用撞击原理分析高耸结构的竖向地震作用

在强列地震作用下,高耸结构的破坏除了因为水平地震的作用外,竖向地震作用的影响也很大。根据撞击原理,对高耸结构的竖向地震作用进行了分析计算,表明竖向地震作用的大小主要取决于地震烈度和场地土的类别;烈度和场地土类别较高时,结构的上部有拉力产生;烈度和场地土类别越高,上部结构的受拉范围和最大拉力越大;地基基础和下部的质量越大,受拉范围下移。     

高耸烟囱结构竖向地震响应的模型试验研究及分析

为了研究高耸烟囱在竖向地震作用下的动力响应特性,对180m钢筋混凝土烟囱和45m砖烟囱分别进行了1:40和 1:15比尺的振动台模拟试验研究,并采用波动理论对试验模型进行了动力比较分析。试验和理论分析结果表明:竖向地 震作用下,高耸烟囱的地震响应以一阶竖向振动为主,最大应变随地震烈度的增加逐渐从顶部附近向下移动到1／3-1／2 高度附近;水平地震作用下高耸烟囱以二阶以上振型振动为主,最大应变部位在2／3高度附近。针对烟囱结构薄弱部位随 地震烈度的变化情况,进一步阐明了计算高柔结构和特定条件下某些结构的竖向地震作用的必要性。     

橡胶垫基础隔震结构考虑竖向地震作用高宽比限制研究

采用多质点层间剪切型分析模型 ,建立了橡胶垫基础隔震结构在水平与竖向地震联合作用下的运动微分方程 ,并推导了隔震结构高宽比限值的简化计算公式。在考虑了场地条件、地震烈度等影响因素下 ,分析了竖向地震作用的存在对隔震结构高宽比限值的影响规律。研究表明 ,在硬土场地上 ,竖向地震作用的存在对隔震结构高宽比限值有较大影响 ,并随着地震烈度、竖向加速度峰值的增大而增大。建在高烈度设防区较硬土场地上的基础隔震结构 ,其高宽比的确定应考虑竖向地震作用的影响     

地震作用下桩上对塔式结构反应的影响

截至目前为止，考虑桩上对高耸结构影响的研究尚不多见，现在我国对高耸构筑物的设计基本上未考虑桩土与塔式构筑物的动力相互作用影响。为了搞清桩土结构对高耸结构的地震反应影响，本文采用Ｐｅｎｚｉｅｎ模型对桩上－高耸结构的动力相互作用进行了分析。为比较考虑共同工作的效果，本文同时对基础固定情况进行了对比计算。计算结果表明，在较软的３、４类场地土条件下，对于高耸结构，考虑桩土－上部结构共同工作与基础固定的地震反应在结构下部有明显差异，对于重要的高耸结构，在进行抗震设计时应当考虑共同工作的影响。     

烟囱竖向地震反应的波动分析

本文根据行波在结构内多次反射的概念,利用截头圆锥弹性杆—有质量刚性基础—弹性半空间模型,给出了计算烟囱竖向地震反应的方法。考虑了土—结构相互作用和结构阻尼对波在烟囱内传播的影响。给出了两个砖烟囱的算例。数值结果表明,在通常情况下烟囱竖向地震应力小于水平地震应力。     

烟囱结构竖向地震作用研究进展

目前在工程结构抗震领域中,关于结构水平地震作用的研究已经形成了比较完善的理论体系和抗震设计方法;然而通过理论研究和对大量震害现象的分析表明,竖向地震作用对结构的作用不容忽视。国内外学者对烟囱结构的竖向地震作用展开了深入的研究,取得了丰硕的成果。介绍了目前国内关于烟囱结构竖向地震作用的研究现状,内容包括烟囱结构竖向地震作用的震害分析、烟囱竖向地震作用计算理论的研究、烟囱竖向地震作用的试验研究。最后讨论了存在的问题,提出了今后值得研究的若干问题。     

在地震作用下高耸结构的纵向振动

现有各种地震力理论,都不考虑竖向振动的影响。这对一般较低的结构和抗拉能力很大的结构来说是正确的,但对高耸的砖石结构(如烟囱、水塔和高坝等),就缺乏充分的根据。因为地面的竖向振动有时在高耸的结构中引起激烈的纵向振动,这样产生的拉应力可能对结构的破坏起很大作用。本文对此一问题作了初步研究,利用地震反应谱曲线的概念,提出了一个比较合理和实用的计算方法。在文中举了一个烟囱作为实例,计算结果表明纵向振动所引起的拉应力使烟囱很容易在上部断裂,这符合大家所公认的实际破坏现象。     

