弹性动力时程分析中地震波的选取方法研究

对建筑结构进行弹性动力时程分析时,为了既能让设计人员易于操作,又能在地震波选取方面不失合理性,根据上海市某超限高层结构设计实例的弹性动力时程分析结果,探讨了具有实际工程意义的选波方法。研究表明,无论是基底剪力还是基底弯矩,地震波三向输入的结构响应均比单向输入的结构响应小。采用小样本容量的地震波输入时,人工波输入数量的增加对降低地震波的总体离散性有显著作用。     

深孔爆破对房屋结构的非线性动力反应

运用有限元分析软件模拟了岩石深孔爆破过程中，爆破对周边房屋结构的动力响应。建立了岩石深孔爆破的有限元模型，对爆破地震的产生过程进行模拟，获得距爆孔一定距离范围内某区域的加速度时程曲线，即爆破地震波；在此基础上，将所取得的爆破地震波输入地基、基础与框架的协同工作体系，对爆破地震波作用下框架与地基基础协同工作的反应进行了非线性动力时程分析。并与底部刚结的结构模型在爆破地震波作用下的动力反应进行了比较，分析了2种结构模型的特点。     

建筑结构基础隔震应用研究

利用大型结构有限元分析软件SAP2000对采用基础隔震框架结构在不同地震波作用下进行了动力时程分析,分析了基础隔震结构在地震作用下的位移、剪力,并与未隔震相同结构建筑的位移、剪力进行了对比,以评断隔震结构的减震效果,得到一些有意义的结论.结果表明,隔震结构在罕遇地震作用下仍处于弹性工作状态,具有优越的抗震性能.     

飞机库结构考虑罕遇地震多维输入的弹塑性动力分析

对7度抗震设防和Ⅳ类场地条件的某大跨度飞机库进行了罕遇地震下多维地震输入的弹塑性时程反应分析,采用直接积分的动力分析方法,选用3条地震波分别计算了三向输入和单向输入下结构的地震反应.通过对比,研究结构在多维强震作用下的受力变形性能.分析表明,与单向水平地震作用相比,多维地震输入下结构下部支承柱柱底塑性铰数量总体上有所增加,部分塑性铰发展程度加深;最大柱顶侧移及柱底内力总体上有一定增加,但增幅较小;屋盖结构受多维地震作用的影响较大,塑性铰数量及杆件地震内力都明显增加.     

大跨度飞机库考虑多维地震输入的动力分析

为研究大跨度飞机库结构的地震反应与抗震设计要求,对7度抗震设防、Ⅳ类场地条件下的国内某机库,采用不同地震波,进行了多维地震输入下的动力反应时程分析,考虑地震波沿结构水平单向、双向、三向和竖向输入的不同情况,从结构侧移、柱内力、屋盖结构杆件内力等方面进行了分析.结果表明:在多维地震作用下,地震波沿结构坐标轴正向或反向输入导致结构扭转方向不对称;与单向地震作用相比,多维地震作用可使得柱的一些内力和位移值增加显著;水平和竖向地震分别对屋盖网架和大门桁架起控制作用;三向地震作用下屋盖杆件地震内力总体上显著大于水平或竖向地震单独作用下的地震内力,且地震内力系数较大的杆件数量所占比例大.并分析了屋盖各部位地震内力系数大的杆件的分布情况.据此,建议对这种设计条件的大跨飞机库结构进行三向地震输入的抗震验算.     

地震作用下钢框架与中心支撑钢框架的对比研究

针对钢框架和中心支撑钢框架两类结构,利用非线性静力分析程序计算得到结构在弹性状态和弹塑性状态下的侧移刚度.输入地震波,调整加速度峰值,对结构分别进行弹性和弹塑性时程分析,讨论两类结构在地震作用下的结构响应和能量分布的异同.结果表明,中心支撑钢框架的受力性能优于钢框架.     

罕遇地震作用下巨子型有控结构二阶效应影响分析

通过有限元分析软件sap2000建立了巨子型有控结构(MSCSS)的有限元模型,在考虑二阶效应的情况下,对MSCSS进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,并与不考虑二阶效应的结构地震响应情况进行比较,研究了二阶效应对塑性铰的生成、结构侧移以及杆件内力的影响。研究结果表明:选择不同地震波激励时,考虑二阶效应的作用会使塑性铰数量分布有不同的变化规律;第二子结构层间侧移受二阶效应的不利影响随楼层增加而增加,最大增幅达到6.4%,同时,巨型柱的弯矩和第二子结构梁弯矩均受到二阶效应不利影响,其最大增幅分别为7.2%和7.4%。因此在对MSCSS进行罕遇地震下的弹塑性响应情况分析时,必须考虑二阶效应对结果的影响。     

