基于能量抗震设计简介

基于能量抗震设计是以能量平衡为基础,通过结构的能量方程,分析地震能量输入、转化和耗散,从而控制能量转化途径。本文主要介绍了基于能量抗震设计中结构总输入能量、能量分配、阻尼耗能、滞回耗能的计算方法等。探讨了基于能量抗震设计方法存在的不足以及未来发展趋势。     

日本《基于能量抗震设计规程》介绍

本文介绍了日本《基于能量结构抗震设计规程》的主要内容,该规程推荐的基于能量结构抗震设计方法,综合考虑了结构的承载力、位移和累积耗能的影响,对结构抗震性能的评价更为合理。该规程中采用两阶段设计法,要求结构的耗能能力不小于各阶段相应的耗能需求。该规程的方法对我国基于能量抗震设计方法的研究具有重要借鉴意义。     

基于能量分析强震持时指标的选择

基于能量结构地震弹塑性分析过程中,地震记录的强震持时是影响结构能量需求的重要指标。利用拟合设计反应谱的人工地震记录、对实际记录进行调整后与设计谱相匹配的地震记录以及实际地震记录,对不同滞回模型和不同自振周期的弹塑性单自由度结构体系以及按现行规范设计的12层钢筋混凝土框架结构进行弹塑性时程分析。通过分析5种不同类型的强震持时指标与结构总输入能、滞回耗能、阻尼耗能以及构件耗能之间的相关性,得到了与结构能量响应相关性较高的强震持时指标。结果表明,一致持时指标与各能量项之间的相关性较高,因此,进行能量分析时可选择一致持时作为参考指标。     

基于能量抗震设计方法研究及其在钢支撑框架结构中的应用

介绍了作者近年来关于基于能量抗震设计方法的研究工作。首先,说明了基于能量抗震设计与传统抗震设计方法的关系,指出合理的结构损伤耗能机制控制是实现基于能量抗震设计前提,并据此提出了基于能量抗震设计的框架。随后,介绍了基于能量抗震设计用能量谱,包括单自由度（SDOF）体系总输入能量E _I谱、SDOF体系累积滞回耗能比E_H/E_I谱以及多自由度（MDOF）体系E _I,_MDOF谱与SDOF体系E _I谱的关系,并基于这些谱关系给出了MDOF体系的总累积滞回耗能E_H的确定方法。在此基础上,基于静力弹塑性分析方法给出了结构预期损伤部位累积滞回耗能E_H需求的确定方法,据此结合构件的承载力和变形需求,进行构件层次的基于能量抗震设计。最后,针对某钢支撑框架结构,介绍了所建议的基于能量抗震设计方法的应用。     

梁式桥抗震设计的地震能量反应谱分析

合理选取4类场地320条强震记录,研究地震动特性和恢复力模型动力参数对弹塑性SDOF体系的地震能量响应及其分配规律的影响,得到如下结论:1对于弹塑性SDOF体系,只要给出某一标准设防烈度的地震能量反应谱,其他设防烈度的能量反应谱可以根据PGA设防烈度与PGA标准烈度比值的平方调整得到;2可忽略屈服后刚度比对结构地震能量响应及其分配规律的影响;3阻尼比对地震总输入能的影响不大,但却对阻尼和滞回耗能有较大影响;4弹性和弹塑性SDOF体系的地震总输入能存在一定差别的,不能忽略结构延性对地震总输入能的影响;5低延性结构的延性能力的增加将会大幅提高其滞回耗能能力。在此基础上,采用非线性能量反应时程分析方法,建立适用于我国梁式桥抗震设计的地震总输入能谱、能量折减系数谱、滞回耗能谱和滞回耗能比谱,并为梁式桥基于能量的抗震设计提供以下建议:在采用能量方法对梁式桥进行抗震设计,因尽量使结构周期超过临界周期,以避免结构弹塑性地震输入总能量被放大;同时,还应控制梁式桥的延性不宜过大或过小。     

基础隔震结构的能量分析与设计

近几十年来,基础隔震技术逐渐被重视,得到了广泛的应用,并被纳入国家建筑抗震设计规范。通过建立有隔震和无隔震的6层框架结构的分析模型,对其分别输入2条典型的地震波进行地震能量反应分析,结果表明,隔震结构能较好地满足能量方程;最后以能量分析方法为基础,建立了基础隔震结构体系的能量设计方法。     