考虑多维地震作用的高耸钢筋混凝土烟囱结构易损性分析

竖向地震作用对高耸烟囱结构动力响应有不可忽略的影响。选用240m高的某钢筋混凝土烟囱作为研究对象,考虑结构损伤,通过有限元软件ABAQUS,采用复合壳单元建立相应的非线性有限元分析模型。为考虑地震动的不确定性,根据谱相容性原则,选择20条合理地震动记录,进行增量动力分析。输入的地震动分别为一维、二维、三维。分别以材料应变和地面峰值加速度作为结构地震需求参数和地震动强度参数,结合增量动力分析获得的结构地震响应,采用能力需求比模型的曲线拟合法计算易损性曲线。通过钢筋和混凝土的材料应变定义四个损伤状态限值,最终得到在不同维数地震动输入时高耸钢筋混凝土烟囱结构的地震易损性曲线和倒塌概率曲线。研究结果表明,考虑多维地震作用比只考虑一维地震作用时高耸烟囱的结构易损性和倒塌概率增大。     

高耸结构与高层建筑的竖向地震作用

本文采用时程分析法和反应谱法对烟囱、电视塔、高层剪力墙和高层框架等高耸结构与高层建筑的竖向地震反应进行了分析。其结果表明:1.在烈度为8度强的情况下,结构上部竖向地震内力可达到或超过重力内力;下部竖向地震内力可达重力内力的20％—50％。2.高耸结构与高层建筑竖向地震反应以第一振型为主,据此本文给出了计算高耸结构与高层建筑竖向地震作用的公式,可供抗震设计应用。     

考虑竖向地震作用的排架柱抗震设计

在对跨度大于24m的排架结构进行抗震设计时,引入屋架竖向地震作用的影响,对8度、9度区分别用现行规范规定的方法和振型分解法计算大跨度屋架的竖向地震作用,进而计算屋架在竖向地震作用下的支座反力值,将支座反力值施加在排架柱顶,使之参与排架柱的截面抗震验算,乘以不同的分项系数参与内力组合,对比计算结果得出在进行排架柱抗震设计时应该考虑竖向地震作用影响的结论.     

沿海高层建筑抗震设计与耐久性设计的使用年限和性能要求

从沿海高层建筑的抗震与耐久性设计出发,探讨了抗震设计与耐久性设计的设计使用年限、性能要求。设计使用年限的增加意味着地震重现期要延长,对发震断裂带上的建筑地震设防烈度会增大,远离发震断裂带的建筑地震出现的次数增加。耐久性和抗震性危害留的余地不同,耐久性小,抗震性大。但如果耐久性下降会引起抗震性降低。所以保证耐久性是保证抗震性的前提,重视突发性抗震性损坏的同时,不应该忽略长期耐久性损坏的预防。耐久性不足,既增加了结构使用过程中的修理与加固费用,也会降低结构的抗震能力。抗震的性能要求主要体现在保证结构的足够强度、刚度、整体性和稳定性,而耐久性设计要对混凝土材料、结构构造、施工要求等提出要求。     

半刚性框架-屈曲约束钢板剪力墙结构振动台试验研究

为研究半刚性框架-钢板剪力墙结构的抗震性能,进行了1个缩尺比为1/3的单跨4层钢框架-屈曲约束钢板剪力墙的振动台试验。试验采用模拟地震动的方法,选取El Centro波、Taft波和一条人工合成波,分析在7度多遇至9度罕遇共计8个水平地震作用工况下结构的动力特性和动力响应。研究结果表明：在多遇地震作用下,结构无明显塑性变形;罕遇地震作用时,1、3层墙板大部分区格形成拉力带。随着地震激励的增大,结构刚度逐渐退化,9度罕遇地震输入后结构抗侧刚度最大降幅仅为12%;屈曲约束钢板墙作为第一道抗震设防防线,率先进入弹塑性工作阶段,吸收耗散地震能量,避免框架发生破坏;在多遇及罕遇地震作用下结构的层间位移角分别为1/476和1/68,均满足我国现行抗震规范对层间位移角限值的规定。结构整体表现出优异的抗震性能,满足我国“两阶段,三水准”抗震设防要求。     

基于增量动力分析的超高层混合结构地震易损性分析

在增量动力分析的基础上,结合地震易损性分析,提出了基于增量动力分析的超高层混合结构地震易损性分析方法,该方法可以从概率角度定量评估该类工程结构的抗震性能。以设计的某50层超高层混合结构为算例,采用上述方法对该结构进行地震易损性分析,依据指定不同强度地震作用下各极限状态的结构地震易损性概率,评定该结构的抗震性能。结果表明：该超高层混合结构在7度多遇地震作用下,处于正常使用和基本可使用状态;在7度设防地震作用下,处于基本可使用和修复后使用状态;在7度罕遇地震作用下,处于修复后使用和生命安全状态。该结构基本满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震要求,具有良好的抗震性能。     

