超长连体结构地震行波效应影响研究

对于空间跨度较大的结构,行波效应对其地震响应的影响不可忽略,但目前对于超长连体结构的行波效应研究较少。苏州国际会议酒店为结构总长度333m的超长连体结构,连廊与塔楼之间采用铅芯橡胶支座与黏滞阻尼器实现柔性连接。以该项目为背景,研究行波效应对该类结构地震响应的影响。首先应用了行波效应视波速的简化计算方法,给出了国内场地视波速的参考取值范围。考虑不同视波速对苏州国际会议酒店进行多点激励地震弹塑性时程分析,重点研究一致激励与多点激励下的地震剪力、位移、加速度与支座性能差异性。结果表明：多点激励下结构楼层剪力小于一致激励,其差距随视波速的降低而增大,多点激励下基底剪力最大减小15%;结构层间位移角可满足规范要求,底部楼层多点激励层间位移角大于一致激励,其差异随视波速的降低而增大;考虑行波效应时连廊扭转效应显著提高,而连廊加速度有所降低;铅芯橡胶支座侧向位移可满足设计变形需求,其在多点激励下的侧向位移大于一致激励;行波效应亦对黏滞阻尼器附加给结构的阻尼比有一定影响。     

大跨超长类结构多点激励输入地震动应用研究

围绕合理确定大跨、超长类结构的多点激励输入地震动这一问题,对当前在应用相干函数模型及多点地震动合成中遇到的一些问题作了研究,分析了相干函数模型的适用性,并给出了H-V模型和Qu模型在相干程度下的参数取值,基于Hao方法,归纳了空间地震动的人工合成方法。     

济南东站大跨拱结构多点输入地震反应分析

济南东站屋盖结构为全覆盖复杂双曲面落地拱结构体系,屋盖纵向长度为406.6m,最大跨度为156m,有必要进行多维多点输入地震反应分析。本文介绍了多点输入地震反应分析的基本原理,对济南东站屋盖结构采用时程分析法,进行了考虑行波效应的水平双向多点输入地震反应分析,将多维多点输入结果与多维单点输入结果进行比较,得出结论为,多点输入的非同步性将增加结构的扭转效应,降低基底总剪力,且随着视波速的减小,扭转效应增大,基底总剪力减小。多点输入对竖向构件的影响较大,对边跨影响大于中间跨。施工图设计中针对不同类型和部位的构件,给出了考虑多点输入影响的地震作用效应调整系数,经验算,全部构件均满足规范要求。研究结果对大型铁路客站的抗震分析有指导意义。     

超长结构考虑行波效应的动力响应分析

运用大型有限元分析软件Midas／GEN,在一致激励和多点激励的情况下,对一个132m超长框架结构模型的地震动力响应进行了对比分析,总结了行波效应作用下钢筋混凝土超长结构动力反应的一些规律,对超长结构的抗震设计有一定参考价值。     

考虑地形影响和多点激励的大跨高墩桥地震响应分析

提出一种综合考虑行波和地形影响的大跨结构在多点输入下的地震响应分析方法。首先计算P波在多种角度入射下两座山峰以及其间自由场地的时程响应,并以此作为两座山峰之间大跨桥梁的桥台及桥墩基础多支承点处的地震输入,这种地震输入综合了行波和地形的影响。然后基于多点激励下地震响应分析方法,编制有限元分析程序,在此基础上分析了考虑行波和地形综合影响下一座360m4跨高墩连续刚构桥的多点激励地震响应。从分析结果看,考虑地形效应和不考虑地形效应的差别较大,不考虑地形效应可能会较小的估计结构的内力响应。因此,大跨度结构地震响应分析应考虑地形的影响。本文分析结果可供抗震设计参考。     

雄安站站台雨棚结构行波效应影响研究

雄安站站房主体结构平面布置呈矩形,南北方向总长度为606m,东西方向总长度为307.5m,采用混凝土框架结构。为了避免温度效应引起内力过大、混凝土容易开裂等问题,结合建筑功能,将主体结构划分为15个单元。为了满足建筑造型和防水构造等方面的需求,尽量减少大跨度屋盖结构分缝,站台雨棚采用下部多个混凝土结构单元+上部钢屋盖的结构形式,受力情况复杂。分别选取2组天然波和1组人工波,采用两种视波速对结构进行三向地震激励时程分析,并通过多点一致比γ的相关指标对结果进行分析。计算结果表明,对于上部钢结构质量与刚度远小于下部多个混凝土单元的结构形式,下部混凝土结构受到行波效应的影响较小,雨棚边、角部位的钢柱受行波效应的影响较大,雨棚大跨度钢梁受行波效应的影响最大。     

