高层建筑土-结构相互作用地震反应分析简化评估方法

选择不同高度、不同结构类型和不同场地条件的位于厚和深厚地基土层上的10栋典型钢筋混凝土高层建筑,通过考虑土-结构相互作用对高层建筑地震反应影响的分析,在地震动输入、自振特性、相互作用影响因数、体系地震反应等方面得到了一些具有实用价值的关系式,在此基础上,给出了一种以结构与土层第一周期系数αT为指标的高层建筑土-结构相互作用地震反应分析简化评估方法。该方法无需进行复杂又费时的高层建筑土-结构相互作用分析,仅利用简单省时的结构和土层反应分析结果,就可估计出高层建筑土-结构相互作用体系的反应,可用于高层建筑考虑土-结构相互作用地震反应的初步估计。     

基于土-结构相互作用的高层建筑三维地震反应分析

基于刚性地基假定的工程结构抗震计算方法未充分考虑场地土对结构地震反应的影响.为验证土-结构相互作用对高层建筑三维地震反应的影响,本文针对某双塔高层建筑,分别建立了单塔上部结构、双塔整体结构以及土-结构相互作用共同工作三维有限元模型.研究对比了各结构体系的动力特性,并通过地震弹性时程反应分析法进行了结构体系三维地震反应分...     

罕遇地震作用下考虑接触效应的高层建筑上部结构–桩–土体相互作用的非线性分析

 为更好地研究和预测高层建筑结构在地震尤其是罕遇地震作用下的地震响应,选取经历汶川地震的四川绵竹高层建筑剑南春大酒店为研究对象,利用大型有限元软件ABAQUS建立上部结构–桩–土体三维实体模型,对比结构在刚性地基条件下与土地基条件下的自振特性及上部结构动力响应的区别,得出桩间土体和桩端土体对上部结构动力特性的影响规律,同时考察上部结构非线性、土体非线性和桩–土接触非线性对相互作用体系非线性反应的影响。动力弹塑性时程分析结果与已有震后调查资料对比表明,考虑相互作用效应的高层建筑上部结构抗倒塌能力比传统设计方法更符合实际。本文方法具有很强的实用性,结合大型有限元软件ABAQUS可以较准确分析计算高层建筑上部结构–桩–土体相互作用的强非线性问题,为工程实践提供重要的理论依据。     

框架式地铁车站结构大地震近场地震反应特性的三维精细化非线性分析

基于 ABAQUS 软件的 32CPU 显式有限元并行计算集群平台,建立了深软地基土–框架式地铁地下车站结构体系三维精细化非线性地震反应分析的有限元模型,数值模拟了汶川大地震清平波、卧龙波和 100 a 超越概率 3% 的南京人工地震波作用下深软地基上三层三跨框架式地铁地下车站结构地震反应特性的差异。结果表明：大地震近场强地震动将对深软地基上地下车站结构造成严重损伤,甚至发生塑性破坏或坍塌,柱、楼板、侧墙的结合部位是抗震的不利位置,中柱为抗震最薄弱构件,输入近场地震动的峰值加速度和频谱特性对地下车站结构的地震反应均有很大影响;地下车站结构的地震反应具有明显的空间效应,且在大地震近场强地震动作用下地下结构会产生单向累积的永久位移;清平波、卧龙波作用下地下车站结构的地震反应远大于 100 a 超越概率 3% 的南京人工地震波作用下的地震反应;结构浅埋部分的地震损伤比深埋部分更大。     

高层建筑物-桩筏基础-地基相互作用体系的计算分析

运用大型有限元软件ANSYS对相互作用体系建立三维有限元模型 ,进行动力特性和非线性地震反应分析。分析结果表明 ,桩土参与相互作用对上部结构地震反应有不容忽视的影响 ,且上部结构相对于地基刚度越大 ,共同效果越明显 ;结构的动力特性和地震反应不仅取决于结构本身的刚度 ,而且与地基特性 ,基础形式等有密切的关系     

构件恢复力特性曲线的对比试验研究

综述了目前各种构件的试验研究成果,并对钢筋混凝土构件、钢结构构件、结合型钢普通混凝土构件的恢复力特性曲线的试验研究进行了对比论述,并针对型钢高强高性能混凝土构件的恢复力特性曲线的研究指出了其急待解决的问题,从而为结构构件及其组合结构进行非线性地震反应分析提供了基础。     

