Stochastic dynamic response of masonry minarets subjected to random blast and earthquake‐induced ground motions

This paper presents the stochastic seismic response analysis of masonry minarets subjected to random underground blast and earthquake‐induced ground motions by using a three‐dimensional finite element model. The random blast and earthquake‐induced ground motions are represented by the power spectral density function and applied to each support point of the three‐dimensional finite element model of the masonry minaret system. This research conducted a parametric study to estimate the effects of the blast‐induced ground motion on the stochastic response of the minaret. Therefore, the analyses were carried out for the different values of the charge weight and the distance from the charge centre. In addition, in order to investigate the effect of earthquake‐induced ground motion on the stochastic response of the masonry minaret, three different soil conditions—soft, medium and firm soils—are considered in the analyses. Finally, it is noted that underground blast and earthquake effects cause the stochastic behaviour of minaret to change considerably. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

鲁甸6.5级地震建筑典型震害现象分析

2014年8月3日云南鲁甸6.5级地震震级不高,但极震区地震烈度达到9度,震害严重。震害调查表明,极震区龙头山镇建筑震害差异巨大,地形、地基土不同和断裂影响可能是造成建筑震害差异的主要原因。龙头山镇建有不同时期的各类建筑,其中严格按规范设计建造的房屋,绝大多数未倒塌,但也暴露出一些较普遍的问题,如:砌体结构和框架结构普遍出现底层严重破坏甚至倒塌;框架结构"强柱弱梁"机制普遍未能实现等。抗震措施不到位的老旧建筑和农村自建房则多数倒塌。通过对多层砌体、框架和简易民居典型震害的分析,总结经验教训,提出有关建议。     

Comparison of earthquake behavior of reinforced concrete minarets using fiber‐reinforced polymer composite

This paper presents the comparison of the earthquake behavior of reinforced concrete (RC) minarets using fiber‐reinforced polymer (FRP) composite. A Turkish‐style RC minaret with two balconies of a mosque located in Trabzon, Turkey, was selected as an application. A 3D finite element model of the minaret was created using ansys finite element program to determine the earthquake behavior. The earthquake behavior of the minaret was investigated using the 1992 Erzincan earthquake ground motion record. Also, the cylindrical body of the minaret (below the first balcony, between two balconies and above the second balcony) was wrapped by four layers of FRP, and earthquake behavior was determined. Total thickness of the FRP was selected as 6.0 mm. At the end of the study, earthquake responses of the RC minaret such as displacements and maximum–minimum principal stresses before and after using FRP composite were compared with each other. It was seen from the earthquake analyses that using FRP is very effective on the earthquake responses of the minaret. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

南京地铁双层车站抗震分析

采用土-结构相互原理对南京市典型双层地铁车站进行了水平地震作用下的有限元动力时程分析。结果表明,地震作用下结构的构件节点与中柱处应力最大,结构峰值变形反应与自由场峰值变形反应之间特性基本相似并近似存在简单的线性关系。讨论地震作用下土-地下结构体系动力响应的特点和影响因素,提出了一些地下结构抗震设计的参考建议。     

长周期地震动下软土地基的偏心基础隔震结构振动台试验研究

远场长周期地震动使基础隔震结构地震响应强烈,且软土地基-结构相互作用（SSI效应）使隔震结构地震响应更大,而偏心基础隔震结构在双向水平地震作用下将发生扭转效应,极易导致隔震层位移增加。为研究远场长周期地震动下软土地基SSI效应对偏心基础隔震结构地震响应规律及减震效果的影响,对高宽比为3的4层荷载偏心钢结构缩尺模型进行刚性、软土地基上的双向振动台试验。结果表明:软土地基上结构采用隔震技术后,周期延长比低于刚性地基结构体系,使减震效果下降;SSI效应在一定程度上会降低结构层间扭转响应,但在隔震层会出现较大扭转角;与普通地震动相比,远场长周期地震动下SSI效应对隔震结构响应影响程度更大,隔震层位移可能超限,总体减震效果较差。建议为保证软土地基上基础隔震结构的安全,应考虑SSI效应后进行结构设计,且远场长周期地震动的不利影响不可忽视。     

Shaking table test of eccentric base-isolated structure on soft soil foundation under long-period ground motion