超高层钢框架-核心筒结构弹性与弹塑性时程分析结果对比研究

利用通用有限元软件ABAQUS建立了超高层钢框架-钢筋混凝土核心筒混合结构的精细有限元模型,对其进行了罕遇地震作用下的弹性时程分析和弹塑性时程分析,充分比较了时程分析获得的计算结果,包括顶点位移时程曲线、基底剪力时程曲线、楼层位移角包络曲线以及地震作用下整体结构的能量反应规律.结果表明:弹塑性分析模型在结构进入弹塑性阶段之后,结构刚度降低,与弹性分析结果相比,结构的地震反应程度更小且存在滞后现象.有关论述和方法可为同类研究提供参考.     

地震作用下肋环斜杆型单层球面网壳结构的动力稳定性

基于全过程非线性动力反应时程分析方法,采用实用的动力稳定性判定准则,以肋环斜杆型单层球面网壳结构为研究对象,系统地分析其在地震作用下的动力稳定性能.分别考虑了地震输入维数(水平、竖向、三向)、材料非线性、结构阻尼、初始几何缺陷、杆件截面面积、矢跨比、屋面荷载、支座条件和不同地震波(EL-Centro波、Taft波、天津波)等参数的影响,分析表明,考虑多维地震输入对单层球面网壳动力稳定性分析非常必要,不同地震波对单层球面网壳结构的动力稳定性影响程度不同,将其计算结果与K型网壳结论对比,得出了一些有意义的结论,可为网壳工程设计提供参考.     

行波激励下圆柱面巨型网格结构的地震响应分析

考虑到大跨空间结构中的空间相关性影响,采用动力时程分析方法研究了一维及多维罕遇地震作用下行波激励对圆柱面巨型网格结构的地震响应影响.首先通过输入水平横波和纵波,考行波激励时结构弹塑性位移和应力大小、应力范围、以及屈服杆件随时间的分布和发展,然后研究了不同维数地震作用下和不同跨度下结构的行波效应,结果表明,行波激励对结构响应的影响与一致激励下有较大差异,且不同地震作用下和不同跨度下的差异有所不同,说明对大跨度空间结构需要考虑不同地震作用下的行波激励影响.     

动态光弹性应用的初步研究

爆破与高速冲去载荷所产生的应力波在弹性结构物中的传播,在理论分析上极为困难,但这类问题可以用动态光弹性法进行分析。本文仅涉及地震波传播及爆破方法选择两个课题,研究表明:在这类课题中,利用动态光弹性法有其优越性。     

竖向地震下超高层建筑结构的简化波动分析

为研究近断层地区竖向地震下超高层建筑结构的脉冲波动效应,将典型超高层建筑结构体系分别简化为一维和二维模型,在弹性范围内,确定纵波通过集中质量的反射和透射系数,以时域差分延时和FFT频域滤波为求解策略,用简化波动分析方法计算结构在竖向地震下的宏观响应,评估结构在竖向地震下的抗震性能．分析表明,与振动分析方法相比,波动分析方法在计算结构竖向地震响应时更具有针对性,特别是近场脉冲型竖向地震下．竖向地震引起轴向构件的轴力波动和相对错动不容忽视．     

桩端岩溶顶板地震动力特性的振动台试验研究

为研究溶洞顶板在桩端荷载及地震共同作用下的动力特性和破坏特征,依托渝黔铁路复线周家湾大桥桩基工程,基于分离相似设计方法确定岩质材料、模型桩和地震波的主控参数,通过19组配比试验得到振动台试验用的岩体相似材料配比指标,最后考虑不同顶板厚度及溶洞直径的影响开展岩溶桩基小型振动台模型试验.结果表明:溶洞的存在改变模型的局部基频及动力特性,对地震波的传递起到阻碍及能量消散作用;波的频谱变化与上部荷载大小无直接关系,桩端荷载和地震共同作用下产生的桩端裂隙造成地震波整体幅值的下降,引起模型基频的变化;模型内部裂纹随地震波加速度的增强而增多,造成阻尼比逐渐增大,使得振动主频降低;同类型地震波之间仅幅值有所差别,不同类型地震波作用下的频谱分布差异较大;各测点的应变均随地震峰值的增加而增大,溶洞直径较小时顶板临空面处易发生剪切破坏,而溶洞直径较大时表现为整体的冲-剪破坏.     

