多层钢框架结构基础隔震动力时程分析

根据动力学原理和有限元理论,建立多层钢框架房屋的基础固定和基础隔震结构有限元模型,利用SAP2000对模型进行水平方向的地震动力时程分析。分析结果表明,采用基础隔震技术后,多层钢框架结构房屋的水平地震反应明显低于原基础固定结构。其上部结构的自振周期显著延长,层间剪力和基底剪力大大减小,层间相对位移和楼层加速度远小于基础固定结构且各层基本保持不变,上部结构基本呈现整体平动状态。     

自复位钢框架结构抗震性能动力时程分析

文中主要针对梁腹板带有摩擦阻尼器的自复位钢框架整体结构进行抗震性能和自复位性能的研究。首先提出利用ABAQUS有限元软件连接单元实现整体结构自复位梁柱节点双旗帜滞回模型的模拟方法。将用该方法模拟的自复位梁柱节点弯矩-转角滞回曲线与课题组已经完成的3个节点试验滞回曲线相对比,结果表明:节点刚度和弯矩值与试验值吻合较好,证明了该模拟分析方法的可行性。然后对同条件的自复位钢框架和刚接框架(仅梁柱节点形式不同)进行了24条地震动下的时程分析,结果显示:自复位钢框架各层最大绝对速度、绝对加速度和自振周期与刚接框架均十分接近,层间位移角接近或略大于刚接框架,基底剪力、结构塑性发展和震后残余层间位移角均远小于刚接框架,结构震后自动复位优势明显。     

填充墙框架结构延性破坏准则

填充墙框架结构与纯框架结构抗震性能差异显著,建立填充墙框架结构的破坏准则,有助于揭示填充墙破坏对结构整体性能的影响规律,阐明其性能退化机理。为此,对14组共59榀不开洞填充墙框架模型的变形能力和承载力对结构性能退化的影响规律进行研究,得到破坏过程中框架柱、填充墙及整体性能退化之间的量化关系,进而提出不开洞填充墙框架的延性破坏准则和性能评价标准。研究结果表明：填充墙框架模型对应延性准则的破坏指数平均值在0.724～0.928之间,延性准则能够实现填充墙框架结构倒塌破坏的量化表征;综合6组19榀填充墙框架的试验现象、性能退化特点和破坏指数统计结果,建议中等破坏和严重破坏临界点破坏指数分别取0.1和0.4,延性准则可用于填充墙框架结构的抗震性能研究和倒塌破坏评估。     

延性节点钢框架结构的力学性能分析

延性节点是近年来采用的新型梁柱连接方式,具有良好的抗震性能,但由于延性节点构造较复杂,该类型节点的框架实体结构数值计算耗时、耗力,为提高计算效率,利用3种延性节点的简化理论模型,分别对3层1跨和6层3跨的翼缘削弱型节点和盖板加强型节点钢框架进行简化,并对框架简化模型进行3种工况下的静力分析,提取结构内力和变形等计算结果与实际框架计算结果进行对比,分析表明:3种延性节点简化模型均表现出与原结构相一致的受力特性,利用框架简化模型进行静力分析具有良好的精度,为延性节点框架静力分析提供了较为简便的数值计算方法。     

传统风格建筑钢框架结构拟动力试验及弹塑性时程分析

为研究传统风格建筑钢框架结构的抗震性能,按1:2缩尺比设计制作了试验模型,对其进行拟动力试验,得到钢框架结构在弹性和弹塑性阶段的应变分布、加速度反应、位移反应、滞回特性和耗能性能等,并采用有限元分析软件ABAQUS对试验框架进行弹塑性动力时程分析,得到其应力分布及破坏模式。研究表明：当El Centro波、Taft波、兰州人工波和汶川波的加速度峰值为70gal、200gal和400gal时,钢框架结构基本处于弹性阶段,没有出现明显的塑性变形和破坏。当汶川波的加速度峰值达到620gal时,柱Z-1的斗与柱Z-2大跨一侧的拱相继屈服,结构进入弹塑性阶段,此时结构的最大层间位移角为1/203,且骨架曲线仍呈上升趋势,说明该钢框架结构具有较强的抗侧能力和较高的承载力。结构的屈服顺序为斗栱先屈服,然后梁端屈服,最后柱脚屈服,该传统风格建筑钢框架结构的抗震性能优越。     

