基于等效线性化的SISC隔震框架结构动力响应分析

为探究采用废旧轮胎隔震垫(STP)制成的柱下新型隔震装置(SISC)在村镇框架结构中的隔震效果,通过SAP2000建立隔震与非隔震三层框架结构模型,利用简化计算方法进行初步布置,采用反应谱法及时程分析法对比了隔震前后层间剪力比,并进行了上部结构的动力响应分析。结果表明：简化计算方法、振型分解反应谱法及时程分析法得到的底部剪力比分别为0.4207、0.4091、0.4491;隔震结构较非隔震结构自振周期延长2～3倍,由时程分析法可得隔震结构中上部结构层间位移角、顶层加速度较非隔震结构最大分别降低86.48%、49.26%,均满足规范限值要求,上部结构整体呈现平动;SISC隔震框架结构按照简化计算方法进行SISC初步布置具有可行性,该研究成果为STP隔震体系在村镇框架结构中的实际应用提供参考。     

钢筋混凝土框架隔震结构等效计算分析方法研究

为研究等效线性化设计方法对隔震结构非线性地震峰值响应的预测精度,以两栋钢筋混凝土框架隔震结构为研究对象,采用不同的等效计算方法,分别在中、大震作用下计算对比对结构非线性时程分析的剪力、位移响应结果的误差。结果表明在中震下,对于楼层剪力、位移角计算精度而言,采用Hwang法误差结果最小,值在-4%左右;在大震下,仅从隔震层位移计算精度上看,可采用JPWRI法,误差在8%左右,若要获得其他更好的结果,可采用Hwang法,精度范围在1%～6%。合理选用方法提高了对地震响应预测的准确性,文中研究可为隔震结构等效线性化设计方法的选取提供参考。     

隔震结构不同阻尼比地震影响系数曲线的改进研究

对我国现行建筑抗震设计规范中不同阻尼比隔震结构的地震影响系数曲线进行了研究。对于隔震结构的计算分析,规范建议采用时程分析方法进行求解;在特定情况下,也可根据规范中不同阻尼比结构的地震影响系数曲线,采用简化的等效线性化方法进行迭代求解。建立了一个典型的采用叠层橡胶支座隔震的12层钢筋混凝土结构;分别采用等效线性化方法和时程分析方法,对隔震层位移、基底剪力等进行分析和比较。发现等效线性化方法的隔震分析结果相对于时程分析方法严重偏大,说明当结构阻尼比大于0.05时,我国规范的阻尼调整系数值过于保守。在此基础上,对规范中地震影响系数曲线采用的阻尼调整和形状参数提出了改进建议。在不同的场地类别和地震分组情况下,改进后的等效线性化方法的计算精度均得到了很大提高,可以准确计算隔震结构的基本动力响应。     

抗拔型TFPB隔震结构动力特性及地震响应分析

抗拔型三重摩擦摆隔震支座是一种新型隔震支座。本文以框架结构为例,利用ANSYS软件建立了普通抗震结构和带该支座的基础隔震结构两种模型。通过模态分析,得到了结构的自振周期和振型参与系数;通过地震响应分析,得出结构各层间位移、加速度及剪力幅值,并提取了隔震层和顶层的位移、加速度和剪力时程曲线。结果表明:与抗震结构相比,基础隔震结构周期显著增大;各楼层的加速度幅值、层间剪力、层间位移幅值也相应地得到了控制,具有良好的减震效果。     

大底盘多塔高层隔震结构的地震响应

采用弹性时程分析方法,结合某大底盘多塔隔震结构(建成后将成为目前大陆地区最高的隔震建筑),分析结构在多遇及罕遇地震作用下的响应。对比层间剪力,计算水平向折减系数,绘制结构层间位移的变化曲线,并探讨高层复杂结构应用隔震技术的相关要求。结果表明,隔震结构的地震作用显著降低,层间剪力远小于抗震结构的,罕遇地震作用下的水平向折减系数更小;层间位移主要集中在隔震层,上部结构的层间位移几乎为零,结构呈现出明显的整体平动趋势。     

一种基于单质点体系隔震结构简化设计方法的研究

基于基础隔震结构建立的单质点模型,提出了一种简化的隔震层设计计算方法——等效线性化位移法,通过输入目标参数进行迭代的等效线性计算,使隔震层位移状态收敛于系统的稳态工作点,以该位移为基础进行地震响应分析,同时给出了该方法的实用参数计算公式,进行罕遇地震作用下的参数影响性分析提高该方法的适用性.并以某6层框架基础隔震结构为...     