远场长周期地震动使基础隔震结构地震响应强烈，且软土地基-结构相互作用（SSI效应）使隔震结构地震响应更大，而偏心基础隔震结构在双向水平地震作用下将发生扭转效应，极易导致隔震层位移增加。为研究远场长周期地震动下软土地基SSI效应对偏心基础隔震结构地震响应规律及减震效果的影响，对高宽比为3的4层荷载偏心钢结构缩尺模型进行刚性、软土地基上的双向振动台试验。结果表明:软土地基上结构采用隔震技术后，周期延长比低于刚性地基结构体系，使减震效果下降；SSI效应在一定程度上会降低结构层间扭转响应，但在隔震层会出现较大扭转角；与普通地震动相比，远场长周期地震动下SSI效应对隔震结构响应影响程度更大，隔震层位移可能超限，总体减震效果较差。建议为保证软土地基上基础隔震结构的安全，应考虑SSI效应后进行结构设计，且远场长周期地震动的不利影响不可忽视。     

林甸县农村砌体房屋抗震性能调查与分析

为了提高农村地区砌体房屋的抗震性能,进而提高农村地区抵御地震灾害的能力,通过对林甸县农村地区砌体房屋抗震性能的现场调查和典型房屋有限元分析,总结了该地区砌体结构房屋普遍存在的问题。结果表明:大多数房屋缺少抗震构造措施,容易造成局部破坏,其中山尖墙与屋盖之间的连接和纵横墙之间的连接以及墙角处是抗震的薄弱部位;提出的改善抗震性能的措施为农村砌体房屋建设提供了参考。     

强震作用下混凝土砌块配筋砌体结构破坏形态研究

通过对6层适量注芯混凝土小型空心砌块配筋砌体结构模型进行地震模拟振动台试验,分析模型结构的位移反应、最大层间位移角及裂缝发生、发展规律等,研究其在7度构造措施条件下的结构破坏形态、屈服机制。试验结果表明:配筋砌体模型结构在地震动下的整体变形仍以剪切变形为主;圈梁、构造柱以及水平拉结筋构成的约束体系作用非常明显,结构在中强地震作用下抗疲劳破坏能力较强,完全能够满足抗震规范规定的在7度区"大震不倒"的要求;结构在罕遇地震作用下也具有相当的抗震能力,且层数和房屋高度都可适当提高。结构在严重破坏时,形成以门洞"连梁"为塑性铰且类似于框架结构的"强柱弱梁"型总体屈服机制。作构件细部设计时,应充分考虑压、剪、弯的共同作用,确保构件的强度和延性,避免结构形成层间屈服机制和发生局部破坏。     

两层预制板砖砌体结构房屋模型双向拟动力试验研究

对一栋缩尺为1∶2的两层单开间预制板砖砌体结构房屋模型进行不同强度地震作用下的双向拟动力试验和非线性地震响应分析,研究该结构在地震作用下的破坏机制、变形、滞回特性及耗能能力等。结果表明：构造柱与圈梁的存在,使得预制板砌体结构具有较好的延性,地震破坏主要集中在底层,即使墙体严重开裂,也不至于整体结构垮塌;双向地震作用下一个方向的承载力与刚度退化会加剧另一个方向承载力与刚度的退化,从而导致砌体结构整体抗震能力的下降;滞回曲线由弓形最后发展到反S形,具有明显的捏缩和滑移效应;建立的砌体结构非线性空间有限元模型,能够反映预制板砌体结构的弹塑性地震响应,计算结果与实测结果基本吻合;两层砌体结构房屋能够满足设计规范的抗震要求。     

某砖石古塔-地基相互作用系统地震反应分析

为了研究在考虑土与结构作用时砖石古塔的地震反应规律,为砖石古塔的抗震加固提供参考,以西安兴教寺玄奘塔为研究对象,通过附加人工边界,建立玄奘塔与地基相互作用系统的数值计算模型,同时输入三向地震波,对相互作用系统进行时程分析。计算结构的位移和应力反应,并与不考虑相互作用时的计算结果进行比较。结果表明,结构的水平剪应力、竖向剪应力及竖向正应力在塔体中部最大,层间位移值在塔体中部及顶部均较大,且最大值分布于中间楼层。由计算结果可知,中间楼层和顶层均为砖石古塔的抗震危险截面。     

