高层建筑结构抗震性能评估方法的研究与改进

为在高层建筑静力弹塑性分析中考虑高阶振型的影响,在模态Pushover分析方法基础上,采用能力谱法替代原有的动力时程分析,在现行规范加速度反应谱基础上计算结构各振型等效单自由度(ESDOF)体系各性能水平的位移反应,然后将其转化为相应多自由度(MDOF)结构的位移反应,并通过振型组合方法(SRSS)求得结构的总位移反应,用其与剪力墙的目标位移进行比较,判断设计结果是否满足性能目标要求。结果表明:该方法较合理地反映了结构在设计地震作用下的位移需求。     

对模态Pushover单自由度体系等效方法的改进

模态Pushover分析方法(MPA)可以有效考虑结构高阶振型,但其在确定各阶模态Pushover分析的目标位移时,采用了结构的弹性模态,并未考虑塑形状态下结构力学性能的改变。本文对MPA单自由度体系等效方法进行了改进,提出了MPA的"两阶段"等效方法,并以三个算例验证了该方法的精确性。     

基于变形与能量双重准则的钢筋混凝土结构地震损伤评估

为了准确评估结构地震损伤,首先对能力谱法进行改进,考虑高阶模态及动力特性改变对结构地震反应的影响,采用基于能量准则的能力谱和弹塑性需求谱计算结构最大顶点位移。其次,推导多自由度体系(MDOF)与等效单自由度(ESDOF)体系的滞回耗能转化关系,利用多模态ESDOF体系的概念评估结构滞回耗能需求。在此基础上,同时引入结构地震变形与滞回耗能,改进模态往复pushover分析方法(MMCP),采用隐式双参数模型评估结构地震损伤。将该方法应用于两个三层钢筋混凝土框架,结果表明:MMCP分析在一定程度上模拟了地震作用,在精确的结构地震位移和滞洄耗能评估基础上,能够准确地预测结构整体和层间损伤。MMCP法还可以与设计反应谱相联系,使评估结果具有一定的普遍性和安全度。     

基于能量的模态pushover分析方法

提出了一种基于能量的模态pushover分析方法,解决了高阶模态能力曲线失稳的问题。该方法利用基于结构变形吸收能量的等效位移,计算结构在地震作用下的非线性总体变形,替代模态pushover中基于顶点位移的变形解法,采用基于能量原理的等效单自由度体系,结合等强度谱计算目标位移,以目标位移对应的能量指标求出相应的结构性态反应,采用SRSS方法组合得到结构的最大反应。以9层钢框架结构为例对所提出方法进行了验证,结果表明:该方法可以考虑高阶效应,不会出现能力谱折返的失效情况,而且与时程分析法相比,该方法计算效率高且具有较好的精度。     

钢筋混凝土框架结构基于规范需求谱Pushover分析方法的保证率

运用SAP2000软件从5个方面探讨了三维框架结构顶点位移对地震烈度、场地条件、侧向力加载模式、结构重量和材料性能等不确定性因素的敏感性程度。然后建立了一个7层的三维框架模型,详细地分析了各类场地条件下的确定性Pushover分析顶点位移和Pushover实际需求谱分析顶点位移。根据统计分析原理对顶点位移的概率分布进行了研究,从而得到确定性Pushover分析方法的保证率和适用性。结果表明:顶点位移对需求曲线的敏感性远强于能力曲线;若地震作用下结构的变形进入弹塑性状态,则确定性Pushover分析结果保证率较高,在这样的情况下,Pushover分析方法是一种可靠的抗震性能评估方法;若结构变形在地震作用下始终处于弹性状态,则Pushover分析方法不适用。     

索网结构非线性地震反应分析实用方法

采用现有方法分析索网结构非线性动力反应时,仅能对矩形平面索网结构建立等效单自由度(ESDF)模型,地震作用下,此类结构的响应只能采用时程法进行计算。基于结构整体刚度参数的概念,结合模态推覆分析方法,建立了任意形状索网结构的非线性ESDF模型,该模型刚度特性与Duffing系统相同。采用能量平衡法,导出了索网结构非线性ESDF体系的等效线性刚度ke与位移反应d的关系;结合ESDF体系的等效质量,将加速度-周期(a-T)格式的设计反应谱变换为刚度-位移(k-d)格式;与ke-d关系式联立求解得出ESDF体系的非线性地震反应。该方法在线性设计反应谱的基础上,合理考虑了索网结构的非线性刚化效应。数值算例表明,相对于线性振型叠加反应谱法,该方法具有更好的适用性。     