济南遥墙机场T2航站楼超长结构温度及行波效应研究

济南遥墙机场T2航站楼主楼平面尺寸为702 m×619 m,大跨度钢屋盖平面尺寸为718 m×640 m,结构长度超过我国现行标准的规定,需要重点考虑温度作用与地震行波效应的影响。根据建筑造型、使用功能以及混凝土结构、钢结构的特点,将混凝土主体结构划分为6个区,对超长结构进行温度作用与行波效应分析。分析结果表明：钢结构施工阶段受气温和太阳辐射影响较大,根据工期对极端气温取值进行调整,可以显著减小正、负温差值;对于混凝土主体结构,施工阶段的负温差起控制作用;随着楼层高度增大,温度应力逐渐减小;温度作用对大跨度屋盖弦杆和水平撑杆影响较大,对腹杆影响较小;视波速受震源深度、震中距和土层剪切波速等因素的影响,当无法确定震中距与震源深度时,可以偏于保守地将中地壳岩层剪切波速的平均值(3.5 km/s)作为视波速;为了避免少数低应力构件造成的失真,采用涵盖95%构件的内力影响系数最大值表征行波效应的影响;在视波速激励下,首层框架柱与支承屋盖钢柱内力增幅约为10%,对行波效应较为敏感的构件主要分布在结构单元的角部和周边;行波效应对整体大跨屋盖结构影响较为显著,杆件内力增幅为15%～20%。     

某大型火车站多维多点地震响应时程分析

某大型火车站南北长358m,东西宽178m,属于超长大跨度空间结构,规范要求进行多维多点输入下的地震响应时程分析。考虑建筑规模和场地条件等因素,对该火车站结构进行了考虑行波效应影响的多维多点输入下的地震响应计算,分析了行波效应对结构变形和构件内力的影响。将多维多点地震输入与一致地震激励输入进行了比较,结果表明:行波效应对站房分隔缝附近的竖向构件和角柱的剪力和弯矩影响较大,其中Y向剪力尤为明显,从而使得结构分隔缝附近的局部变形也偏大,在设计中需要采取加强措施。     

考虑波速影响的斜拉桥非一致激励地震响应研究

为研究地震波传播速度对大跨度斜拉桥地震响应的影响,以某主跨跨长406 m的双塔钢箱梁斜拉桥为研究对象,建立动力有限元模型。对非一致地震激励输入方法进行理论分析,对比研究了相对运动法、大刚度法和大质量法的计算特点。通过对视波速无穷大时非一致激励法与一致激励法的计算结果进行对比,校验地震动输入方法的正确性。在此基础上,分别选择天津地震波、El Centro地震波和汶川地震波,根据软土区和岩石区地震波传播特点,对视波速在50~4 000 m·s^-1之间的不同波速工况进行计算。结果表明:波速对斜拉桥地震响应有显著影响,软土区视波速对结构影响更加突出,对位于深厚软土区的大跨度斜拉桥进行行波效应分析时,需要关注结构的内力和位移响应,而岩石区仅需关注结构的内力响应。     

基于多点激励的大跨径高墩连续刚构桥行波效应分析

依托跨径布置为(68+128+68)m的某铁路预应力混凝土连续刚构桥,采用通用有限元软件建立空间动力模型研究了该桥的动力特性,对该桥在一致激励和行波效应下的内力和位移进行了对比分析。多点激励作用下的位移结果比一致激励作用下的结果大,并且随着波速的增大而逐渐逼近一致;行波效应对主墩墩顶和墩底截面的弯矩和剪力的影响明显。研究成果可为大跨径高墩铁路连续刚构桥的抗震设计提供参考。     

