强震下人字形中心支撑钢框架滞回能需求层间分布

考虑远、近场地震动特性,采用非线性动力分析方法,对3个不同层数人字形中心支撑钢框架结构滞回能需求的层间分布规律进行了研究。分析了远、近场罕遇地震下各结构层间滞回耗能分布规律及支撑耗能与其它构件耗能的比例,框架中各构件耗能的比例;提出了远、近场地震下结构滞回能层间分布系数计算公式。为中心支撑钢框架基于能量的抗震设计方法研究提供了依据。     

强震下K型偏心支撑钢框架滞回能需求层间分布

选用10条远场和10条近场地震波对K型偏心支撑钢框架进行了非线性动力时程分析,探索了远场与近场地震下结构滞回能层间分布规律.研究表明,K型偏心支撑钢框架的主要耗能区域分布在耗能梁段;近场地震对结构滞回能需求及滞回能层间分布有较大影响,对各构件耗散的滞回能占总滞回耗能的比值也有很大影响.根据非线性时程分析结果,提出了K型偏心支撑钢框架滞回能层间分布系数的简化计算公式.     

强震下抗弯钢框架滞回能层间分布影响因素

输入15条远场地震波对3个不同层数的抗弯钢框架算例进行了非线性动力时程分析,研究了地震动特性和结构动力特性对滞回能层间分布的影响.结果表明,地震动加速度峰值对滞回能层间分布影响较大,地震动频谱特性、持时及结构动力特性对滞回能层间分布影响较小.     

基于台湾集集地震的结构滞回耗能影响分析

基于能量概念进行结构的地震反应分析能更清楚地揭示结构在地震动下的破坏机制,而滞回耗能被认为是最具工程意义的能量指标,是衡量结构塑性累积损伤的重要参数.利用具有极高研究价值的1999年集集地震记录到的大量地震动研究了抗震结构滞回耗能的特性,讨论了结构自振周期、阻尼比、场地条件、结构的恢复力模型等因素对抗震结构滞回耗能的影响规律,结果表明:场地条件、抗震结构的延性水平、周期、阻尼均是影响抗震结构滞回耗能的重要因素,而结构恢复力模型对滞回耗能的影响则可以忽略.     

框架结构滞回耗能在结构层间分配的计算分析

为了解多自由度体系的地震破坏机理，将基于能量的抗震设计方法运用到多自由度体系结构抗震设计中，对多自由度体系的滞回耗能沿结构层间分配的规律进行了分析，探讨了结构的滞回耗能在结构层间的分配规律及其影响因素．计算表明，滞回耗能在总输入能中的百分比受结构阻尼比的影响较大，当结构阻尼比ζ=0．02时，EH／E1一般在70％～80％；当ζ=0．05时，EH／E1在50％左右；当ζ=0．10时，EH／E1大致为30％．滞回耗能在结构层间为下大上小的梯形分布规律，薄弱层易在底部形成．     

地震动特性对抗震结构滞回耗能的影响

以单自由度体系为例,研究了地震动特性对抗震结构的滞回耗能以及滞回耗能在地震动总输入能中所占比例的影响,为结构抗震的能量分析方法提供简化计算的依据。     

地铁车站结构的地震能量反应

将地基土-地铁车站结构体系视为平面应变问题,采用Davidenkov动力本构模型和动塑性损伤模型,分别模拟土体和车站结构混凝土的动力特性,研究了中远场地震动和近断层地震动作用下地铁车站结构的能量反应特征.结果表明,地铁车站结构的阻尼耗能和滞回耗能随地震动作用时间单调增加,输入地震动特性对地铁车站结构的能量反应特征有显著影响;中柱的滞回耗能分布沿结构层间自下向上依次减少;侧墙的滞回耗能主要分布在顶层和底层;梁板的滞回耗能分布较为均匀,但顶板的耗能相对较多;中柱的滞回能量耗散最为集中,在地铁车站结构的抗震设计中应加强中柱的抗震措施.     

