近断层地震对基础隔震结构动力响应

运用SAP 2000有限元分析软件,采用非线性时程分析法对水平和竖向地震耦合作用下的框架进行了动力分析。探讨了铅芯橡胶支座(LRB)用于基础隔震体系时参数的优选问题,同时也对在近断层地震作用下基础隔震结构和未隔震结构动力响应进行了分析和对比。计算结果表明:对于低频地震波而言,随着隔震周期的增大,梁端最大层间位移越小,隔震效果越好;对于高频地震波而言,梁端最大层间位移和节点最大加速度随着隔震周期的增大呈上升趋势。框架层间位移随着屈服刚度比的增大总体呈下降趋势,结构的地震响应降低,并且屈服刚度比对框架结构梁端最大层间位移的影响大于隔震周期对其的影响。节点最大加速度随着屈服刚度比变化的规律,在不同地震波的作用下会有差异,不同之处往往在结构的中部以上。     

钢管混凝土中柱地铁车站结构地震响应规律

为提高和改善地下结构抗震性能,现有地铁车站结构通常采用钢管混凝土中柱,主要考虑混凝土中柱类型对地铁车站结构的地震响应影响,以两层三跨地铁车站作为研究对象,采用OpenSees有限元软件建立土-地铁车站结构二维整体有限元模型,并基于合成人工地震动输入土-地铁车站结构整体有限元模型,对模型进行非线性时程分析,研究钢管混凝土中柱地铁车站地震响应规律。结果表明：多遇地震动和设防地震动作用下,钢管混凝土地铁车站顶层中柱最大层间位移角相较于钢筋混凝土地铁车站分别降低了5%和1%,底层中柱最大层间位移角下降幅度仅为24%和8%;罕遇地震动作用下,钢管混凝土中柱使地铁车站顶层和底层最大层间位移角分别降低了9%和7%,钢管混凝土中柱底部在最大变形时刻承受的剪力增加了7%;极端地震作用下,地铁车站结构产生较大变形,钢筋混凝土中柱出现破坏时刻钢管混凝土中柱并未破坏,钢管混凝土中柱对地铁车站结构抗震性能提升作用显著。     

两层三跨框架式地铁地下车站结构弹塑性工作状态与抗震性能水平研究

针对目前缺乏对现有地铁地下车站结构抗震性能水平的认识,根据相关规范的规定,设计了7种研究不同场地类别,并考虑输入地震动强度,分析了两层三跨框架式地铁地下车站结构的动力损伤特性及其抗震水平。结果表明,地铁地下车站结构的弹性和弹塑性工作性态层间位移角限值分别小于地面钢筋混凝土框架结构的对应值;同时,地铁地下车站结构从弹性极限工作状态到弹塑性极限工作状态所对应的层间位移角的差值也较小,说明其抗震延性明显比地面钢筋混凝土框架结构的要差。基于计算结果,分析了不同输入地震动强度下地下结构层间位移角、结构与土体的刚度比和输入峰值加速度之间的关系,建立了该类地铁地下车站结构层间位移角随地下结构与地基的刚度比和输入地震波峰值加速度变化的预测公式,以及该类地下车站结构层间位移角限值与抗震性能水平的一一对应关系,初步给出了该类地下车站结构基于层间位移角的抗震性能水平划分和物理描述。     

邻近运营地铁车站基坑开挖土层位移特性分析

在邻近运营地铁车站进行基坑开挖,由于地铁车站的刚度大,车站-土-基坑围护结构相互作用,土层位移表现出与一般基坑不同的特点.采用FLAC 2D程序进行数值模拟,分析在车站和基坑间距不同的情况下,基坑周围土层的变形特点、变形规律,并与没有地铁车站时的位移场做比较.结果表明车站附近的土层的水平位移明显减小,基坑离车站越近,其值越小;土层有向上移动趋势,靠近基坑的位移值较大,且基坑离车站越近、基坑开挖深度越大,竖向位移越明显.     

地铁车站的抗震分析研究

地铁结构抗震分析是地铁结构设计的重要组成内容.本文简要阐述三种抗震计算方法,将反应位移法理论应用于厦门市轨道交通1号线一期工程中山路西站车站结构的地震反应分析,计算结果表明：在中震作用下,车站的中柱轴压比未超过0.85的限值,结构最大层间位移比均小于1/550,可以认为结构处于弹性工作阶段,构件截面及配筋均满足抗震计算要求;在大震作用下,车站弹塑性层间位移未超过1/250的弹塑性层间位移限值,可以认为结构局部处于弹塑性工作阶段;最后提出抗震构造措施.本文研究方法和研究成果对地铁车站结构抗震设计具有指导意义.     