大尺度空间结构多点输入地震反应分析应用研究

GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》要求对于平面投影尺度很大的空间结构,应进行多点输入地震反应分析。在多点输入地震反应分析的主要方法中,时程分析法的应用最为广泛。在确定多点输入地震波时,主要考虑行波效应和局部场地条件效应。多点输入时程分析在有限元分析程序中的实现方法主要有两种,一是对各支座点施加强制边界条件,二是采用大质量法。据此,提出以超载单元和超载比作为多点输入对结构影响的主要评价指标,并根据多个实际工程多点输入分析的经验,给出了多点输入的一般性结论：多点输入将增加结构的扭转输入,因此对于边角构件的影响较大;多点输入降低输入的同步性,因此结构平动反应减小;在一定视波速范围内,多点输入影响随着视波速的减小逐渐增加;多点输入的影响随着楼层的增高而减小等。     

大跨弦支穹顶结构非一致地震响应研究

对椭圆形弦支穹顶屋盖结构的动力特性和地震响应进行了有限元分析.分析中考虑了预应力大变形作用以及不同预应力水平的影响.通过结构前60阶自振频率和模态振型的对比分析,发现该弦支穹顶结构模态频率分布相当密集,以中间张弦穹顶的竖向自由振动模态为主.结构的地震响应计算结果表明,在多维多点非一致地震激励下,该弦支穹顶结构的位移响应以及环索、撑杆等重要构件的内力响应随着地震波波速的增大而减小,并逐步接近其一致地震激励下的动力响应.     

考虑行波效应的大跨度结构地震反应分析

基于行波激励下大跨度结构地震反应分析的方法,对某一大跨度的连续刚构桥进行了行波激励下地震反应的数值模拟,并与一致地震激励下的计算结果进行了比较。     

柱面张弦桁架结构考虑行波效应的多点地震反应分析

为了研究多遇地震下柱面张弦桁架结构多点地震反应规律,采用STCAD软件建立了9个常见尺寸的结构有限元模型,再导入SAP2000中分别进行多点和一致激励时程分析,考虑了行波效应的影响,选取了合理视波速和不同地震波传播方向。通过对比多点和一致激励时程分析结果,得到了多点激励对柱面张弦桁架结构地震响应的影响,以及多点激励效应随结构尺寸参数、地震波传播方向等因素的变化规律。结果表明:多点激励对上部桁架的影响很大,对主索和撑杆的影响一般可以忽略;上部桁架多点激励效应与结构尺寸参数存在相关性;结构形式的差异性导致地震波传播方向对上部桁架多点激励效应影响很大。根据分析结果,给出了上海地区此类柱面张弦桁架结构考虑多点激励效应后的地震作用效应调整系数。     

超长混凝土框架柱内力行波效应研究

利用ANSYS软件,并采用一致与非一致Taft波,对长度为105-210m的3层混凝土框架作了大规模弹性时程分析。在此基础上,得到了柱弹性内力行波效应变化规律：最大内力出现时间后移;柱剪力随结构长度的增大而减小;柱弯矩随结构长度的增大其1,2层柱弯矩值会增大、3层柱弯矩值会减小;柱轴力随结构长度的增大,变化的幅度不超过1％;在200～500m／s波速范围内,波速改变对柱内力影响可忽略,变化幅度不超过2％。     

水平行波效应下周边支承大跨度单层球面网壳的地震反应

如何考虑多点输入对大跨度空间结构的地震反应影响是当前空间结构研究领域中需要迫切解决的重要课题之一.本文以100m跨度的周边支承单层球面网壳为研究对象,考察了在水平行波效应作用下球面网壳的地震反应.计算分析表明,当波传播与振动方向一致时,行波效应使球面网壳的地震反应增加;而当波传播与振动方向垂直时,网壳的地震反应则随着行波效应的考虑而降低;行波效应的考虑使得下部结构的地震内力有大幅度的提高,如柱顶圈梁弯矩与柱剪力的最大值约增大了两倍左右.比较一致输入,下部结构内力的增大主要是由拟静力作用而引起的.结合以上的结果,本文提出了考虑多点输入影响的工程计算方法.     

竖向地震对大跨高墩连续刚构的影响

结合平寨特大桥工程实例，运用反应谱浃和动力时程分析法对此进行了研究。对反应谱、一致激励、行波输入得出的结果进行比较，研究结果表明，时程分析结果较反应谱更接近实际情况，行波输入时竖向分量的影响较一致激励不利。