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。     

竖向地震作用下连体结构抗震性能分析

地震作用下双塔连体结构体系的变形和内力分布较为复杂,结构中设置的连体部分在一定程度上会提高竖向地震作用对结构的影响.针对不同跨度的双塔连体结构,研究不同竖向地震对该连体结构地震反应的影响.研究表明,竖向地震作用对结构的影响不但与连体的跨度有关系,而且与构件的位置有关.8度和9度抗震设计时,竖向地震对连体结构的影响比较明显,按照目前规范的简化方法能够满足设计要求.     

悬挑结构竖向地震作用分析及设计要点

近年来随着复杂结构形式的出现,悬挑结构的竖向地震作用分析得到工程设计人员的重视.北京当代MOMA工程的几栋塔楼普遍存在高位悬挑结构,超出规范规定的悬挑尺寸,对竖向地震作用比较敏感.在设计时针对悬挑结构及其对整体结构的影响,采用比较精确的反应谱法和时程分析法进行了竖向地震的计算.对竖向地震作用下各层构件的轴重比、悬挑部分构件轴力的竖向地震效应、悬挑部位的竖向加速度分布等内容进行研究,从而对设计使用的竖向地震作用作了定量的分析,给出悬挑部位的竖向地震效应的设计用值.对悬挑部分进行设计时采用中震弹性的性能化设计目标,对悬挑结构非常关键的几榀斜撑进行了防倒塌分析,以保证结构的安全.     

竖向地震下双塔楼结构的行波地震反应分析

以北京LG大厦为研究对象,应用通用有限元软件建立计算模型,对该结构进行竖向地震作用下的行波地震反应分析,给出了该结构顶部典型节点的位移和加速度以及双塔楼框架柱位移、层间位移和内力等,并与在一致输入激励下的地震反应进行比较,继而考虑水平和竖向地震同时作用的行波效应对结构地震反应的影响,探讨了这些节点和框架柱的相关物理量在地震行波作用下的变化规律.将双向(水平和竖向)地震作用下的反应与水平地震作用下的反应进行比较,探讨了双向地震作用下竖向地震作用对结构地震反应的贡献.结果表明:行波效应对结构地震反应的改变较大.     

竖向地震作用对超大型冷却塔结构的影响分析

采用ABAQUS有限元分析软件,分别对不考虑和考虑土-结构相互作用的超大型冷却塔结构进行了弹性和弹塑性时程分析,研究了竖向地震作用对超大型冷却塔结构的影响以及考虑土-结构相互作用后竖向地震作用影响的差异。结果表明:竖向地震作用对冷却塔塔壳的竖向加速度和竖向位移、塔壳喉部主应力影响明显,对支柱轴力有一定影响,对结构水平向的地震响应影响相对较小;考虑土-结构相互作用后,竖向地震作用对支柱的竖向加速度、支柱内力以及塔壳喉部的主应力影响略有增大。     

基础隔震结构竖向地震反应试验研究

通过模拟地震振动台试验,研究了基础隔震结构的竖向地震反应特点.首先通过对不同支座的竖向力进行比较可知,基础隔震结构在遭遇水平地震波时,位于支座布置平面中非对称轴的支座处可能产生较大的竖向反应;其次对隔震结构和非隔震结构的竖向地震反应进行对比分析可知,基础隔震结构对于竖向地震动的隔震效果不明显.因此竖向地震动对结构的作用不可忽视,在进行基础隔震结构抗震设计中应加以关注.     

超高层建筑竖向地震响应的特点与应对方法

计算了6个不同高度和不同结构体系的超高层建筑模型的竖向自振周期和竖向地震响应;分析了超高层建筑竖向构件和水平构件的竖向地震动响应特征。研究发现,超高层建筑水平自振周期远大于场地特征周期,而竖向自振周期则与场地特征周期接近,竖向振动响应得到放大。根据设计反应谱,对于各种抗震设防烈度,结构总竖向地震作用标准值FEvk都至少是结构总水平地震作用标准值FEk的2. 44倍。进而提出描述超高层建筑受到竖向地震全过程的4个概化模型,并指出规范简化算法的局限性。提出竖向地震作用对P-Δ效应与P-δ效应的放大主要体现在P值增大,使得"重力二阶效应"变成"重力与竖向地震响应共同作用下的二阶效应"。采用时程分析法研究了水平构件振动加速度响应,提出二次振动和竖向构件错动对水平构件振动响应有显著影响。分析了采用振型分解法计算超高层建筑竖向地震响应时质量参与系数偏低的原因,并指出当结构高度超过某一数值时,竖向地震作用下的结构第一阶振型会从竖向振动转变为水平摆动。     

