单自由度体系非线性地震能量反应的计算

随着结构抗震理论的深入研究,目前对结构地震破坏比较一致的看法：基于最大位移反应首次超越和塑性累积损伤的双重破坏准则比较符合震害和试验实际.采用能量耗散来描述结构的塑性累积损伤,其形式简单、计算方便,又能够较好地反映地震动的强度、频谱特性,特别是强震持续时间对结构破坏的综合影响.建立了单自由度体系在地震作用下的能量反应公式,通过对结构地震反应能量的计算,综合考虑地震动三要素和结构自身动力特性,分析了地震总输入能受各种因素影响的变化规律及地震总输入能在滞回耗能和阻尼耗能之间分配受各因素影响的变化规律.     

地震动输入能量谱的研究

现有的抗震设计理论,大多是基于承载力或强度的设计方法,与其相应的反应谱理论最大的缺陷是无法反映地震动持时的影响,而以地震动能量作为设计参数时,就能弥补现有抗震理论的不足。本文按照反应谱理论的思路建立了线性单自由度体系的地震动输入能量谱。研究发现,输入能量谱对体系的阻尼比不敏感,地震波峰值速度与峰值加速度比值(V/A)和强震持时(Δt)对谱形的影响较大,体系的输入能量与地震波的峰值平方成正比,根据分析结果,本文提出了线性单自由度体系输入能量谱的简化计算方法,方法较为简便,计算结果偏安全。     

弹性SDOF系统的地震输入能量谱

本文以4种场地土条件下40条强震记录为输入,对弹性单自由度(SDOF)系统的地震输入能量谱进行了研究。首先研究了SDOF系统参数和地面运动参数对弹性地震输入能量谱的影响。结果表明,在中长周期范围,弹性SDOF系统的阻尼比和地面运动强度对能量谱峰值有较大影响;在长周期范围,随弹性SDOF系统阻尼比的增大,能量谱值也有所增大。随后,采用归一化能量谱方法,并根据能量谱曲线的特征,建议了简化三段式地震输入能量谱。在此基础上,根据4种场地土条件下40条强震记录能量谱计算结果的统计分析,建议了能量谱峰值和能量谱曲线参数的确定方法。     

弹性SDOF体系地震动输入能量的影响因素分析

按美国抗震设计规范ATC 3-06的分类标准将4种场地类别上的420条地震波记录分为12组,进行了大量的单自由度(SDOF)体系的弹性时程分析;重点研究了场地类别、地震设计分组及阻尼比对地震动输入能量的影响;通过回归分析建立了考虑不同阻尼比影响的地震峰值等效速度与地震特征周期的相关公式.结果表明:随着阻尼比的增大,地震动输入能量呈降低趋势;地震设计分组及场地类别对地震动输入能量有显著影响.     

基于能量反应谱的抗弯钢框架结构能量计算

基于能量的抗震性态设计方法需要合理估计实际结构的地震动输入能量及滞回耗能,以近场、远场地震动记录各6条作为输入,建立两组地震动总输入能及滞回耗能的等效速度谱,提出根据能量反应谱估计多自由度体系能量的计算方法。采用弹塑性时程分析法对3个不同层数的钢框架算例评估能量计算方法的合理性。结果表明:基于能量反应谱计算多自由度体系总输入能及滞回耗能的方法精度良好,结果可靠。对高层结构或结构遭受对高阶振型敏感的地震波,建议按该方法考虑高阶振型所携带能量。     

弹性多自由度系统地震输入能量的研究

本文介绍了基于能量抗震设计方法的基本思路和基本概念。根据振型分解法推导了弹性多自由度系统与单自由度系统弹性地震输入能量间的关系。研究表明,N个自由度弹性系统的地震输入能量可表示为N个弹性单自由度系统弹性输入能量的线性组合,组合系数与多自由度系统的振型和质量分布有关。通过时程分析算例,以Eleentro波输入验证了这种方法的正确性。算例结果表明,对于自由度较多的系统,可以只取前几阶振型计算即可得到足够精确的结果。     

地震位移反应谱特性的研究

研究了地震地面运动的加速度谱、位移反应谱与富里叶谱之间的对应关系 ,结果表明 ,加速度谱可较好地表现地震动高频部分的特性 ,位移谱可较好地表现地震动低频部分的特性。提出了位移谱特征周期Tgd的概念 ,并以弹性位移谱上Tgd对应的点为基准点对位移谱进行标准化 ,较好地消减了不同地震动对位移谱曲线形状的影响。最后 ,根据多条地震动的计算结果 ,总结了此标准化方法下的平均位移谱的特征 ,为基于位移抗震设计理论的研究提供了基础     

单自由度结构体系抗地震倒塌能力研究

首先介绍了结构倒塌分析的单自由度模型。然后,基于结构抗倒塌能力谱,研究了结构周期、结构延性、屈服后刚度和软化段刚度、滞回捏拢、承载力和刚度退化以及P-Δ效应对单自由度结构体系抗地震倒塌能力的影响。最后通过远场、近场有速度脉冲和近场无速度脉冲3组地震动输入下抗地震倒塌能力谱的比较,研究了地震动特性对结构抗倒塌能力的影响。结果表明:结构的自振周期、延性和P-Δ效应是抗地震倒塌能力的主要影响因素;自振周期为0.4~1.8 s的单自由度结构在近场有速度脉冲的地震动作用下更易发生倒塌破坏,而自振周期为2.6~5.0 s的单自由度结构在远场地震动作用下更易发生倒塌破坏。     