抗震结构能量设计方法中阻尼耗能的研究

基于能量原理,在非线性动力时程分析的基础上,对抗震结构地震总输入能Ei(t)中的阻尼耗能Ed(t)进行了分析研究,重点探讨了不同阻尼比、不同滞回模型、地震波频谱和加速度峰值对阻尼耗能的影响.计算分析表明,阻尼比ξ对阻尼耗能影响最显著,Ed/Ei值和Ed/Eh值随阻尼比ξ而增加,当ξ=0.20时,阻尼耗能占到总耗能的80%左右.阻尼耗能可以有效地减小滞回耗能,增加阻尼比是减少结构累积损伤破坏,提高结构抗震性能的有效途径.     

强震下人字形中心支撑钢框架滞回能需求层间分布影响因素

考虑不同地震动参数和结构参数,采用非线性动力分析方法,对3个不同层数的人字形中心支撑钢框架结构滞回能需求的层间分布规律进行了研究.分析了加速度峰值、地震波持时、结构阻尼比、切线模量、楼层数、支撑长细比等对结构层间滞回能需求的影响;为中心支撑钢框架基于能量的抗震设计方法研究提供了依据.     

单层楼阁式木架动力与耗能性能试验研究

中国传统楼阁式木构由柱基层、柱架层、铺作层和屋架层组成,地震作用下各结构层间出现的非线性响应表明了楼阁式木构是一个高度非线性的结构体系,其中蕴含了丰富的减隔震机理,而整体楼阁式木架的抗震机理复杂且各结构层协调工作机制、动力及耗能性能尚未被完全揭示。为了探究楼阁式木架的动力及耗能性能,基于先前研究内容对1/16缩尺的观音阁单层木架简化模型进行了振动台试验。将三条地震波缩尺并调整地震动峰值加速度（PGA）后输入,分析木架在单向地震激励下的动力响应。试验结果表明,当输入地震动加速度较小时,三条地震波作用下木架响应都较小,当输入地震动加速度较大时,三条地震波作用下木架均会出现柱摇摆、柱脚滑移和柱脚提离等结构响应;木架层间位移角主要由柱架层提供,且随着PGA增大,铺作层层间位移占比减小,柱架层层间位移占比增大。基于试件位移响应和加速度响应,进而分析木架表现出的滞回特性,结果表明在柱摇摆前滞回曲线呈现较大初始刚度,在柱摇摆后滞回曲线呈现二阶刚度,在柱脚提离后滞回曲线呈现负刚度;同时对不同地震激励下的木架累积耗能及耗能占比进行了分析,结果表明,随PGA增大,柱脚摩擦滑移耗能占比越大,且PGA越大,柱架层摇摆耗能占比越大,铺作层耗能占比越小。     

强震下抗弯钢框架滞回能层间分布

以远场、近场地震记录各15条作为输入,对3个不同层数的抗弯钢框架算例进行了非线性动力时程分析,得出了远场、近场地震作用下结构滞回能及层间分布。对比分析了结构在远场地震与近场地震作用下层间滞回能分布规律及层间位移响应的差别,提出了远场、近场地震作用下抗弯钢框架滞回能层间分布系数的简化计算公式。     

消能减震框架结构减震控制

针对高层消能减震框架结构的减震控制问题,根据工程经验以及不同的抗震思想,提出了顺序添加控制、最大层间位移控制和滞回耗能控制三种减震控制方法,并运用PERFORM-3D有限元软件对各种减震控制效应进行了弹塑性能量响应分析.结果表明,三种减震控制方法均可有效地将地震响应缩减到一定的范围内,实现了结构的震动控制;滞回耗能控制方法优于最大层间位移控制方法,而最大层间位移控制方法又优于顺序添加法;在结构横向及纵向空间较为复杂的情况下,采取滞回耗能控制方法更为科学合理.     

