建筑结构抗震分析的改进反应谱法

目前各国抗震设计规范推荐采用反应谱法进行结构抗震分析。传统反应谱法需要采用地震动白噪声假定和峰值因子一致性假定,对于大规模复杂建筑结构地震响应的计算结果造成较大影响。为了摒弃上述2个计算假定,采用直接迭代法获取与规范反应谱完全等价的地震动功率谱,并计算获得振型相关系数曲面和振型峰值因子曲线。在此基础上,利用结构响应峰值的精确CQC组合公式,提出一种改进反应谱法,以获取具有明确超越概率信息的地震响应峰值。针对某复杂高层建筑结构进行抗震分析,全面剖析了传统反应谱法中地震动白噪声假定和峰值因子一致性假定的影响规律,并验证了改进反应谱法与随机振动方法具有同样的计算精度。改进反应谱法所需用到的振型相关系数和振型峰值因子可以由规范反应谱完全确定,具有良好的工程应用前景。     

高振型对主厂房框架柱地震作用的影响

采用振型分解反应谱法,计算8°区水平双向地震作用下少墙型钢混凝土火电厂主厂房框架结构体系框架中柱的地震作用效应,考察结构的振型质量参与系数,确定应该考虑的合理振型数目.为充分考虑高振型的影响,选取不同振型数目组合进行计算比较,计算剪力和弯矩增大系数,然后对不同场地类别对剪力增大系数的影响进行分析.     

考虑扭转耦联的大底盘非对称多塔楼建筑振动分析的振型数选取

结合工程计算实例 ,指出非对称高层建筑存在着平移和扭转振动 ,应采用CQC法进行振型组合。大底盘上非对称多塔楼在振动中存在相对独立性 ,当塔楼之间的刚度和质量分布相差较大时 ,振型与对称多塔楼结构存在着显著差别 ,对每栋塔楼均应选取足够的振型数 ,并提出了一种选取适当振型数的判定方法。     

空间网格结构振型分解反应谱分析合理振型数研究

以钢管桁架、平板网架、双层球面网壳及双层柱面网壳等常用空间网格结构为研究对象,采用振型分解反应谱法进行地震反应分析,分别按《空间网格结构技术规程》及振型质量参与系数累积达到90%确定参与组合的振型数量,通过对所得网格结构杆件动应力相对误差的比较,确定采用振型分解反应谱法进行空间网格结构地震反应分析时所需参与组合的合理振型数量.     

巨型钢框架结构地震响应分析

应用振型分解反应谱法对巨型钢框架结构的抗震性能作了深入的研究。引入动轴力系数作为结构的抗震性能指标 ,综合比较了地震维数、参与组合的振型数、结构刚度、模态合并方法等设计参数对结构地震响应的影响 ,并探讨了增强结构抗震能力的设计方法 ,对实际工程有较高的参考价值     

底部整体裙房上部多塔结构地震反应分析

多塔结构是一种新的结构形式。本文着重对双塔结构的平面地震反应和扭转耦连反应作了分析,给出了地震反应计算的一般方法。通过对结构的计算分析,建议平面反应问题取前4～6个振型进行SRSS法组合,扭转耦连反应取前12～18个振型进行CQC法组合。文中分析了双塔结构的自振特性以及地震作用下结构的受力特性,可供作这类结构抗震设计的参考。     

高层建筑结构地震反应的三维分析

在三维静力分析的基础上,本文对高层建筑空间结构进行了动力特性分析,并推导了在一般情况下反应谱方法的有关公式。本文还通过对不同类型的结构用不同振型数目进行各振型的地震反应组合,比较了SRSS和CQC两种组合法,并提出了有关建议。     