延性节点钢框架结构的抗震性能分析

为简化延性耗能节点钢框架结构的数值计算,利用延性耗能节点简化理论模型分别对6层、12层的翼缘削弱型节点钢框架和盖板加强型节点钢框架进行简化,并对框架简化模型和实际框架模型进行模态分析;提取框架结构的前3阶基本周期并计算阻尼比,并对框架结构简化模型和实际模型开展El Centro波和Taft波2种地震波下的动力时程分析,将框架简化模型计算得到的框架基本周期、柱顶位移和柱底剪力时程曲线与实际框架模型的数值计算结果进行对比。结果表明:整体上框架简化模型和实际框架模型的数值计算结果吻合较好,翼缘削弱型节点框架简化模型计算的框架基本周期比实际模型计算值稍小,相对误差在8.5%以内,而盖板加强型节点框架简化模型计算的框架基本周期比实际模型计算值稍大,相对误差在4.0%以内;柱顶位移和柱底剪力时程曲线吻合较好。延性节点简化理论模型用于框架结构动力计算具有极高的计算精度,可有效分析延性节点钢框架结构的抗震性能。     

巨型钢框架结构时程分析的影响因素

超高层钢结构宜采用时程分析法进行抗震性能分析,时程分析中一些参数的选择会对分析结果产生较大的影响。为了合理地考虑这些影响因素,本文以具有实际工程意义的192m高的巨型钢框架结构为研究对象,系统分析了地震波输入维数、二阶效应和阻尼比对巨型钢框架结构时程分析的影响,并根据分析结果提出了相应的建议。     

预制装配式RCS组合框架结构动力时程分析

根据现行国家规范与规程,由ETABS软件模拟6层半刚性、刚性RCS组合框架结构及附加屈曲约束支撑(BRB)的半刚性连接RCS组合框架结构在地震作用下的时程分析对比,研究了半刚性连接节点对RCS组合框架结构抗震性能的影响以及BRB对RCS组合结构框架的抗震性能影响。数据结果表明:半刚性连接削弱结构整体刚度,但抗震性能稍优于刚性连接,BRB通过滞回耗能有效降低半刚性连接的RCS组合框架结构的地震响应,同时解决半刚性连接结构变柔的问题,可为预制装配式结构提供工程参考价值。     

钢框架结构动力连续倒塌分析

采用可考虑塑性分布的梁柱单元模拟材料非线性,并建立了考虑初始变形的动力连续倒塌分析模型。通过对钢框架结构进行详细的连续倒塌分析,研究了底层柱失效时间对结构响应的影响和竖向荷载传力路径以及梁的受力机理,并对框架破坏后的连续倒塌状况进行了评估。结果表明,失效时间小于自振周期时,失效时间的长短对框架的动力响应有显著影响;局部破坏导致上部结构形成新的竖向传力路径,上部不平衡的竖向荷载由失效柱相邻的柱承担;结构在局部承重柱失效后上部梁中弯矩内力发生重分布现象,失效柱上方的梁端弯矩作用方向发生改变,且弯矩值明显增大。文中按我国规范设计的框架结构在单根柱失效的情况下不会发生连续倒塌。     

偏心支撑钢框架结构延性设计探讨

偏心支撑钢框架结构是一种比较理想的抗侧结构体系,尤其适用于高烈度和强震地区,像美国和日本有大量的使用.文章结合耗能梁段的受力特点和破坏情况,为其延性设计提出了一点建议.     

纤维单元在动力时程分析中的应用研究

介绍了弹塑性纤维梁柱单元,并以一带有柔性矩形墩的悬臂梁桥为例进行动力弹塑性时程分析。分析结果表明：桥墩的塑性变化是从墩顶和墩底向墩身中部扩展的。在此基础上,分析了纤维截面划分、纤维单元塑性铰的数量对结果的影响,可使计算工作减少又不影响计算精度。     

动力时程分析在桥梁安全监测中的应用

根据南京长江大桥的结构特点，建立了考虑横向联结系的空间有限元分析模型，将南京桥安全监测系统测得的列车活载作为激振力，采用ANSYS有限元分析程序对大桥进行动力时程分析，得出了动力时程分析结果能反映大桥的实际工作状态，可有效指导桥梁的检测和维护的结论。     

