地震动摇摆分量对非对称结构的影响

利用MATLAB软件,从汶川地震一地震记录的平动分量计算得到摇摆分量,并采用ABAQUS有限元分析软件,分析两偏心结构的三维模型分别在地震动水平分量和水平加摇摆分量作用下的弹性位移响应.结果表明,地震动摇摆分量对双向偏心结构的影响比单向偏心结构大,在结构的较低层,摇摆分量对结构的位移有减弱作用,而在结构的较高楼层处,摇摆分量对结构位移响应的不利影响显著增加,在这类结构的抗震设计中应对摇摆分量的影响予以足够重视.     

地震动转动分量研究

通过对频域法进行一定的改进,考虑地震波等效群速度的频散效应以及体波入射角的频散效应,估算出适合中国四川地区视波速曲线。并用得到的视波速曲线研究汶川地震波转动分量,以期研究如何更加准确地估算地震波转动分量及转动分量的一些特性。     

考虑地震动摇摆分量作用的高柔结构响应

对高柔结构受地震动水平-摇摆作用的地震响应问题进行了试验和理论研究。推导了地震动水平-摇摆耦合作用下高柔结构的动力方程,将基础转角位移产生的附加P-Δ效应以等效水平侧向力的形式添加在动力方程的激励项中。基于水平和竖向单摆式地震仪对地震动摇摆分量灵敏度不同的原理,采用小波分析,从未修正地震动水平分量中获取了摇摆分量。以一电视塔结构为原型,进行了地震动水平、摇摆和地震动水平-摇摆耦合作用下高柔结构的缩尺模型振动台试验,并与理论分析结果进行对比研究。结果表明:振动台试验结果与推导的动力方程理论分析结果基本吻合,验证了理论分析的正确性;由基础转角位移产生的附加P-Δ效应不仅会增大高柔结构的动力效应,而且会导致高柔结构产生显著的非对称位移,从而使得结构的水平位移大幅增加,在实际的抗震设计计算中应予以重视。     

地震动转动分量研究综述

随着经济社会的发展及地震工程研究的深入,地震动转动分量及其响应研究开始受到关注,国内外学者对此进行了大量的研究。结合国内外学者的相关研究成果,梳理了地震动转动分量提取方法及地震动转动分量下工程结构响应研究进展。同时指出了目前地震动转动分量研究中存在的问题,以及今后的研究方向。     

多维地震动平动分量的合成

考虑与震级、震中距相关的傅里叶幅值谱衰减关系,根据地震动非平稳性及设定震级、震中距、场地条件对地震动影响的分析,建立多维非平稳地震动合成的方法。基于波动理论和快速δ-矩阵算法求出地震波不同波型在设定地壳介质模型中的频散曲线,用以计算体波和面波各频率成分的到时t,并引入特性因子Q来考虑随机相位移动,最终得出体波和面波不同波型在窄频带上到达地表附近处某点地震动的到时及相位变化,从而合成多维地震动平动分量时程。根据该合成方法获得的三维地震动平动分量具有非平稳性,并能为结构抗震分析提供满足工程实际的地震动加速度时程。     

关于高层建筑的地震动输入

简单地叙述了目前高层建筑地震反应分析中常用的地震动输入方法,用相同的高层建筑和四种不同的场地组建成四个结构－场地一体化模型,通过对四种模型计算得到了场地地表反应、结构顶点水平运动、结构要部的等效输入相对射波的传递函数的幅值谱和结构单元内力的比较,论证了影响高层建筑等效输入地震动的主要因素,并说明了在结构地震反应分析中考虑结构－土相互作用的影响的必要性。     

高层建筑结构增量动力分析的地震动强度参数研究

在总结增量动力分析中地震动强度参数的基本性质、研究现状和存在问题的基础上,针对不可忽略高阶振型影响的高层结构增量动力分析,在结构基本周期对应弹性加速度谱值S_a(T₁,ξ)和Cordova提出的双参数地震动强度参数S*基础上,提出幂函数乘积形式的地震动强度参数S₁₂和S₁₂₃,它们是以结构主要周期点对应的弹性加速度反应谱值为底数、以各周期点的振型参与质量系数比为指数的各振型结果的乘积。以某复杂高层结构为例,对比采用本文提出的地震动强度参数与已有地震动强度参数进行增量动力分析的有效性。研究结果表明,对于高层结构,采用地震动强度参数S_a(T₁,ξ)比采用PGA进行增量动力分析更具有效性;采用PGV作为地震动强度参数进行增量动力分析的有效性优于考虑单一谱值的参数S_a(T₁,ξ)和考虑前两阶谱值的参数S*和S₁₂,但较考虑前三阶谱值参数的S₁₂₃差;本文提出地震动强度参数,考虑阶数越多更显其有效性;从工程应用角度出发,建议高层结构采用S₁₂₃作为地震动强度参数进行增量动力分析。     