汶川地震引发的建筑结构抗震安全性能探讨

基于汶川地震造成的建筑结构震害分析,从正确进行建筑物选址、注重抗震设计、提高低烈度地区的抗震设防标准、全面实施建筑结构的抗震加固改造、提高学校和医院的抗震设防标准、开展建筑结构抗地震倒塌性能研究、推广和应用新型抗震建筑结构体系、加强建筑工程的质量监管、增强全民的抗震意识等方面探讨了提高建筑结构抗震安全性能的措施。结果表明,严格按照建筑抗震设计规范设计并保证施工质量的建筑物,是能满足“大震不倒”的抗震设防目标。     

西安火车站东配楼复杂连体结构振动台试验研究

西安火车站改扩建东配楼项目由三个平面不规则的单体建筑通过大跨度桁架进行连接,结构质量与刚度分布差异较大,且平动与扭转振动反应的耦联效应显著。为研究不规则连体结构的抗震性能,选取子结构进行了1∶10缩尺模型振动台试验,分析设防、罕遇及超罕遇地震作用下结构的破坏模式、动力特性以及加速度、位移、内力响应,评价连体结构的抗震性能。结果表明：在8度设防地震作用下,结构的自振频率呈线性退化,单体频率下降约20%。在8度罕遇地震作用下,框架梁端形成塑性铰,小三角区角柱首先进入塑性工作状态,各区频率降低超过了57%,实测层间位移满足现行GB 50010—2010《建筑抗震设计规范》要求。在9度超罕遇地震作用下,叠层桁架由于位移过大导致扭转效应显著,连接支座处发生破坏,但结构并未发生整体倒塌。连体结构的薄弱部位于第2层,小三角区侧向刚度较弱,建议在该区增设支撑或剪力墙。采用柔性连接能有效降低大跨桁架的地震作用,但面外扭转效应显著,受竖向地震作用影响较大。     

基础隔震结构高宽比限值研究

本文研究目的是得到隔震结构在各种工况下的高宽比限值,这对隔震结构设计是必要的。橡胶隔震支座不能产生拉应力和隔震支座压应力不超过容许值是保证隔震结构在强震中不产生倾覆的充分条件。基于这两个条件,本文推导了隔震结构高宽比限值的显式并给出了针对不同建筑类别、不同设防烈度、不同场地条件和不同隔震层阻尼比的高宽比限值。在支座的轴力计算中,考虑了水平地震作用、竖向地震作用和重力荷载代表值的共同影响以及荷载的最不利组合。研究发现,当控制条件为支座不产生拉应力时,高宽比限值随隔震结构周期的增加而增加;当控制条件为支座压应力不超过容许值时,高宽比限值随隔震结构周期的增加而减小。因此,存在一个临界周期使高宽比限值取得极大值。研究还发现,存在一个最大的隔震结构周期使高宽比限值等于零或隔震层位移超过容许值。将隔震结构的周期与临界周期和最大隔震周期比较,就可以得到相应高宽比限值的表达式。     

冷弯薄壁型钢三层房屋振动台试验研究

为考察低层冷弯薄壁型钢房屋的抗震性能,进行一个三层足尺模型的振动台试验,得到低层冷弯薄壁型钢房屋结构在水平地震作用下的动力特性、地震反应、破坏机理等,并对其抗震性能进行评估。结果表明:结构在振动过程中表现为局部破坏,墙体骨架基本完好;结构呈剪切型变形形式;9度抗震设防时,多遇地震下结构最大弹性层间位移角为1/934,罕遇地震下结构最大弹塑性层间位移角为1/52,满足抗震规范关于抗震变形验算的相关规定;该房屋体系抗侧力的关键在于墙板的蒙皮作用和抗拔件的抗倾覆作用,因此应保证接缝和边角处自攻螺钉的施工质量,抗拔件应采取有效的防松措施。对结构的抗震能力进行初步评估,表明该房屋在9度多遇地震下的墙体剪力均小于其抗剪承载能力,且具有较高的安全储备。     

某大型大底盘隔震结构的应用研究

基于现行《建筑抗震设计规范》和《隔震规程》的相关规定,对新疆某一建筑面积为27128m2大底盘三塔楼结构进行隔震设计,采用动力时程分析方法,分析结构在设防烈度下中震及大震作用下的结构地震响应,验算了的隔震层的抗风承载力、隔震支座的竖向承载力及在大震下的隔震层的位移、抗倾覆能力等设计要点,并对该实际工程隔震设计中所遇到的问题进行分析和讨论。验算结果表明隔震设计满足现有国内外规范规程的相关规定,可供类似的工程背景的隔震设计参考。     

巨型框架振动台试验设计

巨型结构体系是适应高层及超高层建筑发展而出现的一种新型结构体系,但目前针对巨型框架结构的相关研究较少,为了较好地研究巨型框架结构的抗震性能,按照我国工程设计规范设计了一个55层39 m×36 m×201 m高超高层巨型钢筋混凝土框架结构(7度设防、Ⅱ类场地),以此作为振动台试验原型结构,设计制作1/25的缩尺整体结构模型进行振动台试验。主要介绍了该试验模型材料的选择、动力相关系数的设计及试验方案的设计,为今后相关类型的试验提供一定的参考。