摩擦滞回耗能装置在抗震设计中的应用与研究

解释了滞回耗能的定义，介绍了墙体的摩擦耗能装置、支撑体系安装耗能装置以及耗能支柱，探讨了耗能装置的应用，指出滞回能量的消耗是抗震设计考虑的主要因素，滞回耗能装置是结构抗震的趋势。     

长周期结构弹塑性能量谱模型及其应用研究

选取44条远场地震波和20条近场大速度脉冲型地震波作为输入,对双线性单自由度系统进行非线性时程分析、总输入能量谱分析及滞回耗能谱分析。基于等延性准则建立了适用于长周期弹塑性结构的滞回耗能谱模型,模型由一个新的参数——特征滞回耗能系数来反映滞回耗能与总输入能量的比值、屈服力系数及位移延性系数之间的关系。基于能量谱模型及能量平衡原理提出了非弹性单自由度系统的位移预测方法。采用一个计算实例比较了所提出的平衡式与秋山宏能量平衡式、Leelataviwat能量平衡式的计算精度,验证了所提出的模型及方法的有效性。最后将提出的能量谱模型应用到某10层隔震结构算例中,结果表明分析过程简捷高效,且计算结果较为理想。     

基于能量原理的钢筋混凝土桥墩抗震安全系数

从能量的角度提出了桥墩抗震耗能能力安全系数的概念,通过合理给定位移和损伤控制条件并结合钢筋混凝土构件的损伤指标方程和结构地震反应的能量方程推导出了这一安全系数。最后用通用有限元软件对一实例钢筋混凝土桥墩抗震耗能能力安全系数进行了计算,验证了方法的可行性。研究结果表明:通过给定合理位移和损伤控制条件可以简便地求出桥墩的有效总耗能能力并可由此得到不同地震动输入情况下的桥墩耗能能力安全系数。对今后基于能量原理的抗震设计和评估方法的应用,具有一定的参考作用。     

支撑钢框架在罕遇地震下的滞回耗能分析

我国现行建筑抗震设计规范采用的小震弹性设计方法无法准确预估地震动循环效应中结构产生的累积损伤.基于能量的性态设计方法能同时考虑力、位移、强震持时等因素,可反映出结构的累积滞回耗能与往复塑性变形,是有发展前景的设计方法.结构滞回能需求预估是基于能量设计方法的核心内容.文章按照现行规范设计了 8个中心、偏心支撑钢框架结构算...     

宿迁水木清华三期消能减震结构设计

宿迁水木清华三期13#楼采用消能减震设计,减震采用成品粘滞阻尼墙,主要阐述了消能减震的结构设计,包括阻尼墙的选取与布置、相关构造及计算分析。采用消能减震技术后,不仅使结构小震作用下层间位移角明显减小,而且使结构在罕遇地震下的抗震性能得到显著提高。     

中洲中心二期结构抗震性能分析

中洲中心二期工程结构由相距120m的2个高86.5m的主塔楼和上下2个连廊组成,高空连廊跨度为120m,低空连廊跨度为90m。主塔楼采用带粘滞阻尼器的钢筋混凝土框架剪力墙结构,高空连廊采用带粘滞阻尼器的钢桁架结构,低空连廊采用纯钢桁架结构。该结构体形特殊、存在大跨度连体、刚度不连续等多项超限,结构的地震响应复杂。在小震和中震弹性分析基础上,采用基于纤维模型理论的PERFORM-3D软件对塔楼结构进行静力弹塑性分析,对整体结构进行大震作用下弹塑性时程分析。并参考美国基于性能抗震规程ASCE-41制定构件变形性能指标,对构件的变形响应进行评估。小震和中震作用下的结构弹性分析表明,结构与构件均满足我国现行抗震规范要求。静力弹塑性分析结果与整体结构大震弹性算得的基底剪力作对比,结果表明塔楼结构具有很好的抗侧性能。弹性分析以及弹塑性分析的计算结果对比表明分析结果合理,设置了粘滞阻尼器以后,构件非线性损伤减小,整体结构及构件满足既定的变形性能目标,     

Analytical models for the nonlinear seismic analysis of reinforced concrete structures

This paper discusses the analytical techniques for nonlinear dynamic analysis of reinforced concrete structures. The paper reviews the strain-rate effect, damping, and the hysteretic behaviour of structural members. Three classifications of analytical models of RC structures are reviewed, and their applications to the different types of structural systems discussed. The three groups are: (1), simple models; (2), line element models; (3), finite element models. A large portion of this paper discusses different hysteresis and analytical line element models of RC members and their application to structural systems.     