可液化地基中地铁车站周围场地地震反应分析

地基液化是地铁车站结构在地震中发生严重震害的重要威胁之一。基于对砂土液化大变形本构模型的研究,建立了可液化地基–地铁车站结构非线性静动力耦合相互作用分析模型,分析了该相互作用体系的地震反应规律。首先,对地铁车站结构周围地基的动孔隙水压力、位移和加速度的时空分布规律进行了分析,重点分析了可液化地基上车站结构上浮、周围侧向地基地表的地震沉降、车站结构周围地基的液化区分布特性及其位移矢量场特征;其次,对车站结构周围可液化地基的地震反应对地面结构的地基稳定性及其所处地震环境的影响进行了初步研究,研究成果可对控制可液化地基上地铁车站结构地基的震害及其对地面结构造成的震害影响提供科学依据和参考。     

考虑接触及材料双重非线性的桩基础桥墩地震反应分析

为了研究桩构件及地基土进入非线性后对桩基础桥墩地震反应的影响规律,特提出了双向三线性滑移模型模拟桩侧土水平抗力的材料与接触非线性特征,单向(仅受压)模型模拟桩尖土的塑性与间隙效应。在此基础上,进一步提出了群桩基础桥墩动力非线性分析模型。以某高速铁路32m简支梁重力式墩为研究对象,根据不同构件的非线性建立了3种计算模型,并进行了非线性时程反应分析。结果表明:(1)本文提出的三线性滑移模型可较好地模拟桩侧土的塑性及接触非线性。(2)与线弹性m法结果比较,若考虑地基土及桩构件的非线性效应,墩身及桩身的结构内力显著降低。(3)对于群桩基础而言,地基土的耗能能力主要源于桩侧地基土水平抗力的耗能能力。     

基于数值子结构方法的防屈曲支撑高层钢结构地震动力分析

近年来,高层建筑结构地震动力响应分析成为一个热点问题。防屈曲支撑构件(BRB)承载力高,延性与滞能性高,在强震作用下具有良好的耗能性能,正日益普及并用于高层建筑结构。高层建筑结构在地震作用下的失效往往是由部分关键构件损坏引起,而其他大部分构件仍处于弹性或小变形状态。采用常规的整体建模分析和Newton-Raphson迭代方法(NR)效率较低,而数值子结构方法将结构中进入强非线性状态或者发生严重损伤的构件进行隔离并精细化模拟,使大规模的非线性计算转化为主结构的线弹性分析和子结构的非线性分析,从而大大提高计算效率。本文基于数值子结构方法,对采用防屈曲支撑构件的高层钢框架结构进行地震响应分析,其中防屈曲支撑构件作为隔离子结构进行精细化建模分析,主结构部分采用线弹性分析。计算结果与采用钢支撑构件的高层结构进行对比,验证了数值子结构的高效性及防屈曲支撑构件的耗能性能。     

框架结构随机地震反应分析及结构-地基相互作用效应

本文将地震地面运动模拟为零均值平稳高斯过程,考虑多层剪切型钢筋砼框架结构在强震时的非线性和滞回性,根据动力反应的实际概率分布,建议了计算框架结构随机地震反应的概率平均等价线性化法,进一步将地基土层模拟为弹性半空间地基,计算了结构-地基相互作用系统的平稳随机地震反应。     

钢筋混凝土框架—剪力墙结构非线性地震反应实用分析方法的研究

本文对钢筋混凝土框架—剪力墙结构非线性地震反应分析的几个重要环节 ,即结构构件非线性分析模型、构件的恢复力模型、结构非线性抗震计算方法等进行了探讨与改进 ,以便使钢筋混凝土框架—剪力墙结构非线性地震反应分析的计算过程更加迅速 ,结果更加可靠 ,更适合于微机计算。     

考虑地基不均匀性反应堆厂房结构地震响应分析

核电站结构地震响应主要影响因素是地震动特性、地基土特性以及结构特性,为了研究地震动特性地基土特性以及结构特性对核电站结构地震响应的影响,本文以某核电站反应堆厂房结构为研究对象,考察了考虑土-结构相互作用的不均匀地基土对核反应堆厂房结构地震响应的影响,包括核反应堆厂房结构和地基的最大加速度、反应堆厂房结构楼层反应谱及楼层最大位移。地基模型及结构地震响应分析均使用ANSYS软件,核反应堆厂房结构采用集中质量模型。模型底部及两侧均可考虑无限体能量传递边界,底部模拟波动的能量传递效应;两侧模拟波动的逸散效应。为了考察地基不均匀性对反应堆厂房结构地震响应的影响,针对3种不同计算工况,得到了反应堆厂房结构的楼层反应谱、典型位置最大位移值、楼层反应谱峰值加速度及其对应的频率,从而为核反应堆厂房结构设计提供理论依据。     