隔震结构子结构实振型分解反应谱方法

隔震结构的阻尼分布具有典型的非比例阻尼特性，因此经典实振型叠加反应谱法已不再适用，而现有隔震结构振型叠加反应谱法存在着计算精度低或计算复杂等缺点。为提高计算精度和效率，提出基于实振型分解的隔震结构子结构反应谱方法。采用隔震结构剪切型模型，给出结构矩阵的解析表达式，考虑人工地震动和天然地震动工况，对比分析非线性时程分析方法的计算结果，验证子结构反应谱法在隔震结构地震响应分析中的有效性。研究结果表明，隔震结构子结构实振型反应谱方法可提高隔震结构地震分析结果的计算精度，与非线性时程分析结果相比，上部结构层间位移最大相对偏差为13.64%,实振型分析计算简单，更便于工程设计人员应用。采用强迫解耦反应谱法会严重低估上部结构响应，与非线性时程分析结果相比，上部结构层间位移最大相对偏差可超过70%。     

隔震结构动力弹塑性分析地震记录选择的波谱分类法研究

高层隔震结构动力弹塑性时程分析地震记录选择是隔震结构地震响应分析的关键,针对地震记录选取提出基于模糊聚类算法结合地震动强度指标进行地震波子集选取的波谱分类法。首先采用动力弹塑性时程方法对隔震结构的等效单自由度简化模型和三维空间模型进行了地震加速度峰值、地震波速度峰值、地震波位移峰值、地震波速度峰值与加速度峰值之比、加速度反应谱、等效速度反应谱6类地震动强度指标与工程需求参数相关性的比较研究,确定了适合隔震结构的有效地震动强度指标。隔震整体结构工程需求参数包含上部结构层间变形、顶层加速度和隔震层位移响应。其后采用构造的地震动指标矩阵应用于地震波样本属性的表征,并基于模糊聚类算法对地震波样本进行了分类。以某15层高层钢框架-混凝土核心筒隔震结构为例,通过将未分类的地震波集合与分类地震波子集作用下结构的地震响应离散性对比研究,确认了波谱分类法在地震动筛选应用中的有效性。     

采用摩擦摆支座的钢框架住宅隔震性能研究

基于有限元分析软件SAP2000适合做钢结构分析,利用SAP2000软件建立一个多层钢结构住宅的非隔震模型和采用摩擦摆隔震的隔震模型,并运用线性时程分析法对两种结构在多遇地震下的楼层剪力、层间位移、顶层加速度等地震反应进行动力分析。分析结果表明:摩擦摆隔震支座后多层钢框架住宅结构的水平地震反应明显低于非隔震结构,基础最大剪力减小47.3%。层间剪切力降低了44.7%,顶层加速度降低了33.8%。     

隔震层位置对隔震结构地震响应影响分析

以一栋地下一层地上三层框架结构为例,根据隔震层位置分别建立地下室地面以下的基础隔震、地下室顶板下部隔震以及非隔震结构模型。运用ETABS软件进行反应谱和时程分析,计算结构在地震作用下的基本周期、楼层剪力、层间位移,并与非隔震结构进行对比,得到隔震层位置变化时结构的地震响应。对比得知,结构采用隔震技术后结构周期较非隔震结构延长了4.5~5倍,当隔震层设置在地下室地面以下时,周期延长更多;采用隔震技术后结构的层间剪力和层间位移均有明显减小;隔震层位置变化对上部结构层间剪力影响较小,但对一层层间位移有显著影响。在工程设计时可根据工程实际的特点选择更适合隔震方式。     

建筑隔震结构地震响应计算的层间剪力校准系数法

隔震结构由于其优越的抵御地震能力而在实际建筑工程中得到了广泛的应用。针对建筑隔震结构,我国GB 50011—2010 《建筑抗震设计规范》所推荐的水平向减震系数法,通过引入水平向减震系数修正未采取隔震措施结构的反应谱法结果,间接获得采取隔震措施后结构的地震响应。该法具有较强的操作性,但其合理性一直受到工程界的关注。针对隔震结构的局部非线性行为,建立隔震结构地震响应的时域显式表达式,利用其降维列式优势实现隔震装置局部非线性自由度的高效降维迭代计算。结合随机模拟方法,统计获得非线性隔震结构在地震作用下的层间剪力。在此基础上,针对等效线性隔震结构反应谱法得到的层间剪力进行校准,获得各楼层层间剪力校准系数,然后采用该系数调整反应谱法计算得到的等效线性隔震结构各楼层的构件内力。采用所提出的层间剪力校准系数法和规范推荐的水平向减震系数法,对两个基础隔震结构进行地震作用效应分析,结果表明所提出方法能有效提高隔震结构地震响应的计算精度。     