跨度800m凯威特型巨型网格结构在8度多遇地震作用下受力性能分析

以跨度800m凯威特型巨型网格结构为研究对象,对其在多遇地震作用下的受力性能进行研究。基于位移权重系数和内力权重系数,对瑞利阻尼系数计算方法进行了修正。采用时程分析法对跨度800m的凯威特型巨型网格结构进行了8度多遇地震作用下结构反应的计算,对其位移和内力反应进行了分析。结果表明：结构最大位移和最大内力的放大系数在1.1~1.2之间;通过对比振型截断法和振型过滤法,发现由振型过滤法确定的组合振型,可使多维反应谱法的计算结果精度更高且计算速度更快,应用多维反应谱法对结构进行计算,并与时程法的结果进行对比,由两种方法计算得到的内力及位移反应平均误差在10%左右,且反应包络线趋势一致。     

隔震结构振型分解反应谱计算方法研究

隔震结构采用分离式计算方法进行结构设计,由于使用统一的减震系数,部分楼层剪力调整偏大。采用振型分解反应谱法,将隔震层和上部结构作为整体结构进行分析可有效解决这一问题。然而隔震层的阻尼与上部结构显著不同,隔震结构是一个不同阻尼的组合体。采用振型分解反应谱法进行结构整体分析时,计算隔震结构的振型阻尼比,是计算地震作用的关键。采用能量法,推导出隔震结构振型阻尼比的计算公式,并对其进行简化。结合GB 50011-2010《建筑结构抗震规范》反应谱,给出了适用于隔震结构整体模型的振型分解反应谱地震作用计算方法。对一栋16层隔震框架结构地震作用分析表明,按振型分解反应谱法计算得到的结构基底剪力与时程分析的结果基本相符。     

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。     

工程结构中的阻尼与复振型地震响应的完全平方组合

对工程结构中阻尼矩阵的简化处理途径做了简要评述 ,指出目前常用的比例阻尼理论对于小阻尼结构是适用的。但是随着机械阻尼器在结构工程中的广泛应用 ,结构的阻尼矩阵不再满足可以按照相应无阻尼结构振型解耦的条件 ,此时的振型是由实部和虚部组成的复数形式。由于缺乏基于反应谱的复振型地震反应叠加分析方法 ,也是为了简单起见 ,在抗震设计规范中建议采用强迫解耦的近似分析方法。文中对强迫解耦方法的基本概念和适用性进行了探讨 ,指出在一般情况下这一方法是可以接受的 ,但是对于过阻尼和其它特殊情况 ,误差也是比较大的。为了避免这样的误差 ,可以采用文中推荐的基于复振型的完全平方组合 (CCQC)方法。与目前常用的CQC法相比 ,文中建议的CCQC法是按照同样的假定在复振型条件下推导出来的近似分析方法 ,完全避免了复数运算 ,表达方式也一样简单实用 ,因此很适合在实际工程和抗震设计规范中应用。此外文中还讨论和介绍了在比例阻尼和非比例阻尼条件下如何将CQC和CCQC方法加以推广应用于多维地震输入的情况     

预张力钢结构屋盖的抗震反应方法研究

分别采用振型分解反应谱法和时程分析法,考虑结构的几何非线性和预应力效应,计入阻尼比和前50阶振型的贡献,以郑州国际会展中心展厅钢屋盖为例计算了预张力钢结构屋盖在水平地震作用以及竖向地震作用下的动力反应。结果表明:抗震分析必须计算竖向地震作用;振型分解反应谱法能够反映出结构的地震响应规律;有必要对大跨空间结构进行时程分析;桅杆是主要受力构件。分析结果为抗震设计提供了参考依据,可以进一步了解和掌握此类新型结构。     

复振型叠加方法合理振型数量的确定

针对适用于非经典阻尼体系的复振型叠加方法,基于理论推导,得到了评价振型贡献程度的复振型质量参与系数,并给出了两种等效的表达形式,可作为评估非经典阻尼系统所需振型数量的一种方法。同时,根据复振型退化为实振型的条件(即实部与虚部成比例关系),论证了实、复振型质量参与系数法的统一性。实、复振型质量参与系数基于相同的原理和假定,具有相同的物理意义,易于工程设计人员掌握和使用。采用典型的减隔震系统数值算例和安装黏滞阻尼器的9层钢结构Benchmark模型对复振型质量参与系数方法进行了验证,结果表明该方法能够有效估计所需振型数量。但是由于实、复振型质量参与系数法是基于基底剪力推导而得到,当用于评估加速度响应所需振型时,其数量往往偏小。     