无筋砌体结构多层住宅振动台试验与抗震性能评估

目前,我国城镇大量砌体结构老旧多层住宅面临抗震加固、功能提升等需求。为研究该类结构的抗震性能,进行一个5层无筋砌体结构模型的模拟地震振动台试验,测试分析了7度多遇地震、设防地震、罕遇地震作用下的裂缝损伤发展状况以及楼层加速度、位移、自振频率、阻尼等变化规律。同时,进行非线性有限元分析,并用基于抗震鉴定标准、基于承载能力、基于位移和延性等不同方法,评估了试验模型对应原型结构的抗震性能。结果表明：试验模型纵向在7度多遇地震、设防地震、罕遇地震作用下分别处于完好、轻微破坏和局部倒塌状态,不满足GB 50023—2009《建筑抗震鉴定标准》中对7度区A类建筑的抗震性能目标要求;罕遇地震作用下无筋砌体结构多发生薄弱层屈服破坏,整体结构延性很差,保证抗震墙面积率或楼层屈服强度系数是实现无筋砌体结构在罕遇地震作用下抗震性能目标的主要技术措施;采用基于位移的抗震性能评估方法可以客观地反映无筋砌体结构抗震性能随高宽比增大而降低的规律。     

近场强震作用下上海地区百米高层建筑地震动反应分析

首先,依据汶川地震中不同震中距基岩地震波记录,选取假设上海近场发生M8.0级强震时的基岩地震波.然后,对上海某百米高层建筑场地进行深覆盖土层地震反应分析,获得该场地在近场强震时的地表波.最后,以此百米高层建筑为例,分析该结构在此地表波作用下的地震动反应特点,从而评估近场强震对上海高层建筑的影响.分析结果表明:结构在双向地震动作用下的反应与单向地震动作用下的反应有明显不同.其中,地震动垂直分量对结构顶层节点竖向反应放大作用显著;地震动水平分量对结构顶层节点三个方向反应都有放大效应;地震动水平分量对结构层间位移角起决定性作用;地震动水平分量对结构底层角柱内力的影响大于地震动垂直分量对其的影响.     

SH波作用下粘弹性半空间场地土地震反应分析

本文考虑稳态简谐SH波激励下的谐和振动和场地土的材料阻尼,建立弹性动力反平面应变模型,采用一维粘弹性波动理论进行土层地震反应分析,得出基岩运动输入下半空间上覆粘弹性场地土体系的解析解.利用此解来分析SH波激励下粘弹性场地土动力效应,讨论不同场地土的动力特性参数对粘弹性场地土动力效应的影响.土-结构物动力相互作用和材料阻尼对场地土地震反应有很明显的影响,这为工程中的地震场地效应评价、震害分析和结构抗震设计都提供一定的参考依据.     

Seismic behavior of piled raft with ground improvement supporting a base-isolated building on soft ground in Tokyo

The static and seismic behavior of a piled raft foundation, supporting a 12-story base-isolated building in Tokyo, is investigated by monitoring the soil–foundation–structure system. Since the building is located on loose silty sand, underlain by soft cohesive soil, a piled raft with grid-form deep cement mixing walls was employed to cope with the liquefiable sand as well as to improve the bearing capacity of the raft foundation. To confirm the validity of the foundation design, field measurements were carried out on the ground settlements, the pile loads, the contact pressure and the pore-water pressure beneath the raft from the beginning of the construction to 43 months after the end of the construction.On March 11, 2011, 30 months after the end of the construction, the 2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake struck the building site. The seismic response of the ground and the foundation–structure system was successfully recorded during the earthquake, and a peak horizontal ground acceleration of 1.75 m/s² was observed at the site of the building. Based on static and dynamic measurement results, it was found that there was little change in the foundation settlement and the load sharing between the raft and the piles before and after the earthquake. It was also found that the horizontal accelerations of the superstructure were reduced to approximately 30% of those of the ground near the ground surface by the input losses due to the kinematic soil–foundation interaction in addition to the base isolation system.Consequently, the piled raft with grid-form deep cement mixing walls was found to be quite stable in the soft ground during and after the earthquake.     