基于pushover法的地铁车站柱墙剪力比研究

层间位移角作为一项重要的抗震性能指标,往往用于评估地上或地下结构在正常使用条件下的水平位移,从而确保结构应具备的刚度。然而,由于地下地铁车站结构埋置于土体之中,受到周围土层的约束,其在地震作用下的层间位移角量值小、不易控制与监测。鉴于此,文章以典型两层三跨地铁车站为研究对象,基于大型有限元程序ABAQUS建立了土 车站结构非线性相互作用分析模型,开展了pushover弹塑性推覆分析,得到了车站结构各构件的剪力—层间位移角全过程曲线,并在此基础上确定了构件的关键性能点及其阈值,研究了地铁车站结构不同性能状态下中柱和侧墙剪力分配规律。分析结果表明,地铁车站下层中柱首先进入破坏状态;下层中柱剪力先增加后减小,但相较于车站侧墙,中柱分配到的剪力比例一直下降。在此基础上,进一步提出了归一化的柱墙剪力比作为评价地铁车站抗震性能的力学指标,可有效弥补单一位移指标的不足。     

基于摇摆核心提升分层装配式钢框架结构抗震性能的设计方法

利用摇摆核心可控制分层装配式钢框架结构在罕遇地震作用下的失效模式。提出了摇摆核心-分层装配式钢框架结构体系的平面布置形式及连接构造。通过参数化非线性时程分析，对摇摆核心刚度对结构最大位移响应及层间位移分布形式的影响进行了分析，结果表明，摇摆核心可以有效控制结构在地震作用下的层间变形模式，且随着摇摆核心刚度的增大，结构的层间变形也越均匀。提出了可以综合考虑结构最大位移响应及结构层间变形模式的结构抗震性能评价参数及摇摆核心需求刚度计算方法。     

大跨度Y形柱地铁车站抗震分析

文章以广州某大跨度Y形柱地铁车站为依托,使用有限元软件MIDAS GTS建立车站三维模型,在边界条件下得到模型第一、第二振型的自振周期,再以日本阪神地震加速度波作为动力输入,基本地震加速度值设置为0.10g,对车站在地震中的动力响应进行分析。结果表明,大跨度Y形柱车站的整体变形性能较好,没有发生位移突变;埋深越大的位置相对水平位移越小;车站各层的层间位移角满足规范的抗震要求。     

基于不同计算方法下的装配整体式地铁车站抗震性能研究

装配式结构正逐步应用于地下工程中,其抗震性能是影响结构长期使用的关键因素。以某地区装配整体式地铁车站实际工程为背景,采用反应位移法,反应加速度法,惯性力-位移法以及动力时程分析法对装配整体式地铁车站进行地震响应分析。计算结果表明:不同计算方法的结果均有所差距,车站内力和变形较为接近,但与动力时程分析结果差距较大,尤其是车站侧墙的内力差距最为明显。车站在E2地震作用和E3地震作用下的最大层间位移角分别为1/850和1/390,远小于规范1/250的要求。     

地铁车站结构下穿地表建筑地震响应分析

基于ABAQUS软件建立了地表结构—土—下穿地铁车站结构大型三维有限元数值模型,数值分析了下穿地铁车站结构在不同类型地震波作用下的地震响应规律,并将下穿一体化地铁车站结构与下穿密贴地铁车站结构计算结果进行对比分析,探讨了下穿地铁车站结构的地震响应特性。结果表明:下穿密贴地铁车站结构的整体性相对较差,车站结构与上部结构出现了滑移现象,车站顶层层间相对水平位移较小,其余层的层间相对水平位移较大;下穿一体化地铁车站结构受力相对较大,各构件连接处及各层中柱依然是抗震设防的重要部位,建议下穿地铁车站中柱采用高强高延性的钢管混凝土柱或型钢混凝土组合柱;中远场地震波能够对中软土场地中下穿地铁车站结构的位移、加速度和内力等动力特性产生显著的影响。     

基于反应位移法的西安黄土地区地铁车站地震反应分析

以西安黄土地区地质条件为背景,采用ANSYS有限元软件建立模型,将反应位移法理论应用到西安市典型地铁车站结构进行地震反应分析。计算结果表明:在E2地震作用下,车站结构最大层间相对变形为1/2 097,未超过1/550,车站结构中柱轴压比未超过0.85的限值,可以认为结构处于弹性工作阶段,构件截面及配筋均满足抗震设计要求;在E3地震作用下,车站结构最大层间相对变形为1/1 444,未超过1/250,可以认为车站结构局部处于弹塑性工作阶段。     