大跨度空间结构抗震分析的非平稳随机振动时域显式法

大跨度空间结构自振频率高度密集,振型耦联作用明显,采用传统振型分解反应谱法计算结构地震响应时,存在振型组合数量大、组合方式不尽合理等问题。采用真正意义的随机振动方法计算大型复杂结构地震响应的需求越来越迫切。时域显式法基于动力响应显式表达式进行随机振动分析,具有良好的计算精度和计算效率,为大型复杂结构的随机振动分析提供了一条有效途径。以时域显式法为基础,在通用有限元软件平台上实现了大跨度空间结构在非平稳地震作用下的随机响应分析。以广州亚运会自行车馆抗震分析为工程应用实例,验证了时域显式法在大跨度空间结构抗震分析中的高效性;同时,计算结果还表明,相对于时域显式法的结果,传统反应谱法的计算结果偏于保守。     

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。     

规则结构抗震性能评估的改进能力谱方法

通常结构抗震性能评估的能力谱方法只能考虑结构的第一振型,不能考虑高振型对结构反应的影响,因而得到的结果具有一定的误差。通过引入等效振型和等效振型参与系数,建立一种可以考虑高振型影响的等效单自由度体系,利用结构抗震性能评估的能力谱方法对结构进行抗震性能评估。这种方法可以避免对结构进行复杂的非线性动力时程分析,而且能够得到比动力时程分析更多的结构抗震信息。实例分析表明,在结构的弹性反应阶段高振型对结构位移反应的影响并不显著,但是在非弹性反应阶段,高振型对结构位移反应有较大的影响;通常能力谱方法得到的评估结果比结构的实际反应要小,偏向于不安全的一面,建议的方法能够得到比较合理的结果。     

雕塑类大型复杂组合结构抗震性能研究

泉州郑成功雕塑为复杂组合空间结构,其动力性能复杂.本文对其抗震性能进行详细研究,包括:结构自振特性分析、反应谱分析、时程分析、非一致激励分析等.研究结果表明,郑成功雕塑结构振型复杂,以水平振型为主,高阶振型间存在耦合效应.扭转耦连效应在复杂异形结构中比较重要,进行地震作用的反应谱分析时,建议采用CQC算法,并应考虑双向地震波输入和高阶振型影响.对于复杂组合空间结构,时程分析与反应谱分析结果的差异分布具有不确定性,在结构采用反应谱法设计完成后,应进行时程分析校核.郑成功雕塑的抗震性能良好,非一致激励影响可以忽略.本文研究方法和结果可对同类大型复杂组合结构的抗震性能研究提供参考.     

单塔悬索—刚构—连续梁组合桥抗震性能分析

以乌鲁木齐市乌鲁木齐北一路桥为研究对象。根据该桥的结构特点,采用两阶段分析法的思路,建立了桥梁空间有限元分析模型,分析了该桥的动力性能;采用反应谱分析法、时程分析法计算了桥梁结构在设计反应谱、3条典型地震波作用下的地震响应,较为全面地分析了该桥的抗震性能。计算结果表明:该桥整体刚度较大,桥梁振动以顺桥向振动形式为主;2号主墩墩底截面受力最为不利,为全桥抗震设计的控制截面;塔柱在地震作用下塔底面外内力响应、塔顶面外位移响应较大,在设计时要引起足够重视。     

基于Ritz-POD的谐波激励法及其在大跨悬挑屋盖风致响应分析中的应用

大跨度复杂悬挑屋盖结构存在模态频率密集和模态耦合明显等特征,传统频域完全二次型组合(CQC)法和时域方法均不同程度存在计算效率低下和内存需求巨大的问题而不适用于此类结构的风致响应计算.谐波激励法(HEM)和基于Ritz-POD的CQC(RPCQC)方法的提出实现了精度和CQC法一致的快速计算,这使得复杂大跨度屋盖结构风...