阻尼器对高层剪力墙结构地震响应的振动控制效果。结果表明,采用静动力分析法可以评估剪力墙结构的整体弹塑性抗震性能,为工程结构设计提供参考,为类似结构提供借鉴。     

高层钢结构弹塑性抗震分析静动力综合法

现有的高层建筑结构罕遇地震分析方法可以归结为两大类,弹塑性动力时程分析方法和静力弹塑性分析方法。这两类方法各有其优点和不足。将动力和静力弹塑性分析方法结合起来,发挥各自的优势是改进高层建筑结构罕遇地震分析方法的一种思路。本文提出了一种可以应用于高阶振型和扭转效应不可忽略的高层钢结构罕遇地震分析方法———静动力综合法。该方法结合了动力弹塑性时程分析、高层建筑结构等效弹塑性层模型和静力推覆分析方法的优点。通过算例分析验证了静动力综合法的合理性和适用性,以及静力弹塑性分析方法在三维非对称结构中应用的可行性。     

静动力综合法分析结构抗震性能的研究

静力弹塑性分析方法（Push-over分析方法）是一种简化的非线性分析方法,动力弹塑性分析方法是目前公认的一种准确分析方法,本文将二者的优点结合起来,研究了静动力综合法的原理和分析过程。文中首先介绍了退化三线型恢复力模型的基本原理,在此基础上研究了静动力综合法的主要实施过程。然后,对两个混凝土框架结构进行了静动力综合法的分析,并与弹塑性时程分析结果对比,结果表明该方法有较好的精度。     

用剪切型-剪弯型组合模型对高层建筑结构进行动力弹塑性时程分析

在已有层模型的研究成果基础上，提出用剪切型-剪弯型组合模型来处理高层筒中筒结构和框架-剪力墙结构的动力弹塑性时程分析问题，该模型可以统一反映双重体系各自部分的剪切和弯曲弹塑性变形，更符合结构各自部分的变形特性，且对通常高层结构形式具有一定的普遍适用性．     

多层大悬挑钢结构体系静力与抗震性能设计

内蒙古伊旗全民健身体育中心主体结构采用下部收进、上部多层大悬挑结构,体系的竖向刚度明显不规则,使得结构体系在静力及罕遇地震作用下弹塑性性能成为结构体系安全控制的关键因素。首先对主体结构进行静力弹塑性分析,选取性能目标对不同方案进行对比,优化选择了带外斜交网格结构的多层大悬挑结构体系。随后分别采用振型分解反应谱法、弹性动力时程分析法和弹塑性动力时程分析方法对该结构体系进行了抗震性能分析,重点对结构的不规则性、结构安全性、大震下弹塑性性能及抗倒塌性能进行分析。分析表明,按选定性能目标优化得到的结构体系经济合理,实现了多层大悬挑结构在静力及地震作用下性能安全的设计目标。     

RC框架-剪力墙结构的框架地震层剪力分配

我国《建筑抗震设计规范》与《高层建筑混凝土结构技术规程》关于框架-剪力墙结构地震层剪力分配的规定是依据设计经验提出来的,并没有考虑框架与剪力墙各自抗侧刚度比值的影响,因而较为笼统,明显欠缺合理性。连续化分析方法中框架-剪力墙结构的刚度特征值是表征框架-剪力墙受力和变形的重要指标。本文采用静力弹塑性分析（Pushover）方法和动力弹塑性时程分析方法对刚度特征值为1.0～4.5的8栋框架-剪力墙结构进行了全过程研究,得到了多遇、基本和罕遇地震作用下不同刚度特征值的框剪结构楼层剪力分配,以及罕遇地震下剪力墙刚度退化对楼层剪力分配的影响,并给出了框架层剪力分配公式供设计参考。     