考虑竖向地震作用新型三维隔震结构时程分析

竖向地震作用会引起额外的水平力并增大结构的P-Δ效应。本文将竖向地震作用引入到水平运动微分方程中,采用MATLAB求解非线性微分方程,研究了竖向地震作用对水平地震反应谱的影响,并在此基础上考虑竖向位移对新型三维隔震墩水平刚度的影响,进行了新型三维隔震结构非线性时程分析。研究结果表明:考虑竖向地震作用引起的P-Δ效应后,结构自振周期随时间变化,加速度反应谱值减小而位移反应谱值增大;结构高度越小、结构周期越长,竖向地震作用对反应谱的影响越大;考虑竖向地震作用及竖向位移对弹簧水平刚度的影响后,新型三维隔震结构加速度反应减小、位移反应增大,新型三维隔震结构减震系数可以控制在0.5以下。     

滑移摩擦型隔震结构考虑竖向地震作用影响的分析

摩擦滑移型隔震支座具有较好的减震效果和经济性能,越来越多地应用于结构隔震.这种支座屈服力取决于滑动摩擦力,与摩擦系数和支座竖向压力有关.地震动是多维的,本文考虑双向地震动,分析了采用摩擦滑移型支座隔震的质量块、基础隔震结构和顶层隔震结构,在不同摩擦系数和地震烈度情况下竖向地震作用对结构水平地震反应的影响.计算表明,在大摩擦系数、高烈度情况下,竖向地震作用对基础隔震和设备隔震有一定影响,建议考虑竖向地震作用的影响;而在小摩擦系数时则可忽略.并且,适当的屈服后刚度可以减小竖向地震作用的影响.     

高耸塔台结构竖向地震模拟振动台试验研究

本文对一机场控制塔台的 1 /30配筋砂浆结构模型进行了模拟竖向地震的振动台试验研究 ,分析了该塔台结构竖向动力特征 ,并就其在竖向地震波作用下的响应规律作了探讨 ,为高耸结构竖向地震作用的深入研究和设计理论提供了试验依据     

近断层水平-竖向地震作用下基础隔震结构的动力响应

基础隔震技术在目前的结构分析和设计过程中,对于冲击性较强的近断层地震作用考虑甚少,特别是竖向分量考虑更少.通过选取1999年台湾集集地震中,含有完整水平与竖向地震分量的近断层记录、远场地震记录以及断层附近非脉冲型地震记录作为地震输入,分析基础隔震结构在近断层水平-竖向地震分量共同作用下的动力响应,以及隔震支座的受力状态...     

地震震源机制对长周期地震动的影响研究

长周期地震动特性的研究对自振周期较长的大型结构的抗震设计具有重要意义。利用1997年新疆伽师强震群的宽频带数字地震记录,研究了震级大小和震源机制对长周期地震动特性的影响。结果表明:地震震级对长周期地震动的影响较为明显,震级越大,长周期地震动的成分越多;与走滑型地震相比,倾滑型地震的垂直向长周期成分更为丰富;走滑型地震的水平向长周期加速度反应谱值高于正断层型地震的水平向长周期加速度反应谱值。     

某部分框支剪力墙超限高层结构设计

以某结构设计为例,采用基于性能要求的抗震设计方法,提出合理的抗震性能目标、性能水准及实现性能设计的主要方法,对结构进行多遇地震、设防地震及罕遇地震作用下的计算分析,结果表明在不同地震动水准下结构不同部位的水平和竖向构件承载力及变形状态达到了设定的性能目标要求,验证了方案的合理性。     

直下型地震作用下地下结构的动力响应分析

通过建立土与地下结构相互作用的模型,并利用有限元软件分析在直下型地震力作用下的地下结构的应力、位移以及土层的位移情况,探讨竖向地震力对地下结构的影响,研究表明竖向地震力的参与增加了结构的最大动力反应,对地下结构的破坏有显著的影响。     

大跨斜撑无柱地铁车站结构地震响应分析

为研究大跨斜撑无柱地铁车站地震响应特性,基于三维静-动力耦合非线性有限元模型,分析在不同地震动作用方向下的地震响应规律,揭示结构地震损伤演化过程。分析表明:设防地震和罕遇地震作用下车站结构的最大层间位移角分别为1/1 352和1/602,满足规范要求;地震作用对斜撑轴力、侧墙端部剪力和底板跨中弯矩的放大作用显著;随输入地震动强度的增加车站顶板加速度放大系数依次减小,竖向地震动对相对竖向位移的影响不可忽视;斜撑两端、墙板交界处和开窗周围区域是结构的抗震薄弱部位;强震作用下,车站结构塑形损伤积累且地震动空间效应显著,宜按空间问题进行抗震分析。研究成果可为类似结构的抗震设计与分析提供参考。     