基于能力谱法的单自由度结构易损性分析

为进行基于能力谱法的结构地震易损性分析,采用选定的250条地震波对单自由度结构进行了弹塑性时程分析和弹性时程分析,建立了结构弹塑性时程分析最大位移与Pushover分析最大位移比的平均值和变异系数与相关参数的关系式,其中Pushover分析中的需求谱采用的是按相同地震波进行弹性时程分析建立的反应谱;通过Monte-Carlo方法分析了随机结构参数下Pushover分析得到的最大位移的概率特性,给出了最大位移平均值和变异系数的表达式;采用可靠度计算理论,给出了结构易损概率的计算公式和可靠指标的简化计算公式。结果表明:提出的易损性分析方法通过Pushover分析实现了传统结构易损性分析方法需要进行大量弹塑性时程计算才能达到的目标。     

改进分析过程的模态pushover分析

Chopra的模态pushover分析需要求解各振型等效单自由度体系动力方程,以得到结构对应振型pushover分析的终止目标位移,进而求解对应多自由度体系的各阶振型下楼层的位移。本文对Chopra的模态pushover分析过程进行了改进,通过振型pushover曲线与弹塑性反应谱相交的性能点来求解对应多自由度体系各阶振型下的楼层位移,以考虑高阶振型对静力弹塑性分析方法的影响。并通过SAP2000实现改进模态pushover分析过程,计算结果表明改进的模态pushover分析可以有效的考虑高阶振型影响。     

平面不规则结构的抗震性能评估

大量的震害表明,不规则结构尤其是高层不规则结构极易发生破坏,严重者甚至会发生整个结构倒塌。为对平面不规则结构进行抗震性能评估,本文给出了一种改进的模态Pushover方法。利用模态Pushover方法,将结构简化为不同的等效单自由度体系。考虑对结构振动有较大影响的振型,对其等效的单自由度体系进行弹塑性时程分析,得到最大位移,并通过一定的组合方式得到原结构的楼层位移和层间位移等性能指标。由于结构在屈服后的各节点变形关系与弹性振型分析时各节点变形关系并不相同,因此,本文提出按照该振型所处状态的各个节点变形关系,将得到的位移进行组合。通过算例分析并与弹塑性时程分析对比,表明该方法能够得到更合理的结果,能够有效应用于竖向不规则结构的计算。     

基于位移模式的改进能力谱法结构位移反应分析

能力谱法是基于性能抗震设计方法中结构位移反应分析的有效方法之一。为了克服常规的能力谱法在评估结构地震反应时只考虑结构第一振型的局限性,本文作者提出了基于位移模式的改进能力谱法,引入考虑多振型的位移模式,介绍了该方法的实施步骤,基于位移模式对结构进行Pushover分析得到体系的能力曲线,采用等效阻尼比和延性系数得到需求谱,从而计算结构的位移响应,并通过算例验证本文所提出方法计算结果的可靠性。     

结构跨数对框架结构Pushover分析结果的影响

静力弹塑性分析(Pushover)方法是一种在罕遇地震作用下简化结构复杂的弹塑性分析的方法,也是一种基于结构位移的静力分析法[1]。通过Pushover方法可以预估结构的抗震能力,从而确定结构是否能达到相应的抗震性能。本文首先阐述了Pushover分析方法的基本原理,并运用Midas软件对混凝土框架结构模型进行了Pushover分析,考查了结构跨数这一因素对Pushover分析结果的影响。     

平面不规则结构的抗震性能研究

综述了Pushover分析方法的原理及步骤,指出采用Pushover评估不规则结构抗震性能时,除了选用合适的侧向加载模式,还应从正反向进行加载,并利用ETABS程序对一不规则结构进行了Pushover分析,全面评估了结构的抗震性能,得出了相关结论。     