地震动特性对地铁车站结构影响分析

目前,我国的经济在快速发展,社会在不断进步.为了分析地震动幅值特性对于地铁车站抗震性能的影响,本文以北京某地铁车站作为分析对象,通过使用MIDAS GTS NX有限元软件进行三维建模,模拟了四种地震动幅值变化时地下结构与周围土体的三维地震反应,系统分析了地铁车站结构地震反应的空间效应与永久变形规律.结果表明:在地震作用...     

长周期地震动对超高层结构抗震性能的影响

历次大地震中,长周期结构在长周期地震动作用下响应剧烈。本文着重对超高层建筑进行长周期地震激励下的抗震性能分析,选取了远场类谐和地震动、近断层向前方向性地震动和近断层滑冲型地震动3类典型长周期地震动记录各3条,为进行比较,同时选了3条普通地震动作为输入样本,采用ABAQUS有限元软件对一54层超高层结构分别进行多遇地震下的弹性时程分析和罕遇地震下的弹塑性时程分析,并将4类地震动输入下的结构响应特征进行对比研究。由结果可知:长周期地震动作用下结构的位移、位移角及损伤均大于普通地震动的响应,尤其是低频成分更丰富的远场类谐和地震动;长周期地震动输入下结构的最大层间位移角接近甚至超出限值。因此,长周期地震动对超高层结构抗震性能的影响不可忽视。     

地震动对隔震结构减震系数的影响研究

以某体育馆隔震建筑作为分析对象,选择三组共75条天然地震动记录和一组共25条人工模拟记录,分析采用时程分析方法计算隔震结构水平向减震系数过程中不同地震动记录对减震系数的影响。结果表明:通过控制设计谱与记录反应谱之间的匹配精度,并不能明显减小水平向减震系数的离散性;样本容量为3条时水平向减震系数的计算结果具有较大的不确定性,建议样本容量至少为7条,并以平均值作为水平向减震系数的评价结果。     

特殊长周期地震动作用下超限高层建筑结构地震响应分析

近断层脉冲型地震动和远场类谐和地震动是两类特殊的长周期地震动,对这两类地震动作用下长周期结构特别是超限结构响应的对比研究还很少。以集集地震动记录为数据基础,各选取10条具有代表性的近断层脉冲型地震动记录和远场类谐和地震动记录,首先对两类地震动的频谱特性进行了对比研究,分析了两类地震动的特点,在此基础上,以所选取的这两类地震动分别作为输入,对一个超限高层结构分别进行了8度(0.2g)多遇水准地震作用下的弹性时程分析和罕遇水准地震作用下的弹塑性时程分析,并对两类特殊长周期地震动作用下的结构位移响应和加速度响应结果做了比较研究。结果表明,近断层脉冲型地震动和远场类谐和地震动作用下结构的最大层间位移角都接近规范限值甚至超出限值,远场类谐和地震动作用下的结构位移响应和加速度响应都大于近断层脉冲型地震动输入下的相应响应。因此,对长周期结构进行抗震性能分析时,选择远场类谐和地震动更加偏于安全。     

基于EMD的长周期地震动分量提取方法

在实际地震记录形成过程中存在高、低频成分地震波的叠加,地震动高、低频成分的组成是地震动反应谱特征的重要反映。采用数字滤波技术,以加速度反应谱平均周期2s为截止周期,结合经验模态分解,提取2s以上的本征模态函数及残值重构并基线校正后作为长周期分量,其余本征模态函数重组为短周期分量;通过原地震动与分量的相关性、反应谱的离散性对提取方法的有效性进行验证,并与既有方法进行对比。结果表明:该长周期地震动分量提取方法能较好地提取出在长周期和短周期部分与原地震动具有较好的相关性、地震反应谱离散性较小的长、短周期分量,且较好地反映原地震动的谱特征,在长周期地震动分量提取中具有更好的适应性。     