地震作用下钢筋混凝土框架结构连续倒塌极限状态可靠度分析

将结构连续倒塌的全概率方法应用于地震作用下的结构整体连续倒塌极限状态可靠度分析,采用构件可靠度方法对结构进行地震作用下最可能失效构件的识别,基于改进点估计法的随机Pushdown方法和随机竖向增量动力分析(竖向IDA)方法,进行完好和损伤结构的概率抗竖向连续倒塌能力分析及参数灵敏度分析。采用整体可靠度方法,分析了损伤结构的竖向连续倒塌条件失效概率。基于系统可靠度理论和全概率方法,分析了RC框架结构发生侧向增量倒塌以及构件地震损伤引起的结构竖向连续倒塌的联合失效概率。分析结果表明,按照我国现行规范设计的钢筋混凝土框架结构具有良好的抗连续倒塌能力。     

竖向地震作用下混凝土框架结构抗震性能研究

一般认为水平地震作用是引起结构破坏的主要因素，然而据震害现象和地震记录显示，在一些地震中竖向地震作用很大也会导致结构或构件的破坏。文中应用弹塑性时程分析程序对两个框架结构进行了分析，一个是单层单跨，另一个是八层双跨。混凝土框架分析模型采用杆系模型，其中柱采用多弹簧模型，柱端的混凝土和钢筋作为弹簧考虑以便反映柱轴力与弯矩一曲率的耦合关系，弹簧的滞回关系根据材料特性确定，柱截面的转动符合平截面假定，梁截面弯矩一转角关系采用三折线滞回关系模型。分析时采用输入横向振动的地震波和同时输入横、竖向振动的地震波两种形式，通过两种情况下结构动力响应的对比，分析研究了竖向地震动对框架结构的影响。     

近断层地震动空间分布特征对斜拉桥地震响应影响

为研究近断层地震动空间分布特征对斜拉桥地震响应的影响规律,以台湾集集地震近断层地震动为研究对象,根据台站与断层的空间相对位置,将 近场波分为破裂前方区域(Forward District,FD)、破裂区域(Middle District,MD)和破裂后方区域(Backward District,BD)三类波,对其进行频谱分析 表明,MD区域和FD区域地震动低频成分显著而BD区域高频成分显著。以某主跨为406m的斜拉桥为依托工程,对三个区域地震动作用下地震响应规律进行对比 研究,计算结果表明三个区域地震响应规律和量值均有显著差异,不同区域结构动力响应与地震动特征参数相关程度迥异。MD区域塔顶纵向位移较BD区域增 加3.03倍,塔底弯矩和剪力增加1.0倍;FD区域塔顶纵向位移较BD区域增加1.06倍,塔底弯矩和剪力较BD区域却分别下降了35.5%和32.2%。基于上述结果, 建议对于位于破裂区域的结构进行抗震设计时,须同时提高强度与变形需求,采用PGV及PGA作为结构动力响应参数的评估指标,还应选择合理地震动方向; 对于破裂前方区域,结构动力响应受输入能和PGA影响显著,须重点控制结构的变形;对于破裂后方区域,应着重提高结构的强度需求,首选断层距及PGV作 为地震动输入的控制参数。     

从郯庐地震带安丘地区地震成因土层构造认识地震破坏作用

在郯庐地震带的安丘地区,发现始新世朱壁店组厚层冲积层中发育一些同沉积的地震扰动岩土层。通过野外观测和比较地震地质学研究,识别出了振动液化砂脉、液化砂墙、裂隙充填砂质卵石墙、震塌落体、地震层内断裂及地震沉陷构造等地震成因土层构造。它们是5～8.5级强烈地震事件的记录。根据这些强烈地震成因土层构造的动力学特征进行分析,认为强烈地震对地基土的破坏作用有几种方式:液化作用、地震裂隙充填作用、振动塌落作用、断裂破坏作用和震沉陷落作用。     

新型人字支撑复合结构的拟动力试验研究

通过对代替黏土砖住宅结构的新型人字支撑复合结构的拟动力试验,以研究该结构的抗震性能。试验设计为1∶2缩尺的单层模型XB,竖向荷载模拟6层结构,输入El Centro波,地震动加速度峰值分别相当于7,8,9度多遇地震波和罕遇7,7.5,8度地震波。试验结果得出,该复合结构开裂、屈服及破坏的地震波分别是8度多遇、7度罕遇、8度罕遇。由试验绘出的刚度退化曲线、恢复力曲线、位移时程曲线均表明,复合结构XB具有较好的抗震性能。支撑顶部的竖向位移说明,复合结构在多遇地震作用下不需考虑竖向位移的影响,仅在支撑屈服后再承担大震时需要考虑其影响。