结构竖向地震作用的研究

本文对我院关于结构竖向地震反应的研究进行了概括的总结。这些研究工作主要是关于高耸结构、高层建筑的竖向地震反应和竖向地震反应谱以及关于竖向地震作用的研究。     

碟形弹簧竖向减震装置的研究

设计了一种碟形弹簧竖向减震装置,进行了力学性能试验,并对其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,计算了罕遇地震怍用下结构的最大层间轴力、加速度、位移等,结果表明该竖向减震装置能够起到有效减轻竖向地震动的作用．     

汶川地震竖向地震动衰减关系

为系统研究汶川地震的竖向地震动特征,回归出了汶川地震的竖向地震动衰减关系.在此基础上,分析场地效应和上/下盘效应对竖向地震动的影响;分析竖向加速度反应谱(a_PS,阻尼比0.05)的特征,并提出一个简单的竖向设计反应谱;利用竖向和水平向地震动衰减关系直接得到地震动竖向与水平向比(V/H)的关系,分析不同距离不同周期V/H的特征.结果表明:竖向地震动受场地效应和上/下盘效应的影响;竖向反应谱和水平向反应谱在卓越周期、特征周期、峰值的震荡周期跨度及下降段的衰减速率都存在较大的差异;V/H离散性较大,且在不同周期不同距离表现出完全不同的特征,而V/H的场地效应和上/下盘效应是由竖向和水平向地震动的场地效应和上/下盘效应的强弱不同造成的;加速度反应谱的V/H呈现出两个极值的"马鞍型",但在不同距离具有不同的特征,近场最大极值出现在高频段(t<0.1 s),而远场最大极值出现在低频段(t>1 s).中国未来一段时间竖向地震动的研究到应用的过程一方面可以不断完善竖向设计反应谱,另一方面可以考虑利用V/H的关系求关键点的强度.     

多层框架结构竖向地震反应的反应谱分析法

提出考虑节占转动的串并联模型，对多层框架结构进行了竖向地震下的弹性内力分析，并与其它竖向地震内力分析法作出比较。通过算例说明，本方法具有较好的严密性，且在某些情况下竖向地震内力对结构抗震设计起控制作用。     

竖向地震动对隔震结构高宽比限值的影响分析

分析了竖向地震动对隔震结构的高宽比限值的影响，在考虑了场地条件，地震烈度的影响情况下，推导了隔震结构高宽比限值的简化计算公式。其公式对计算隔震结构其他因素的影响以及确定所给条件下隔震结构的高宽比限值提供了快速、简便的理论计算方法。其结论可为隔震结构的设计者和相应规范的制定者提供参考依据。     

多层框架结构竖向地震反应的反应谱分析法 

提出考虑节点转动的串并联模型，对多层框架结构进行了竖向地震下的弹性内力分析，并与其它竖向地震内力分析法作出比较，通过算例说明，本文方法具有较好的严密性，且在某些情况下竖向地震内力对结构抗震设计起控制作用。     

连续板桥竖向隔震的弹性时程分析

为了提高桥梁结构在竖向地震作用下的抗震能力,提出竖向隔震的思想,首先分析了桥梁竖向隔震的减震原理,提出一种新型的三维隔震装置并确定了其几何结构和力学性能参数其次,利用有限元软件AN-SYS建立了一座三跨连续板桥三维模型,分析了在El-centro波竖向分量9度小震作用下装置的竖向隔震效果,并研究了竖向粘滞阻尼器的阻尼系数对竖向隔震效果的影响规律结果表明,提出的三向隔震装置可以有效地减小结构的竖向地震动力响应,竖向隔震效果随粘滞阻尼系数的增大而增加,但阻尼系数存在一个较优值.     

高墩梁桥的地震反应分析

高桥墩在地震作用下的反应非常特殊,且破坏后修复困难,造价高,目前梁桥还是云南省各公路线上的的主桥型,本文针对梁桥编制了地震反应分析程序,并通过计算分析和比较,提出了在地震多发的山高墩梁桥的减震设计方法。     

长周期隔震结构的地震反应分析

采用等效线性化法和时程分析法,对4个周期不同的10层隔震结构进行等效线性化和时程分析,通过对比加速度反应谱,发现我国现行抗震设计规范中设计反应谱的长周期段反应谱偏大,并提出了隔震结构长周期段反应谱修正公式.对5层钢框架隔震结构模型进行振动台试验、数值时程分析、规范反应谱计算.结果表明,时程分析法的结果和振动台试验的结果比较接近,而按照规范反应谱的等效线形化方法计算出的结果与振动台试验的结果有一些偏差,加速度反应谱修正后结构的地震反应更加接近试验实测的结果,表明了新提出的反应谱取值在进行多质点隔震结构的地震反应分析时计算精度良好.     