地下结构地震反应的主要特征及规律

目前,有关地下结构地震反应特征的一些重要的规律性认识仍然缺乏严格的理论推断或认识欠深入。文章基于地下结构地震反应的二维动力有限元数值分析模型,定量分析了场地土、结构以及土-结构体系的动力特性和土-结构柔度比对地下结构地震反应的影响。结果表明,对于地下结构而言,土-结构体系的动力特性主要受控于场地土的动力特性,地下结构地震反应主要取决于场地土的动力特性或基岩地震运动引起的场地土的体积惯性力和土-结构柔度比;结构顶底板水平最大相对位移、关键构件截面弯矩随着土-结构柔度比分别单调减小和增大,结构关键构件截面的剪力、轴力值和土-结构接触面的最大平均剪力系数随着土-结构柔度比的增大变化较复杂。     

NJUT在岩土地震工程领域的研究进展

本文回顾了南京工业大学(Nanjing Unversity of Technology,NJUT)在岩土地震工程领域开展的理论和试验研究工作,主要内容包括:地基土液化、土动力特性、场地地震效应、土与结构动力相互作用以及重大工程结构(桥隧、地铁车站、土石坝、高层建筑)地震反应特性等。文中简要介绍了以上工作所取得的主要创新性成果以及工程应用情况,并对今后研究方向进行了展望。     

地基-基础-支护结构-上部结构动力相互作用体系的计算分析研究

利用通用有限元程序ANSYS针对地基-基础-支护结构-上部结构动力相互作用体系进行了计算分析,探讨了支护结构的存在对高层建筑抗震性能的影响,计算中土体的本构模型采用等效线性模型,利用粘-弹性人工边界作为土体的侧向边界,并研究了支护排桩长度和刚度、上部结构刚度以及基础型式等参数对动力相互作用体系的动力特性及地震反应的影响。     

某高层建筑物结构动力特性和地震反应分析

某市中心地段的一栋钢混剪力墙高层建筑,采用Etabs分析软件,对此建筑的结构动力特性进行分析,来推导阵型分解法中的合理振型数量,并采用非线性时程分析,分析该建筑物在多遇地震和罕遇地震作用下该结构的地震反应。     

考虑土体非线性的核岛结构桩基础三维地震反应特性

以某沿海拟建的AP1000核岛结构为背景，用3D集中质量-梁杆模型模拟核岛结构，考虑土体的非线性滞回特性，建立非均匀地基-群桩-厚筏-核岛结构体系的3D有限元模型，选用近场中强震、中-远场强震和远场大地震的三分量记录作为基岩输入地震动，分析群桩基础的地震反应特性。非线性场地效应和土-桩-结构动力相互作用效应的耦合作用会显著增大核岛结构的基础输入运动，不论基准运行地震或安全停堆地震，基础输入运动的水平向和竖向上包络加速度反应谱(5%阻尼比)的谱值显著大于对应的AP1000标准设计反应谱谱值；桩顶累积绝对速度和地震峰值内力的大小受基岩输入地震动特性的影响显著，与场地反应的非线性程度正相关，其复杂的空间分布特征也受土-桩-结构动力相互作用效应和桩的几何布置的综合影响，桩-筏交界处的桩身地震内力反应最大，中-远场和远场强震作用对核岛桩基础的潜在破坏风险可能远大于近场中强地震作用。     

某高层型钢与普通混凝土框支构件对比分析

从高层建筑结构抗震计算角度,以太原市瑞生丽园6号楼高层商住楼为例,对采用型钢混凝土结构转换构件和采用普通混凝土转换构件的高层建筑结构在其相应设防烈度下的各项地震反应进行对比分析,得出型钢混凝土构件的延性和抗震性能明显优于普通混凝土构件。     

高层建筑结构的非线性时程分析

介绍高层建筑结构非线性时程分析产生的背景,比较了非线性时程分析与传统反应谱方法的优缺点。从地震波的选择、构件恢复力特征、结构计算模型、动力方程求解四个方面阐述了高层建筑结构非线性时程分析的过程、内容和原理,并对于此相关的参数作了简要介绍。     

砂卵石土地基-筏板-巨型框架结构动力相互作用研究

以砂卵石土动力特性三轴试验为基础,结合结构与地基动力相互作用理论,利用通用有限元软件ANSYS,模拟分析了砂卵石土地基-筏板-巨型框架结构体系在地震作用下地震反应的主要规律:由于动力相互作用的影响,砂卵石土地基中相互作用体系的频率小于不考虑结构-地基相互作用的频率;基础存在平动和转动,致使相互体系与刚性地基上结构体系的顶层位移最大值和加速度有明显不同,地基土传递地震作用具有放大或减振的作用,这与地基土的性质、激励大小等因素有关,砂卵石土地基一般具有减振的作用,致使上部结构接受的地震能量较少,各层反应均较小;同时,基础的刚度对上部结构的地震反应也有明显影响。