地震作用下土钉支护边坡动力分析

应用动力弹塑性有限元方法,研究了双向地震激励下土钉支护边坡动力响应。考虑土体与支护结构相互作用及其协同工作建立三维有限元模型。给出了地震波和阻尼的选取方法。应用了非线性静动力性能的弹塑性模型模拟土体;采用了可以描述土钉在进入塑性阶段强化性质的双线形弹塑性模型模拟土钉;土与结构的相互作用由接触单元模拟。研究内容包括边坡竖向地震响应、水平地震响应,土钉的地震响应,土压力地震响应。结果表明土钉支护边坡延性大,有很好的抗震性能;地震作用后各层土钉轴力都增大;边坡在地震作用下产生永久位移;地震作用下土压力峰值形状与地震作用前的土压力形状相似。这些结论对土钉支护边坡的抗震设计与动力分析有较高的参考价值。     

地震动主方向研究及其对结构动力反应的影响

文章对地震动方向性及对结构反应的影响进行研究。将任意一个台站获取的地震动记录中的水平地震动E-W和N-S方向进行θ=0°～90°的坐标变换，得到的任意一组θ′角度下的x′、y′方向新的加速度时程都与原时程在各个时间点的加速度峰值不同，绘制水平两向沿各个角度θ变化的三维地震动时程图和三维反应谱图。从中定义地震动时程主方向θtmax和地震动反应谱主方向θspmax。为验证不同地震动方向对结构的影响，该文以在芦山地震中造成严重破坏的芦山中学体育馆为对象，建立芦山中学体育馆三维空间模型。采用芦山地震中距离芦山中学的体育馆较近的几个台站获取的地震动时程，分别将各个台站的原始地震动时程按照θ=0°～90°进行坐标变换，分别输入该结构，从而得到该结构沿各个角度θ输入时的不同的破坏形态，得到地震动方向性对结构有较大的影响的结果。     

近断层向前方向性地震动作用下RC框架结构易损性研究#br#

向前方向性效应是近断层地震动的重要特征之一，使得在垂直于断层方向上表现出明显的速度脉冲分量，引起结构的严重破坏。为考察该类特殊地震动作用下RC框架结构的损伤程度，基于传统的增量动力分析方法，建立考虑材料不确定性和输入地震动不确定性的结构-地震动样本，对一个12层框架结构进行地震易损性研究。利用易损性分析结果计算出结构的破坏状态概率，结合群体结构震害评估中的震害指数经验值，得到多遇地震、设防地震和罕遇地震的易损性指数。研究结果表明：近断层向前方向性地震动作用下，依据我国抗震规范设计的RC框架结构能够满足小震不坏、中震可修、大震不倒的抗震设防目标。尤其在大震作用下，结构仍处于中等破坏水平，表明结构在发生倒塌之前具备充分的富裕度。     

基于性能的多层砌体结构地震易损性分析

为评估不同年代多层砖房的抗震性能,根据构造柱设置情况将多层砌体结构分为5个抗震措施类别,以静力非线性方法为基础,并利用层间位移角作为衡量不同破坏状态的量化指标,提出基于性能的多层砌体结构地震易损性分析方法.为考虑地震动的随机性和结构的随机性,采用蒙特卡洛法生成200万个结构-地震动随机样本并对其进行分析,建立多层砌体结...     

宿迁市府苑小区综合楼隔震分析

宿迁市府苑小区综合楼位于 8度区 ,设计基本地震加速度值为 0 3 0 g ,为 6层底部框架砌体结构 ,平面呈三折线形。工程采用基础隔震技术进行结构设计 ,隔震层由橡胶隔震支座、滑移支座、粘滞消能器组成。对隔震体系空间模型的时程分析表明 :采用基础隔震措施可显著降低上部结构的地震作用 ;设置粘滞消能器能较好地解决降低上部结构的地震作用和限制隔震层位移之间的矛盾 ,有效地消除结构的扭转效应     

底部框架抗震墙砖房1/2比例模型拟动力试验研究

对底部两层框架抗震墙上部四层砖房 １／２比例模型进行了拟动力地震反应试验;研究了地震作用下这种结构的动力反应和破坏机理;分析了试验模型的水平承载力和破坏状态;最后对这种结构的抗震性能进行了评价。