大型立式储罐竖向基础隔震研究

为了降低立式钢制储罐竖向地震响应,从罐液耦联运动出发,依据储罐内液体满足的边界条件和势流体理论,选择合理的速度势,给出动水压力的理论表达;考虑动水压力和土与结构相互作用的影响,建立罐液耦联振动方程、隔震层控制方程和基础的竖向振动方程;给出储罐侧壁剪力、侧壁弯矩和应力的理论表达.选取150 000 m3储罐,采用Wils...     

基础隔震结构多振型随机地震响应分析

为研究多自由度基础隔震结构的随机地震响应问题,用多个振型将上部结构展开,针对所得方程的非经典阻尼、非对称质量和非对称刚度情况,采用复模态法进行解耦,获得了以多振型表示的结构地震响应的计算表达式。算例结果表明多自由度基础隔震结构减震效果显著。     

立式储罐基底隔震的基本理论

鉴于目前储罐基底的隔震研究大都是在Haroun模型的基础上进行的.本文以储罐基底隔震为基础,从储罐的晃动、刚性运动、液固耦联弹性运动出发,根据储罐结构所满足的速度势和边界条件,选择合理的势函数,研究储罐动水压力、波高、基底剪力和弯矩的动响应理论表达.利用相同激励下原型罐和等效力学模型罐基底剪力和弯矩等效原则,求出储罐分析力学模型的等效质量及相对质心高度,建立了隔震三质点控制体系简化分析的力学模型,给出了储罐抗震设计参数波高、基底剪力和弯矩简化分析表达.由Harmilton原理出发,考虑晃动和罐——液耦联振动周期相差较大,将两者作为不耦联运动,建立了隔震体系的运动方程.并对2×104m3和15×104m3储罐隔震和非隔震地震响应进行了时程分析研究,结果表明,基底隔震体系起到了很好的隔震效应.     

结构地震反应记录HHT分析

利用HHT(Hilbert-Huang Transform)方法研究了结构地震反应记录的时频特性及结构动力特性.首先简单回顾了一种新的非平稳信号处理方法-HHT,然后介绍了一座7层钢筋混凝土框架结构及其强震观测台阵概况,最后利用HHT分析了结构在3次地震中的反应记录,得到了记录的时频幅值三维分布和边际谱,并将边际谱和傅立叶谱进行了对比,识别了结构自振频率.研究结果表明,对结构地震反应记录而言,可以使用HHT方法分析得到记录能量集中分布的频段与时间范围;HHT给出的边际谱与傅立叶谱相比,在低频部分幅值要大于傅立叶谱,而在高频部分幅值要小于傅立叶谱,且边际谱比傅立叶谱更为平滑;利用结构地震反应记录识别的自振频率比环境振动测试结果要小.     

柔性基底立式储罐减震耗能研究

对立式储罐进行了减震耗能研究，提出了一种新的储罐抗震模型，即圆柱储罐壁与构成基底的柔性膜（非金属材料）相联结，形成立式储罐，罐周边采用具有水平减震的装置，建立了控制体系的简化力学分析模型，并给出了运动分析方程，对采用橡胶垫的5000m^3方立浮顶罐进行了El Centro波地震动数值仿真计量，取隔震基频为2rad/s。阻力比为0.3时，其基底剪力降低85.78%，动水压力降低60.99%，动水压力和基底剪力的降低，减少了储罐地震动作用下的轴向应力和环向应力，提高了储罐抗震能力，研究表明，新结构体系对减少储罐地震动响应是有效的，是一种能够降低成本，节约钢材的新颖储罐结构。     

立式储罐基础隔震力学模型对比分析

为了给立式储罐基础隔震提供设计理论支撑,基于现有储罐弹性理论的抗震模型,引入基础隔震措施,建立了便于工程设计人员应用的储罐基础隔震力学模型,同时与储罐弹性理论三质点隔震力学模型参数进行对比.针对1.5×105 m3大型立式储罐,隔震层采用等效线性本构关系,选取峰值加速度为0.40g的El-Centro水平地震波作为地震动输入,运动方程采用数值积分方法求解,进行储罐弹性理论隔震模型参数及地震响应对比分析.结果表明:不同储罐弹性理论隔震模型的质量参数和高度参数差异不大,设计时可以互相对比参照计算,几种模型中对流质量占总质量70％以上,设计时应给予注意;隔震主要降低的是弹性脉冲分量引起的地震响应,隔震后长周期的对流分量起主导作用;从反映的实际情况出发,所提出的储罐弹性理论三质点隔震力学模型是可行的,适用的.     

S型竖向不规则框筒混合结构地震响应分析

利用SAP2000有限元软件,对建立的竖向不规则框筒混合结构进行了模态分析,得到了结构自身的动力特性。在此基础上,利用反应谱分析和时程分析对结构响应的结果进行数值模拟,得到了结构的抗震性能,为设计工作提供了一定参考。