基于小波分析的地震动转动分量研究

基于强震时断层附近地面地震动转动分量对单摆式地震仪水平和竖向摆造成的响应差异性,建立采用小波分析获取地震动转动分量的方法。首先采用离散小波变换探讨未修正地震动水平和竖向分量的局部时频特性;进而在水平和竖向分量低频差异性的基础上,建立新的阈值处理方法对水平分量的小波系数进行处理,从而获取了地震动转动分量;最后,通过振动台试验验证了基于小波分析的地震动转动分量获取方法的正确性和精度。结果表明:基于小波分析获取的地震动转动分量的残余倾斜位移与实测的基本吻合,且过滤掉转动分量的水平分量傅里叶谱的低频部分与竖向分量的较为相似;振动台试验验证了基于小波分析获取地震动摇摆分量方法的正确性,且相较于基于傅里叶分析的方法,结果与实际情况更加吻合,精度实现了大幅提高。     

高层建筑结构的输入地震动问题探讨

高层建筑结构,因体量庞大、质量巨大,如果建造于非基岩上,则结构的输入地震动也将大大有别于自由场地震动,其上、下部结构动力相互作用将是一个不容忽视的影响因素。本文围绕层状场域内高层建筑的地震动输入问题,针对目前普遍采用的将地基、基础与上部结构整体建模进行地震响应分析的整体法,提出了其合理的输入地震动的选取方法,并结合现行规范,为某实际工程进行地震响应分析的输入地震动进行了选取。     

结构—地基动力相互作用对基底地震动的影响

本文通过分析由结构-地基动力相互作用体系振动台模型试验所取得的数据,研究了动力相互作用对基底地震动影响的一些规律。由于动力相互作用的影响,基础转动效应是非常明显的;相互作用改变了基底地震动的频谱组成,使基础处的地震动比自由场地震动小。最后分析了与动力相互作用对基底地震动影响程度有关的一些因素。     

凸起山丘对地震动的影响

基于ANSYS有限元软件,建立了圆弧形凸起山丘的数值分析模型,研究了凸起山丘的地震动响应,结果表明,凸起山丘对地震动具有明显的放大效应,建议在工程设计中考虑该效应。     

双向地震动输入方法对结构时程分析反应的影响

采用时程分析法进行结构反应分析时,若需要考虑双向地震动输入,通常先按照规范要求选择一定数量的单向地震动,然后将这些地震动和相应的另一正交方向的地震动分量组合作为双向地震动。若按照GB 50011—2010中要求,同时对两个方向的地震动进行筛选,则很难选出足够数量的地震动。仅控制了一个方向的地震动反应谱与设计反应谱统计意义上相符,常会导致结构地震反应统计离散性较大。为此,提出一种对两个方向的地震动均进行控制的双向地震动选择方法,该方法可以快速地选出足够数量的符合要求的双向地震动。以多、高层钢筋混凝土框架结构为例,通过对比常规和本文方法所选双向地震动输入下结构反应的差异验证了所提方法的有效性。以70组大样本地震动输入下结构的弹性和弹塑性地震反应为基准,对比了不同地震动输入样本容量时分析结果保证率的差异,并根据对比结果给出弹性和弹塑性时程分析时地震动输入样本容量的建议取值。     

近断层脉冲型地震动调幅对隔震结构的影响

以15条普通地震记录以及15条近断层脉冲型地震记录为输入,以某五层钢筋混凝土框架基础隔震结构工程实例为研究对象,采用有限元软件建模对比分析隔震结构在普通地震动和近断层脉冲型地震动作用下的非线性动力时程反应,以隔震支座最大位移、结构最大层间位移以及最大层间剪力为主要反应统计量,对比探讨近断层脉冲型地震动调幅对隔震结构的影响。结果表明:近断层地震动调幅对隔震结构响应影响异于普通地震动,建议研究近断层脉冲型地震动特性时不调幅;多层隔震结构响应与地震动参数HI相关性较大,建议取HI作为多层隔震结构抗震性能研究的最佳地震动参数。     

地震动主方向研究及其对结构动力反应的影响

文章对地震动方向性及对结构反应的影响进行研究。将任意一个台站获取的地震动记录中的水平地震动E-W和N-S方向进行θ=0°～90°的坐标变换,得到的任意一组θ′角度下的x′、y′方向新的加速度时程都与原时程在各个时间点的加速度峰值不同,绘制水平两向沿各个角度θ变化的三维地震动时程图和三维反应谱图。从中定义地震动时程主方向θtmax和地震动反应谱主方向θspmax。为验证不同地震动方向对结构的影响,该文以在芦山地震中造成严重破坏的芦山中学体育馆为对象,建立芦山中学体育馆三维空间模型。采用芦山地震中距离芦山中学的体育馆较近的几个台站获取的地震动时程,分别将各个台站的原始地震动时程按照θ=0°～90°进行坐标变换,分别输入该结构,从而得到该结构沿各个角度θ输入时的不同的破坏形态,得到地震动方向性对结构有较大的影响的结果。