考虑结构整体特性的钢筋混凝土框架震后残余侧移响应研究

为了研究钢筋混凝土框架结构震后残余位移及结构整体特性对其影响,首先对3个楼层数不同的钢筋混凝土平面框架结构进行静力推覆分析,得到结构第一模态推覆曲线及相应等效三线形推覆曲线,进而基于等效推覆曲线获得结构整体的屈服后刚度比和下降段刚度比。其次,通过对钢筋混凝土平面框架结构在3个地震动强度水平、22条地震动记录输入下的弹塑性时程分析,分别计算得到最大层间位移角和最大残余层间位移角的平均值、标准差和变异系数,并分析结构整体特性如结构基本自振周期、屈服后刚度比、下降段刚度比等对最大层间位移角和最大残余层间位移角的影响,以及最大层间位移角和最大残余层间位移角之间的相关性。结果表明,最大层间位移角和最大残余层间位移角受结构基本自振周期影响明显,同一地震动强度水平下,两者均随结构基本自振周期的增大而增大。随着结构屈服后刚度比的增大和下降段刚度比绝对值的增大,最大残余层间位移角也增大,其离散性也随之变大。与上部楼层相比,高强度水平地震动下非线性发展较为充分的结构下部楼层的最大层间位移角和最大残余层间位移角的相关性较好。     

不同地质条件下地铁车站的水平地震动力特性研究

在地铁车站设计中,对不同地质下车站的地震动力特性研究较少。本文通过建立二维时程分析模型,以不同地质作为变量,以周期特征值、位移、内力作为参考结果,探究在不同地质情况下地铁车站地震的响应特性。结论表明,地质情况越好(弹性模量越高),其土-结构响应周期越小;在可塑粉质黏土及全风化碎屑岩地质情况下,地质情况越好,土-结构刚度越大,所受到的地震水平力越大,结构内力及位移也越大,其关注点应为结构上部区域,避免地震情况下顶部发生过大位移;在淤泥质土情况下,土-结构的水平位移呈现与可塑粉质黏土及全风化碎屑岩的规律相同,但由于底部土体发生较大位移,导致整体位移变大。设计中应避免下部土体发生整体滑移现象,特别是软土地区,其地震工况下底部位移往往是设计重点,需要引起特别重视。     

考虑楼梯协同作用的框架结构抗震性能分析

为研究在规范反应谱工况下,主体结构与楼梯协同作用时结构动力特性及内力变化规律。利用ETABS建立了3组初始振动模态不同的框架结构模型,研究楼梯对具有不同初始振动特性框架结构的影响。研究结果表明楼梯参与结构整体计算后,结构振型的次序可能会发生改变,同时结构初始刚度越小,结构自振周期减小幅度越大;通过分析3组模型在X、Y向反应谱工况下,楼梯对结构的楼层位移、层刚度及层间位移角的影响,得出3组结构模型的楼层位移、层刚度及层间位移角变化率随楼层的变化规律;分析楼梯参与结构整体计算对框架柱内力的影响,表明楼梯区格间的框架柱轴力增大较为明显而弯矩、剪力变化较小。     

土–地下连续墙–复杂异跨地铁车站结构动力相互作用分析

针对目前地铁地下车站结构抗震性能研究中不考虑地下连续墙存在的现实问题,通过建立土–地下连续墙–复杂异跨地铁车站结构静动耦合非线性相互作用的有限元数值模型,对比分析了无地下连续墙、含单层地下连续墙及含双层地下连续墙等不同情况下异跨地铁地下车站结构的地震动力反应特征。结果表明:地下连续墙的存在仅在地震强度较小时能够显著提高车站主体结构的抗水平侧移能力,当地震强度较大时结构的水平位移增大明显;从结构层间位移的角度看,结构下层的层间位移涨幅最大,不考虑地下连续墙存在的计算结果将偏于危险;地下连续墙加强了地铁车站结构的抗侧移刚度,致使车站结构整体变形性态和内力分布发生重大变化,其中结构侧墙端部应力水平明显减小,各楼板端部的应力水平明显增大;本文计算工况中,异跨车站结构的下层中柱是抗震设计时的薄弱位置,其中以双层地下连续墙工况时的结构下层最为危险。     