对模态Pushover单自由度体系等效方法的改进

模态Pushover分析方法(MPA)可以有效考虑结构高阶振型,但其在确定各阶模态Pushover分析的目标位移时,采用了结构的弹性模态,并未考虑塑形状态下结构力学性能的改变。本文对MPA单自由度体系等效方法进行了改进,提出了MPA的"两阶段"等效方法,并以三个算例验证了该方法的精确性。     

基于单自由度体系的钢筋混凝土抗爆墙设计

基于单自由度体系的钢筋混凝土抗爆墙设计,是将抗爆房屋的结构按爆炸荷载传递路径进行逐个分解,再对分解后的构件进行单自由度体系的设计。同时,以构件支座转角位移为限制,确定构件的截面及配筋是否满足对变形的要求。对单自由度体系抗爆计算可采用数值求解的方法,其基本假定是加速度呈线性,求解的关键是时间增量的确定。本文通过工程实例,介绍正面承受爆炸荷载的钢筋混凝土前墙的计算方法,可为类似工程的设计提供参考。     

弹塑性SDOF系统累积滞回耗能谱

本文对弹塑性SDOF系统累积滞回耗能谱进行了分析研究.以4种场地土条件下40条强震记录为输入,分析了结构和地面运动参数对弹塑性SDOF系统累积滞回耗能谱与输入能量谱比值的影响.结果表明:阻尼比、延性系数、初始周期有很大的影响,而地面运动参数影响不大.结合现有的10种累积滞回耗能谱的计算模型和影响参数分析,建议了一个新的累积滞回耗能谱的计算方法.计算结果表明,本文建议的方法较好地反映了累积滞回耗能谱的影响参数和变化趋势,与现有计算模型有较好的一致性,且满足边界条件、便于计算.     

基于等效线性化方法弹塑性SDOF系统能量谱的研究

选择了被认为精度较高或者有关规范中建议的8种等效线性化方法,以4种场地土条件下40条强震记录为输入,通过时程分析方法对各种等效线性化方法计算弹塑性SDOF系统能量谱的精度进行了分析。分析结果表明,现有等效线性化方法的等效周期和等效阻尼比之间存在较大差异,且用于预测弹塑性SDOF系统的能量谱时存在较大误差。根据能量谱分析结果的统计计算,建议了一种新的适用于弹塑性SDOF系统能量谱计算的等效线性化方法。     

地震总输入能量谱的拟速度谱估计

以阻尼比的变化对线性单自由度体系的总输入能不产生影响这一结论为基础,获得了线性单自由度体系地震动输入能拟速度谱估计的方法,研究表明,单自由度体系在某地震波作用下的总输入能等价速度谱可由阻尼比为0.5%的拟速度谱来近似获得。     

Plastic energy evaluation of bilinear SDOF systems with fluid viscous dampers

Current seismic practices are more concerned with dissipating a significant portion of seismic input energy than with lateral load resistance, as well as with determining seismic demands of structures using response spectra. This study aims to improve the knowledge of the plastic energy spectra ( $E_P$) of single-degree-of-freedom systems (SDOF) equipped with fluid viscous dampers (FVDs). This type of dampers is characterized by its supplemental damping ratio ${\xi }_{\mathit{add}}$ and velocity power $\alpha$. Using nonlinear dynamic analyses, the $E_P$ and its ratio to the input energy ( $E_P/E_I$) are determined using near-field-pulse, near-field-non-pulse and far-field ground motions. Parametric studies are conducted to investigate the effect of ground motion types, original system features and FVD characteristics on $E_P/E_I$ spectra. The results show that ground motion types have a considerable influence on the $E_P/E_I$ for systems with FVDs, while they are not effective for systems without FVDs. Increasing FVD nonlinearity (decreasing α) is more effective to reduce the $E_P/E_I$ under near-field-non-pulse and far-field motions than under near-field-pulse ground motions for structures with $T_n$ > 1 s. The paper further developed a prediction equation for estimating $E_P/E_I$for SDOF systems without and with FVDs, which can serve as a useful tool to analyse structural damage for energy-based seismic design.     

框架小位移时无粘结预应力筋运动规律推导

通过分析和计算，推导出单层双跨无粘结预应力混凝土框架结构小位移时无粘结预应力筋在管道中的运动规律，为其耗能研究奠定了基础。     

上海地区办公建筑能耗的简化评价方法

针对既有办公建筑能耗评价方法,使用建筑“能效当量能耗”这一统计量来评价建筑能源使用情况,因为在“能效当量能耗”的计算过程中剔除了与能源使用效率无关因素的影响,评价结果更加客观.但既有方法需要获得详细的建筑信息,制约了其适用性.根据一定限制条件下既有方法的评价结果与应用单位面积能耗得到的评价结果之间的相似性,提出简化的能...     

单自由度结构系统损伤诊断的EMD法

研究了有阻尼和无阻尼的单自由度结构体系的损伤诊断问题 ,损伤假定是因为在某一特定时间刚度的突然损失而产生的 .从理论上推导了单自由度结构系统发生损伤的响应公式 ,证明了经验模式分解 (EMD,empirical mode decomposition)法的有效性 .研究结果表明在很多情况下应用 EMD法探测结构损伤 ,可以检测损伤的发生时间和程度 ;在位移、速度和加速度响应信号中 ,加速度信号最敏感