地震动强度及近断层速度脉冲峰值对简支板桥地震响应影响

地震动强度和近断层速度脉冲峰值均为导致桥梁结构震害的主要原因。与其他桥型相比,简支板桥在地震中更容易发生破坏和损毁。作者以在2008年汶川地震中出现严重破坏的高原大桥（预应力混凝土简支空心板桥）为研究背景,探讨大桥所处场地的人工边界分别为自由边界、固定边界、黏弹性边界和黏弹性+阻尼层边界时对计算结果精度、计算效率等的影响。通过ABAQUS建立包含高原大桥及其场地的整体有限元模型,人工边界采用黏弹性+阻尼层边界,并以地震波加速度峰值作为地震动强度指标和人工合成近断层速度脉冲型地震波,分析地震动强度、近断层速度脉冲峰值对简支板桥地震响应影响程度。结果表明：人工边界为黏弹性+阻尼层边界时,可有效减弱边界处的反射效应,计算结果精度基本能满足要求;近断层速度脉冲峰值对结构地震响应的影响比地震动强度更为显著;场地表面加速度峰值随地震动强度提高而增加;近河岸和存在基岩分界面易导致简支板桥局部结构的地震响应加剧;随地震动强度或近断层速度脉冲峰值或地震波位移峰值的增加,跨径变化峰值、相对滑移量和滑移峰值变大;近断层速度脉冲型地震波对桥梁的影响比无脉冲型地震波更为不利。     

地基──基础隔震结构系统的动力响应

着重讨论不同地基条件下基础隔震结构的地震响应．把地基一基础隔震结构作为一个完整系统分析，对其中的隔震结构采用了集中质量模型；视地基为置刚性基础于其上的各向同性半空间，半空间的特性则用弹簧一粘性阻尼器组合而成的Ｖｏｉｇｈｔ固体来代表；对于隔震层，针对叠层橡胶支座的阻尼特性采用了与试验结果更为吻合的滞变阻尼模型．在分析中考虑了地震时基础可能产生的水平振动和摇摆，但略去其耦合作用．分析表明：地基性质对基础隔震结构的地震响应有影响，但远比对抗震结构的影响小．     

可液化场地下不同因素对地下结构动力响应的影响

目前,我国在地下结构抗震分析与液化破坏研究中尚存在诸多问题,需要深入研究地下结构的动力响应分析的影响因素:对不同结构截面形式、水平-竖向波共同作用、不同地震波输入.在地震作用下处于可液化场地的拱形结构和矩形结构的受力形式和最不利受力位置;模型分别在竖向波以及横向波单独和共同作用下,孔压比幅值也不相同;不同地震波对结构的受力形式影响不大,却对结构加速度影响十分巨大.这些问题的研究分析对可液化场地下结构在地震作用下的动力响应规律与液化破坏形式具有重要的工程应用价值和意义.     

梁式转换结构弹塑性时程分析研究——以益阳市某商住楼为例

通过对弹塑性时程分析方法的介绍,以及对影响分析结果的几个重点要素,如恢复力模型、阻尼矩阵、地震波的选取等进行分析,从而得出对设计人员有一定借鉴意义的结论.     

近断层地震动下大型立式隔震储罐的地震响应分析

以Ⅲ类场地的15万m3立式圆柱形浮顶储罐为例,在储罐底部安装滚动隔震装置,输入Kobe地震波、汶川地震波和集集地震的2条地震波共4条近断层地震波,采用时程分析中的Wilson-θ法,通过对比分析计算储罐在传统抗震和隔震时的基底剪力、基底弯矩和晃动波高,研究滚动隔震储罐在近断层地震动作用下减震效果;通过设置不同的隔震层阻尼比来研究隔震层在近断层地震动作用下的位移.结果表明:基底滚动隔震装置可以有效降低储罐的基底剪力和基底弯矩,但对晃动波高的减震效果不太理想;隔震层上下层之间的层间位移差异较大,应采取综合措施,防止滚动隔震装置失效.     

钢管混凝土框架结构抗震性能

为了解钢管混凝土框架结构抗震性能,推广在地震区的应用,进行了八层钢管混凝土柱-H钢梁框架结构模型振动台试验和有限元模拟分析,研究了结构在El-Centro波、天津波(N-S)和武汉人工地震波激励下的最大地震作用、层间剪力、应变和位移反应.试验结果与数值模拟结果符合较好,结构位移受低阶振型影响较大,结构变形呈弯剪型,随着地震波峰值加速度增大,高阶振型主导作用加强.研究表明,钢管混凝土框架结构具有较好的抗震性能,ANSYS8.1可以较好地模拟钢管混凝土框架结构地震反应.