高层建筑巨型结构体系的竖向地震作用

为满足现代高层建筑的多功能和多用途需要,巨型结构体系在国内外高层层和超高层建筑中已 逐渐得到应用。本文建立了巨型框架结构体系在竖向地震作用下的分析模型及相应的分析方法,其中包括反应谱分析及时程分析,通过具体算例和分析表明竖向地震对此类结构的作用是十分显著的,在巨型结构体系的分析和设计中,竖向地震力是不可忽视,本文进一步地指出：在分析此类结构的地震作用时,“层模型”是不适用的。     

高层建筑悬挂结构体系的地震反应分析

悬挂结构具有明显的减震效果，在高层、超高层建筑中具有广阔的应用前景。本文在普遍采用的简化模型的基础上，提出了反映悬挂楼层之间相互作用的多段多层悬挂结构减振分析模型。计算实例表明，所提出的方法能高效合理地解决实际问题。     

高层建筑非线性地震反应的智能控制

本文研究高层建筑非线性地震反应的振动控制,采用MR阻粘器作为控制装置,设计了减小高层建筑非线性地震反应的半主动控制策略,提出了半主动H∞控制律.对20层受控建筑进行了非线性反应的数值仿真分析.分析结果表明,本文设计的半主动控制策略能有效地抑制高层建筑的非线性地震反应.     

某多塔连体高层建筑的竖向地震反应分析

针对设有长33.6m的连体和长16.8m悬臂的某多塔连体高层结构,采用ETABS软件对其竖向振动特性和竖向地震反应进行了分析。结果表明,该工程前三阶竖向振型的周期与场地卓越周期接近;前19阶竖向振型均位于反应谱平台段;竖向振动与水平振动存在耦合,意味着结构在水平地震作用下会产生竖向动力效应;在7度多遇竖向地震作用下,连体部分和悬臂部分的结构内力响应较显著而竖向位移响应均较小。     

铅心型橡胶基础隔震结构的竖向地震反应分析与研究

铅芯橡胶基础隔震技术是目前国内外应用和发展速度最快的隔震结构形式。目前国内外对这种结构的水平隔震性能研究较多,而竖向隔震效果分析却不多见。文章应用大型有限元分析软件ANSYS,对在竖向地震作用下非隔震与隔震的钢筋混凝土框架结构进行动力特性和弹性时程分析。计算表明,隔震后结构的底层轴力、层间位移等都比隔震前严重,证明了基础隔震结构应该考虑竖向地震的作用。     

带伸臂框架—筒体结构竖向地震反应分析

采用地震反应谱法计算带伸臂结构在竖向地震作用下的反应,讨论了伸臂的加入对结构竖向地震反应的影响,探讨了适应带伸臂结构的竖向地震反应计算模型和计算方法,结果表明在伸臂框架—筒体结构的顶部,竖向地震有可能起控制作用。规范采用的计算方法偏于保守且简单易行,是适合实际应用的方法。     

基于土-结构相互作用的高层建筑地震反应分析

运用有限元方法建立桩-土-结构的动力相互作用的分析模型,对水平地震作用下考虑和不考虑土-结构相互作用的高层建筑进行二维弹塑性模拟和对比分析。通过对地震反应峰值变化的比较,研究考虑相互作用后的上部结构反应规律,并探讨上部结构刚度变化对相互作用的影响。     

高层结构地震弹塑性全过程分析的数值子结构并行计算方法

为充分利用建筑结构在地震作用下的局部非线性特征,采用数值子结构方法将原本复杂的非线性结构分析转化为主结构等效线弹性分析和屈服构件隔离子结构非线性分析,可有效兼顾计算效率和模拟精度。然而,该方法中主结构串行计算,其应用于超大规模结构的非线性分析中仍有一定局限性。为此,将数值子结构方法与传统的区域分解法相结合,提出了数值子结构并行计算方法。将整体结构划分为若干弹性子域,各子域同时进行等效线弹性分析,子域内屈服构件由隔离子结构进行非线性分析。在子域回代求解时,设计了降阶的牛顿迭代算法,以子域内屈服构件单元的位移场作为基本未知量,可进一步降低子域迭代分析的矩阵运算规模。以一15层3跨平面钢框架结构的地震弹塑性全过程分析为例进行数值模拟,结果表明,所提出的方法准确、可靠,当应用于具有局部材料非线性的大规模结构分析时,该方法可以大幅降低矩阵运算规模,显著提高计算效率,将大问题简化为若干小的子问题,可实现更大、更复杂结构的非线性分析。     

竖向基础隔震框架结构的竖向地震反应分析

对竖向隔震框架结构的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，给出了罕遇地震作用下结构的最大层间轴力、位移等，得到了竖向隔震结构的竖向地震反应明显降低的结论。     

An adaptive numerical scheme based on the Craig–Bampton method for the dynamic analysis of tall buildings

A new numerical scheme is proposed to perform a nonlinear dynamic analysis for tall buildings. The structural components (beams and columns) of tall buildings gradually enter the inelastic phase under strong seismic excitation. Because the distribution of nonlinear components is initially unknown due to the randomness of earthquake inputs, a group of linear and nonlinear substructures are automatically figured out during the time‐history analysis of a structure. Then a modified Craig–Bampton method is proposed to condense the DOFs of the linear substructures in modal coordinates at each time step while keeping the governing equation of the nonlinear substructure in physical coordinates. The dominant modes of the linear substructures are selected to capture the main dynamic characteristics of the structure. The time step integration analysis is used to solve the governing equation of the structures in hybrid coordinates. A 20‐story building is employed as the numerical simulation test to validate the feasibility and effectiveness of the proposed numerical scheme. This scheme provides a new method for the nonlinear dynamic analysis of tall buildings with acceptable simulation accuracy and high computational efficiency.     