剪切刚度层模型恢复力特性骨架线的简化计算法

本文提出了确定剪切刚度层模型恢复力特性骨架线的简化计算法。以北京国贸中心高层钢结构为例，用简化法和弹塑性荷载增量法计算了层恢复力特性骨架线，用这两种骨架线进行了弹塑性时程分析，两者的结果比较接近。简化法确定的骨架线适用于高层建筑钢结构在大震作用下的安全验算。     

底层框架砖房的底层框架弹塑性变形控制计算方法

根据底层框架砖房的底层框架弹塑性变形验算方法,对底层框架在罕遇地震下承担的地震剪力进行分析并进行简化计算;在满足底层框架弹塑性变形要求条件下,提出采用底层框架屈服强度系数及框架柱配筋的弹塑性变形协调控制的计算方法,在进行底层框架的设计时,便于对框架抗震承载力进行调整,通过这种协调控制计算,可以减少设计工作量及设计的盲目性.     

隔震层阻尼分布对隔震体系扭转地震反应的影响

在基于平扭耦联隔震结构简化模型建立的动力方程的基础上,计算分析了隔震层阻尼相关动力参数对结构地震反应的影响.分析结果表明:阻尼分布对隔震效果有很大影响,合理地调整隔震层的阻尼分布,结构层间剪力和扭矩可以得到明显降低,得到很好的减震效果.并通过对一个工程实例隔震前后的时程反应分析对分析结果进行了验证.     

高层斜交网格筒结构受力层间位移的计算及其应用

推导了斜交网格筒结构单元体的抗剪刚度、抗弯刚度以及竖向刚度的计算公式。通过连续化变形分析方法，给出了该类结构在三种典型荷载作用下的水平位移简化方法及其等效抗侧刚度。分析了结构体系的层间位移组成，给出了受力层间位移在弹性和弹塑性阶段的简化计算方法。采用PERFOR-3D软件分析了该类结构体系的层间位移和受力层间位移沿结构高度的变化规律，并进行了参数分析。结果表明：斜交网格筒结构体系的层间位移和受力层间位移沿结构高度方向均呈现先增大后减小的趋势；层间位移和受力层间位移最大值所在位置不同，且受力层间位移随楼层高度增加，其所占的比例逐渐下降，最大比例约为80%，建议同时考虑受力层间位移角和层间位移角作为该类结构的变形控制指标。斜柱角度、斜柱截面、主环梁跨数以及结构高宽比均对结构的层间位移有较大影响；而对于受力层间位移，斜柱角度和斜柱截面对其影响较大，主环梁跨数以及结构高宽比对其影响较小。     

钢筋混凝土筒中筒结构内力分析与模型试验

取消筒中筒结构传统的等效连续化计算假定，按照外框筒自然的梁、柱结构状态，提出了筒中筒结构内力和位移分析的层模型计算方法，并考虑外框筒翼缘框架对抗剪刚度的贡献，层模型每层仅3个自由度，计算工作量小，计算方法简单。同时，完成了比例为1／10的筒中筒结构模型的静力试验，理论计算与实测结果吻合较好。     

结构静力弹塑性分析(push-over)方法的改进

静力弹塑性分析方法作为结构抗震性能的评估方法,近来受到广大学者的关注。本文采用动 力时程分析和静力弹塑性分析法,对结构响应（顶点位移、层间位移以及底部剪力）进行对比分析, 从而提出了对静力弹塑性分析法的水平荷载模式和结构目标位移的改进方法。从对比结果可以发 现,这种改进对评估结构的抗震性能是必要的。     

砌体结构CAD软件斜交结构层间地震剪力分配方法

本文推导了砌体结构沿任意方向地震时任意方向墙体在刚性楼板、柔性楼板、半刚性楼板情况下的地震剪力计算公式,解决了砌体结构CAD软件中斜交结构楼层地震剪力分配问题。     

框剪结构弯扭耦合分析的精细积分法

将哈密顿求解体系应用于框架-剪力墙结构的弯扭耦合分析.假定楼板作用沿高度连续化,将框剪结构的抗侧力单元简化为同时考虑扭转、弯曲和剪切变形的悬臂梁的计算模型,通过刚性楼板的连接共同受力,能较好的反映建筑结构的受力情况,结合精细积分法得出结构内力和位移的高精度数值解,算例表明本方法可行性较高.     

框架结构-桩筏基础-地基共同作用的剪力和位移分析

利用有限元软件ANSYS 10.0建立传统模型和框架结构-桩筏基础-地基的共同作用模型。采用时程分析法,在一定条件下对地震作用下的传统模型和上部结构-地基-基础的共同作用进行数值模拟分析。结果表明,对两种不同模型进行地震作用下的时程分析比较,增大筏板厚度和地基刚度,共同作用模型的结构最大层剪力和最大层位移都有所减小。