基于能量指标的高层钢结构动力弹塑性抗震能力研究

能量参数作为结构抗震性能的重要指标,因结构滞回耗能和损伤机理的复杂性而较少被研究或仅对SDOF系统进行能量反应分析;然而,真实的结构是多维空间体系,结构构件在空间上具有协同工作的特点,将低维条件下的研究成果推广到更高维的层次上有一定的局限性。针对该问题,基于能量分析方法,研究了1个3×6跨、18层、高55m的高层钢结构在多维地震荷载作用下的抗震性能。明确结构各种能量成分占总输入能的比例关系、结构的极限耗能能力、层间滞回耗能分布规律、结构的损伤(塑性铰)分布,并讨论了不同加速度峰值下瞬态滞回耗能、滞回耗能幅值谱和由能量分析获得的结构等效阻尼比等诸多参数。基于能量指标的分析方法较好地反映地震荷载作用下结构的抗震性能。     

基础隔震结构直接基于位移设计的一体化抗震设计方法

为更加合理地进行基础隔震结构的抗震设计,以使用铅芯橡胶隔震支座(LRB)的基础隔震结构作为研究对象,提出了基础隔震结构直接基于位移设计(DDBD)的一体化抗震设计方法.对于给定地震水准下预先设定的性能目标(即LRB隔震系统最大水平变形和上部结构最大层间位移角),通过所提出的一体化抗震设计方法可以确定LRB隔震系统的力学...     

基于ANSYS约束屈曲支撑框架结构分析

传统的耗能支撑框架结构具有较好的经济性,但是,在中震和强震时,支撑会发生受压屈曲。利用ANSYS模拟约束屈曲支撑框架在地震作用下的结构响应,采用理想弹塑性模型模拟屈曲约束支撑的滞回性能,分别在中震烈度和大震烈度下,对一般框架结构和约束屈曲支撑框架结构进行非线性时程分析,得到结构响应。分析结果表明,约束屈曲支撑结构减震效果良好。     

一种剪切型铅阻尼器及其在某火电厂房中的应用

首先介绍了一种新型剪切型铅阻尼器,该剪切型铅阻尼器构造简单、制作成本低,性能试验表明,该阻尼器能够提供与常规剪切型铅阻尼器相近的滞回曲线。然后介绍了该剪切型铅阻尼器在某火电厂房减震控制中的应用,在小震作用下,阻尼器能够为结构提供2%附加阻尼比,非线性时程分析对此进行了验证,在大震作用下,通过Pushover分析表明,安装阻尼器后的结构具有很好的抗震性能,在震后可继续使用。     

长富金茂大厦结构设计及抗震性能研究

长富金茂大厦结构主体高度295m,为组合框架-核心筒-伸臂结构。用ETABS和SATWE软件进行结构弹性分析,计算结果吻合较好,各项指标满足规范要求。此外还进行了结构的弹性时程分析,将其结果和反应谱结果中的较大值用于结构设计。风洞试验表明主楼顶层加速度峰值满足人体舒适度要求,同时验算了施工过程中的结构安全性。采用ABAQUS对结构进行大震弹塑性时程反应分析及抗震性能评价,最后介绍了采取的抗震措施。     

阻尼计算方法对轻钢增层结构地震反应的影响

钢结构与砖混或混凝土结构阻尼比不同,轻钢增层结构呈非比例阻尼特征.结合具体工程实例,研究了常数阻尼、Rayleigh阻尼和振型应变能阻尼这3种阻尼计算方法对轻钢增层结构地震反应的影响,分析结果可作为轻钢加层结构抗震设计的参考.