某超高层双塔建筑结构在地震作用下的抗震性能分析

高层建筑的弹塑性抗震分析方法主要有反应谱法、静力弹塑性分析法和时程分析法,时程分析法比前两者有更强的适用性。文章以某超高层双塔建筑结构为例,采用PER FORM-3D软件建立精细化的三维分析模型,进行结构的动力弹塑性时程分析,研究整体结构在强震作用下动力响应和主要构件的损伤发展情况。分析结果表明,在罕遇地震作用下,结构的最大层间位移角在规范限值以内,剪力墙连梁和框架梁中度损坏,部分损坏比较严重,剪力墙墙肢整体上无损坏,塔楼钢筋混凝土柱和裙房钢筋混凝土柱的性能分别满足大震无损坏和大震轻度损坏要求。     

某超高层建筑结构在罕遇地震作用下的抗震性能评估

高层建筑的弹塑性抗震分析方法主要有反应谱法、静力弹塑性分析法和时程分析法,时程分析法比前两者有更强的适用性。文章以某超高层建筑结构为例,采用PERFORM-3D软件建立精细化的三维分析模型按现行规范进行结构的动力弹塑性时程分析,考察整体结构在罕遇地震作用下动力响应和主要构件的损伤发展情况。分析结果表明,在罕遇地震作用下,结构的最大层间位移角在规范限值以内,剪力墙连梁和框架梁中度损坏,部分损坏比较严重,剪力墙墙肢整体上无损坏,塔楼和裙房钢筋混凝土框架柱的性能分别满足大震无损坏和大震轻度损坏的抗震性能设计。     

预应力单层索网幕墙结构的风致响应计算

本文综合采用静力分析法和时程分析法,对预应力单层索网幕墙进行了设计和分析.时程分析法是以风洞试验结果为基础,将风荷载时程作为外施荷载时程作用于有限元模型上,采用瞬态分析方法得出结构的动力响应,从而解决了风振系数无法准确取值的难题.     

《建筑抗震设计规范》GB50011-2001问答(9)

97.计算薄弱层变形的方法有几种?使用范围如何? 计算薄弱层变形的主要方法包括:规范简化方法、静力弹塑性分析方法(push-over法)、弹塑性时程分析法等。 适用范围: 1)12层以下且层刚度无突变的框架结构及单层钢筋混凝土厂房可采用规范的简化方法; 除1)之外的结构可以采用静力弹塑性分析方法(push—over法)或弹塑性时程分析法。     

层间隔震结构隔震垫的有限元模拟

与基底隔震相比 ,层间隔震结构的隔震垫不直接和地基相连 ,而是置于层间 ,这就带来了层间结构有限元分析的困难。如何模拟单元之间的隔震垫是层间隔震结构有限元分析的关键。提出了层间隔震结构有限元分析中隔震垫的有限元模型 ,并从静力、模态两方面进行了验证。由于层间结构的隔震层阻尼比一般较高 ,在对结构的模态分析中 ,使用了复模态方法。     

Effect of soft‐storey mechanism caused by infill elimination on displacement demand in nonlinear static procedure using coefficient method

In recent earthquakes, many buildings have been damaged due to the soft‐storey mechanism failure. The seismic design codes for buildings do not contain enough criteria to predict the real displacement of such buildings. This paper focuses on evaluating the nonlinear displacement of buildings that fail in soft‐storey mechanism form. Results show that the nonlinear static procedure with coefficient method, which is described in Chapter 3 of ASCE/SEI 41‐06, does not have sufficient accuracy for estimation of structure displacement demand in such buildings. In this paper, the coefficient methodology is used for evaluating the target displacement for 5‐storey, 8‐storey and 15‐storey special moment resisting steel frames. For this purpose, dynamic nonlinear time‐history analysis has been applied for the mentioned structures having a soft‐storey mechanism failure form. The numerical results of storey displacement and interstorey drift were compared with those values obtained from the coefficient method described in Chapter 3 of ASCE/SEI 41‐06. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

Nonlinear analysis of multi-cell reinforced concrete box girder bridges

A numerical method of analysis is developed to determine the nonlinear response, collapse mechanisms and ultimate failure loads of multi-cell RC (reinforced concrete) box girder bridges under stepwise increasing static loads. Nonlinearities considered are material nonlinearities inherent in RC members such as cracking of the concrete, yielding of the reinforcement and formation of plastic hinges due to shear and flexure. The analytical model, based on a three-dimensional grillage, is developed for multicellular structures of arbitrary plan geometry and constant height. Realistic but simple assumptions for the interaction of internal forces due to flexure, shear and torsion in the cellular structure, as well as idealized trilinear force-deformation characteristics for the individual members comprising the grillage, result in a very economical nonlinear analytical model. The proposed analytical scheme, which is based on a mixed model formulation at the element level, is demonstrated and tested on a series of numerical examples and the analytical results indicate good agreement with experimental results obtained from large scale model tests on RC box girder bridges.     