地铁地下车站结构的地震反应分析

对地铁地下车站结构的抗震问题进行研究,对于降低地铁结构在遭遇强震作用时的经济损失和人员伤亡具有十分重要的意义。通过大型岩土工程有限元分析软件MIDAS-GTS建立了地下3层车站结构的三维数值分析模型,分别采用反应位移法和动力时程分析法对车站结构进行了地震反应分析,建模过程中考虑土体与地下车站结构动力相互作用机理,得到了结构在真实地震荷载作用下的内力和变形变化规律。研究得出结论:车站结构最大层间位移角在规范限值要求的范围内,结构抵抗侧向变形能力良好;车站结构中柱与顶底板连接节点处、侧墙与各层楼板相交处、结构顶底板与侧墙相交位置附近、顶底板边跨跨中等出现了较大内力响应,为抗震薄弱部位,需加强抗震措施以提高结构整体抗震能力。研究结果可为类似地铁地下车站结构的抗震分析提供借鉴。     

地铁车站抗震性能三维时程分析

为了分析杭州某地铁车站的抗震性能,采用时程分析法进行研究。利用MIDAS GTS NX有限元分析软件建立三维模型,输入地震波,计算得出结构的位移、应力。结果表明E2地震作用下,顶底板位移差最大值可达7.603mm;结构最大应力为5.81MPa,满足混凝土受压要求。最大应力主要出现在拐角处,应在这些部位采取相应的抗震构造措施,保证车站结构的抗震设防目标。E3地震作用下,顶底板位移差最大为13.700mm,相应层间位移角为1/1026<1/250,满足结构变形要求。     

地铁换乘车站结构抗震性能数值模拟分析

文章以天津地铁11号线(地下二层)与12号线(地下三层)"L"形换乘车站为例,分别采用二维反应位移法对换乘车站在多遇地震作用下,二维反应加速度法和三维时程分析法对换乘车站在罕遇地震作用下的受力状态与变形情况进行模拟,最终基于地震作用下的内力及层间位移角对车站结构的抗震设防性能进行分析与评价。分析结果表明:对比二维计算中抗震工况和静力工况结果,对地下结构尺寸及配筋起控制作用的是静力工况;地铁车站换乘节点中埋深较浅的结构相对而言更不利于抗震,在设计时需加强其相应部位的抗震构造措施。     

高层斜交网格筒结构受力层间位移的计算及其应用

推导了斜交网格筒结构单元体的抗剪刚度、抗弯刚度以及竖向刚度的计算公式。通过连续化变形分析方法，给出了该类结构在三种典型荷载作用下的水平位移简化方法及其等效抗侧刚度。分析了结构体系的层间位移组成，给出了受力层间位移在弹性和弹塑性阶段的简化计算方法。采用PERFOR-3D软件分析了该类结构体系的层间位移和受力层间位移沿结构高度的变化规律，并进行了参数分析。结果表明：斜交网格筒结构体系的层间位移和受力层间位移沿结构高度方向均呈现先增大后减小的趋势；层间位移和受力层间位移最大值所在位置不同，且受力层间位移随楼层高度增加，其所占的比例逐渐下降，最大比例约为80%，建议同时考虑受力层间位移角和层间位移角作为该类结构的变形控制指标。斜柱角度、斜柱截面、主环梁跨数以及结构高宽比均对结构的层间位移有较大影响；而对于受力层间位移，斜柱角度和斜柱截面对其影响较大，主环梁跨数以及结构高宽比对其影响较小。     

强震作用下竖向不规则RC框架结构抗震易损性分析

研究速度脉冲强震作用下竖向不规则钢筋混凝土框架结构的抗震易损性。以5层和10层底层竖向不规则框架结构为分析对象,考虑地震动输入的不确定性,通过非线性动力时程分析获得结构底层最大层间位移响应,并通过曲线拟合建立最大层间位移与基本自振周期对应的谱加速度函数关系;假定最大层间位移和极限性能目标位移取对数正态分布的平均值,建立能有效评估结构竖向不规则极限控制参数的易损性曲线。分析结果表明：速度脉冲强震作用下,楼层承载力和刚度突变对结构层间位移有较大影响,底层竖向不规则程度越大最大层间位移亦随之增大,而中间层最大层间位移则减小;地震动强度越大,最大层间位移离散性越大;楼层承载力和刚度突变对抗震易损性曲线的影响较大,楼层数不同结构易损性曲线趋势不同。