Pushover分析的基本原理和设计方法

Pushover分析方法是一种将静力弹塑性分析与反应谱相结合、进行图解的计算方法;也是实现基于性能抗震设计的重要方法。本文阐述了Pushover分析的基本原理和方法,给出适合我国抗震规范、利用SAV2000程序进行Pushover分析的计算步骤和性能评价。可供某些结构在特定水平地震作用下进行结构弹塑性变形验算参考。     

偏心结构考虑扭转的三维Pushover分析

运用三维Pushover方法对偏心框架结构进行分析,通过与对称结构的屈服机制、能力曲线和层间位移的对比,得到其地震扭转反应特征.由于Pushover分析未考虑结构高阶振型的影响,对于偏心结构而言,其结果与时程分析结果偏差较大.在Fajfar提出的N2方法的基础上,考虑扭转振型对结构的影响,提出了Pushover分析结果的修正方案.在算例中,分别用N2方法和建议的方法对Pushover分析结果进行组合,结果表明在偏心率较大的情况下,建议的方法具有更好的精度.     

基于Park-Ang模型的框架结构地震损伤性能评估

借鉴Pushover分析和混凝土构件损伤评估的基本思想对结构进行性能评估.通过能力谱方法,得出罕遇地震作用下结构的层间位移,采用Park-Ang模型计算结构各层的损伤指标,并结合非线性静力分析的结构构件塑性铰的发展、分布情况对结构的性能水平进行评估.本文方法利用结构滞回耗能与结构最大位移的关系求解结构的滞回耗能,极大地...     

基于Pushover分析的群桩基础抗震性能分析方法

把桥梁群桩基础作为一个整体构件,基于Pushover分析,提出群桩基础的抗震性能分析方法,建立承台底荷载模型和非线性群桩基础结构模型(弹塑性桩身模型、非线性边界条件),并提出衡量群桩基础抗震性能的双指标(位移延性系数和抗力增大系数)。根据这一方法,选取一个实际的桥梁群桩基础作为背景建立群桩基础的非线性结构模型以及一系列的荷载工况,计算各种荷载水平对应的群桩基础推倒曲线,并采用本文建议的位移延性系数和抗力增大系数进行抗震性能评价。结果表明:承台底的轴力和弯矩水平虽然对群桩基础的屈服状态和极限状态对应的水平力和位移有显著影响,但对整体抗震性能指标影响很小;在各种荷载水平下,群桩基础的位移延性系数和抗力增大系数都较小。     

巨型钢框架-拉索支撑结构的三种抗震分析方法比较

针对新型巨型钢框架-拉索支撑结构体系的抗震性能,采用Pushover分析、振型分解反应谱分析及时程分析三种方法,分别研究典型巨型钢框架-拉索支撑结构在8度多遇地震作用下的底部剪力和层间位移角。结果表明,三种不同抗震分析方法得到的底部剪力和层间位移角最大值由小到大的顺序均为:Pushove分析、反应谱分析、时程分析。由于时程分析法能更好地反映巨型钢框架-拉索支撑结构顶部的地震作用响应,在评估其抗震性能时应作为其他两种方法的补充。     

青岛财富中心超限高层Pushover分析

青岛财富大厦是一座复杂的超限高层建筑.设计除利用SATWE程序及ETABS和ANSYS有限元分析程序进行弹性和弹塑性计算分析外,还对结构进行了静力弹塑性分析(Pushover Analysis).研究表明:静力弹塑性分析方法在超限高层结构设计中,由于受高振型的影响,虽然理论上会存在一定的误差,但是通过Pushover分析可以从宏观上发现结构在罕遇地震作用下的破坏机制,从而对可能存在的薄弱部位进行有针对性的加强,提高结构可靠度.     

桩-土-结构相互作用下的Pushover分析

利用SAP2000有限元软件,对考虑桩-土-结构相互作用的高层框架结构进行了Pushover分析。分析计算过程中建立了考虑桩-土-结构相互作用的有限元模型和文克尔梁模型。研究结果表明:考虑桩-土-结构相互作用的Pushover分析方法可以简便、有效地预测桩-土-结构体系的地震反应;文克尔梁模型更方便实际工程应用。