Effect of vertical structural irregularity on seismic design of tall buildings

Many tall buildings are practically irregular as an entirely regular high‐rise building rarely exists. This study is thus devoted to assessing the approach and coefficients used in the seismic design of real‐life tall buildings with different vertical irregularity features. Five 50‐story buildings are selected and designed using finite element models and international building codes to represent the most common vertical irregularities of reinforced concrete tall buildings in regions of medium seismicity. Detailed fiber‐based simulation models are developed to assess the seismic response of the five benchmark buildings under the effect of 40 earthquake records representing far‐field and near‐source seismic scenarios. The results obtained from a large number of inelastic pushover and incremental dynamic analyses provide insights into the local and global seismic response of the reference structures and confirm the inferior local response of tall buildings with severe vertical irregularities. Due to the significant impacts of the severe irregularity types on the seismic response of tall buildings, the conservative code approach and coefficients are recommended for design. It is also concluded that although the design coefficients of buildings with moderate irregularities are adequately conservative, they can be revised to arrive at more consistent safety margins and cost‐effective designs.     

高层建筑地震作用计算的时域显式随机模拟法

目前我国GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》中所推荐的振型分解反应谱法和时程分析法尚无法完全反映地震动随机性对建筑结构的影响,采用真正意义的随机振动方法计算复杂高层建筑地震响应的需求越来越迫切。结合新修订的广东省标准DBJ 15-92—2013《高层建筑混凝土结构技术规程》,全面介绍了结构地震作用计算时域显式随机模拟法的计算原理和实现方法,内容包括:1)通过迭代计算直接获得与现行规范反应谱完全等效的地震动加速度功率谱;2)给出基于精细积分和Newmark-β积分格式的结构地震响应显式表达式的构建方法;3)结合地震动随机过程的数值模拟,统计分析得到结构平均峰值响应。以广州西塔等4栋超高层和高层建筑为工程应用实例,显示了时域显式随机模拟法在高层结构抗震分析中的高效性和实用性。计算结果表明,时域显式随机模拟法和传统振型分解反应谱法的计算结果存在一定差异,最大差异可超过25%,反应谱法的内力计算结果普遍偏小。     

建筑结构弹塑性地震响应计算的等价线性化法研究

等价线性化法是一种可借助振型分解反应谱法计算结构非线性地震峰值响应的实用方法,并且能够在设计中预设结构的损伤位置和损伤程度,是一种值得推广的、并可用于复杂结构性能化抗震设计的工程实用分析方法。在前人研究的基础上,通过迭代计算确定结构的损伤模式,并采用更合理的等价线性化模型,完善了等价线性化法的实施流程,并采用该方法分析了一个平面规则结构与一个空间不规则结构的非线性地震峰值响应。与动力弹塑性分析结果的比较表明,所建议的等价线性化法在预测结构整体和局部构件的非线性地震峰值响应方面均具有较好的精度,且具有计算效率高,适用性强等特点。     

高层建筑钢结构在多维地震动输入作用下的反应

本文首先建立了非对称建筑结构在二维水平地震动作用下的一般性振型分解方法,探讨了利用反应谱法计算二维水平地震动作用下地震效应所需要解决的问题。通过时程分析法,对大量的工程算例分别进行了一维水平地震动和二维水平地震动作用下的数值计算,同时对结构在不同情况下的地震效应最大值相互之间的比例关系进行了统计,探讨了利用相互垂直单向地震作用效应的组合来代替双向地震作用效应的可行性,并将此推广至反应谱法中。文章最后提出了一个二维水平地震动作用下的地震效应的反应谱计算方法,供工程设计参考。     

大跨度空间结构抗震分析的非平稳随机振动时域显式法

大跨度空间结构自振频率高度密集,振型耦联作用明显,采用传统振型分解反应谱法计算结构地震响应时,存在振型组合数量大、组合方式不尽合理等问题。采用真正意义的随机振动方法计算大型复杂结构地震响应的需求越来越迫切。时域显式法基于动力响应显式表达式进行随机振动分析,具有良好的计算精度和计算效率,为大型复杂结构的随机振动分析提供了一条有效途径。以时域显式法为基础,在通用有限元软件平台上实现了大跨度空间结构在非平稳地震作用下的随机响应分析。以广州亚运会自行车馆抗震分析为工程应用实例,验证了时域显式法在大跨度空间结构抗震分析中的高效性;同时,计算结果还表明,相对于时域显式法的结果,传统反应谱法的计算结果偏于保守。     

地震方向对角部开洞高层剪力墙结构的影响

根据高层剪力墙住宅设置转角窗后的结构特征,分析并绘制出转角部位墙体在地震方向和X轴夹角不同时的剪力变化图,得出了地震方向对角部开洞剪力墙结构的影响变化规律。     

空间结构多维地震反应两阶段推覆分析方法

现有的推覆分析方法在计算空间结构多维地震响应组合值时,采用的"平方根式"组合准则丢弃了响应的正负符号,造成结构响应模式"正向膨胀"的失真现象,且针对响应进行组合的计算方式也丧失了推覆分析能够观察结构弹塑性发展全过程的特有优势.针对此问题,提出空间结构多维地震反应两阶段推覆分析方法,该方法在基于振型刚度的第一阶段非线性推...