强震下钢框架动力时程分析模型应用对比分析

为比较几种有限元模型计算钢框架动力时程分析的精度以及效率,采用通用有限元软件ABAQUS,分别建立壳单元模型、多尺度模型、考虑损伤退化的纤维梁模型以及不考虑损伤退化的传统两折线模型,比较几种模型在计算结构变形、结构破坏形态等方面的特征,检验等效本构模型的计算精度,深入探讨考虑损伤退化对钢框架抗震性能的影响。同时,对比几种模型的计算效率,考察等效本构模型的改良作用。研究结果表明:在一开始损伤退化没有出现的时候,四种模型的计算结果基本一致。一旦由于塑性应变累积导致损伤退化的发生,考虑损伤退化的纤维模型、壳单元模型和多尺度模型的计算结果吻合良好,说明等效本构模型能够反映结构出现损伤对结构变形的放大作用。而没有考虑损伤退化的两折线杆系模型与三者的计算结果差别较大,计算得到的变形结果偏小,低估了结构的层间位移角和层位移,导致计算结果偏于不安全。计算效率上,等效本构模型的计算时间远小于壳单元模型和多尺度模型,比两折线模型略高,实现计算精度和计算效率的平衡。     

典型钢框架结构节点的动态力学性能与延性分析

采用ABAQUS有限元软件分析了典型钢框架节点（狗骨式节点、端板螺栓连接节点和T型钢连接节点）抗倒塌性能,通过改变冲击荷载大小得到节点的荷载-位移曲线关系,从而得到节点的动态力学性能。分析结果表明,对于不同类型节点,在冲击荷载作用下均未形成悬索机构,且翼缘削弱部分和螺栓连接是梁柱子结构中的薄弱环节。提出了采用节点延性系数评估连续倒塌过程中节点延性的方法,定义不同类型节点结构动力荷载下的极限转动能力θmax 与结构开始形成悬链线效应所达到的转角(θc)比值为节点延性系数。当节点延性系数大于1.0时,表示该节点结构能够形成悬链线效应,进入悬索作用阶段;延性系数越大,结构的安全储备越大。节点延性系数可以用于结构抗连续倒塌设计,评估结构是否考虑悬链线效应,以便对结构进行经济、合理的设计。     

低延性中心支撑钢框架结构振动台试验

中心支撑钢框架结构是一种典型的双重抗侧力体系,强震作用下支撑失效会引起结构承载力和刚度的折减,支撑失效后,结构剩余部分作为储备体系能够继续承担地震作用。为深入了解低延性中心支撑钢框架结构在地震作用下的非线性反应,研究在支撑失效后结构储备体系的抗震性能,开展了3层中心支撑钢框架结构模型的振动台试验。模型结构为3榀2跨结构,中间榀布置一跨低延性人字形中心支撑(截面宽厚比超出我国规范限值),模型长度缩尺比为1∶6. 5,分别采用硬土、软土场地的地震波单向激励,峰值加速度逐级增加。结构在7度罕遇地震作用下发生底层支撑失效,储备体系避开了硬土场地地震波的卓越周期,加载至超过9度罕遇地震后依然未出现明显损伤。储备体系对软土场地地震波(宁河波)更为敏感,在8度罕遇地震作用下濒临倒塌。结构2、3层支撑始终未发生屈曲和破坏。研究结果表明,当储备体系设计合理时,低延性中心支撑钢框架结构具有良好的抗震性能和抗倒塌能力。     

二阶效应对巨型钢框架结构时程分析的影响

巨型钢框架结构一般用于超高层建筑中，二阶效应是很重要的影响因素。本文以结构的变形为指标，三维输入地震波，按照考虑几何非线性和不考虑几何非线性分析了二阶效应对巨型钢框架结构在多遇地震下弹性时程分析的影响和罕遇地震下弹塑性时程分析的影响。计算结果表明，弹性时程分析时可以不考虑二阶效应的影响，但弹塑性时程分析时二阶效应是必须考虑的因素。     

地铁上盖带转换层框架结构动力弹塑性时程分析

开发地铁上部空间是提高城市土地利用率的一个有效途径。在工程实践中,这类建筑通常会用到带转换层的框架结构,该种结构存在竖向体型收进或设置多塔、塔楼偏置、转换层等设计难点。采用动力弹塑性时程分析方法,通过分析某地铁车辆段上盖带转换层框架结构在不同强度地震动输入下的非线性动力响应、转换层关键构件内力分布,研究了这种结构的抗震性能,并对类似结构提出了设计建议。     

ANSYS在巨型钢框架结构模态分析中的应用

对有限元模态分析基本理论及ANSYS环境下模态分析的过程进行了论述,通过对复杂巨型钢框架结构模态计算分析,得到了此模型的固有频率和相应的振型,为巨型钢框架结构的进一步动力分析提供了依据。     

IDA在钢框架结构弹塑性分析中的应用研究

阐述了增量动力分析方法（IDA）是一种最有发展前景的方法，通过使用一组缩放地面运动记录下的非线性分析，可对钢框架结构在地震作用下的反应从弹性到弹塑性直到整个结构动力失穗做出全面的估计。