砖混结构顶部钢结构加层的抗震性能分析

钢结构加层技术是目前逐步被推广的一种房屋改造形式,但目前设计方法还不够完善.利用ANSYS有限元软件,结合具体工程实例,对砖混结构顶部直接采用轻钢结构加层建立三维有限元模型,对原砖混结构与加层后整体结构的抗震性能进行模态分析、谱分析以及时程分析,通过分析比较获得结构的动力特性和地震作用效应的变化规律,为相似加层结构的抗震设计提供了一些理论参考.     

Seismic design of special moment‐resisting steel frame with prevention of soft‐storey mechanism failure

Most structures with masonry infills that are continuous along their height, which are interrupted in the lowest storey, are damaged by earthquakes. These structures are anticipated to collapse due to the undesirable soft‐storey mechanism formed by lateral stiffness of masonry infills in other storeys. The seismic design criteria of UBC97 code for special moment‐resisting steel frame (SMRSF) are reviewed. In this paper, a new criterion for seismic design of such structures is presented. The proposed criteria are used to design three SMRSFs: 5, 8 and 15 storeys. Nonlinear time‐history dynamic analyses are applied for the designed SMRSFs based on the proposed criteria. Displacements and storey drifts, which are obtained by the proposed method, are compared with nonlinear time‐history dynamic analysis results, finally. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

罕遇与设防烈度地震作用下规则多层砌体结构的抗震计算实用方法

以砌体平均抗剪强度公式和理想弹塑性模型为基础，建立了砌体结构楼层屈服强度系数的计算公式，同时考虑了抗震措施的影响，实现了单片墙肢设计强度计算向楼层屈服强度计算的转换。根据Dwairi等提出的以窄Takeda滞回模型为基础的有效阻尼计算公式，并考虑砌体结构的基本周期和延性特征对其进行适当简化，建立了采用结构整体位移延性系数表达的砌体结构阻尼折减系数公式。根据剪切型薄弱层屈服机制的特征，建立了砌体结构层间位移延性系数与整体位移延性系数的关系。据此，可根据不同性能目标和抗震措施下的层间位移延性系数直接计算阻尼折减系数。通过楼层屈服强度系数与阻尼折减系数的比较，实现罕遇地震与设防烈度地震作用下规则多层砌体结构的抗震计算。分析表明，所提方法简便实用，分析结果合理可靠，可用于基于性能的规则多层砌体结构抗震分析。     

一种能够考虑复杂加载历史的RC框架单元模型

本文提出的单元模型把框架结构构件看作由分布弹塑性梁子单元、节点滑移子单元和剪切子单元等三个在节点上串联的子单元组成。着重介绍了分布塑性梁子单元柔度矩阵的建立过程,该柔度矩阵是在梁端塑性区域平均刚度假定和修正TAKEDA恢复力模型的基础上建立起来的。该单元模型能够考虑非线性变形随复杂加载历史在端部关键受力区域的逐步扩展和反弯点位置的移动,整个推导过程力学概念明确,所获得的柔度矩阵为对称矩阵,便于数值计算。计算结果与试验结果比较表明,本文提出的分布塑性梁单元模型可以较好地反映试件的滞回性能。     

南京市某高层商住楼框支剪力墙结构设计

介绍了某高层商住楼框支剪力墙结构的设计,包括结构概念设计、结构三维整体分析,弹性动力时程分析、转换层有限元分析。指出这类结构体系的设计应从概念设计出发,制定合理的方案,通过正确的模型计算,找出结构薄弱部位,予以加强。文中同时指出,框支剪力墙转换梁不一定是偏心受拉构件。