地铁地下车站结构的地震反应特性研究

通过Davidenkov动力本构模型模拟土体、动塑性损伤模型模拟混凝土的动力特性,建立土-地铁地下车站相互作用的二维有限元分析模型,研究地铁车站结构的地震损伤演化规律和能量反应特性,结果表明:地震动特性对地铁车站结构的能量反应特征有明显影响,地铁车站结构的阻尼耗能和滞回耗能逐步增加;通过滞回耗能密度衡量各构件滞回能量耗散的集中效应,发现中柱的滞回能量最为集中,说明地震动作用下中柱的动力反应最大;通过对地铁车站结构的地震损伤过程研究,发现局部和整体损伤指数时程变化规律一致,在变形累积效应下表现出递增特性.     

地震动特性对单自由度系统地震能量响应的影响

合理地选取了4类场地320条强震记录,基于SDOF体系的地震能量方程,利用弹塑性动力分析程序,研究了地震动特性对SDOF体系的地震能量响应及其分配规律的影响,结果表明,SDOF体系的地震总输入能、滞回耗能、阻尼耗能都随着震级的增大而增大,阻尼耗能是中长周期结构在小震作用下消耗地震能量的主要方式,而滞回耗能则是结构在大震作用下消耗地震能量的主要方式;随着场地土质的变软,各类地震能量响应都呈递增趋势,它们的增幅也随着场地土质的变软而加剧;只要以某一设防烈度为标准,并给出相应的能量反应谱,则其它设防烈度的能量反应谱就可以根据PGA设防烈度与PGA标准烈度比值的平方调整得到.     

大型火电厂纵向消能支撑框架结构1/8比例模型拟静力试验研究

对一6层7跨的大型火电厂主厂房纵向消能支撑框架体系1/8比例模型进行了拟静力地震反应试验,较详细介绍了模型的设计过程,介绍了水平加载和竖向加载情况及测试内容和方法,研究和比较了地震作用下三种情况的破坏过程、塑性铰出现的顺序及滞回性能,计算了耗能系数.试验结果表明,消能支撑框架体系具有较好的抗震性能,耗能系数达到5.25,耗能效果优于普通框架.试验分析还表明,消能支撑框架模型结构的破坏主要集中在底层,即底层是模型结构的薄弱层.故建议在今后的研究和应用中,应对结构的刚度分布和消能支撑的性能分布进行优化,以使结构的塑性发展比较均衡,抗震性能更为优越.最后对这种模型结构的抗震性能进行了评价,并提出了设计建议.     

基于形状记忆合金的自复位摩擦耗能支撑滞回性能

针对基于形状记忆合金(SMA)的自复位摩擦耗能支撑,提出了简化分析模型,研究了其在往复荷载作用下的滞回性能.首先通过理论推导,得出了往复荷载作用下自复位摩擦耗能支撑的力-位移曲线,提出了简化的滞回模型,然后通过参数分析研究了各参数对其滞回性能的影响.结果表明:自复位摩擦耗能支撑在卸载后存在一定的残余位移,其大小仅与阻尼器元件摩擦力及SMA元件奥氏体弹性刚度有关;自复位摩擦耗能支撑的滞回性能可采用修正的FS(Flag-shaped)模型来描述;SMA元件屈服力及耗能参数对自复位摩擦耗能支撑的滞回性能影响较大,奥氏体弹性刚度及屈服后刚度系数影响较小;增加阻尼器元件的摩擦力,可显著增强自复位摩擦耗能支撑的耗能能力,但会产生残余位移.     

方钢管混凝土框架加固后的滞回性能试验与理论研究

通过对经过加固后的一榀三层两跨方钢管混凝土框架拟静力试验,分析了低周反复水平荷载作用下加固后的框架的延性性能、强度与刚度的退化以及抗震耗能能力,给出了框架各层位移随反复荷载变化的滞回曲线,并根据顶层滞回曲线进一步得出了框架顶层骨架曲线及相应的恢复力模型.并与原结构各项力学性质相比较,得出加固后的框架的滞回性能、延性指标、耗能能力、强度与刚度退化及抗震能力与原结构的差异.通过观察加固后的框架的延性和耗能能力,得到具体的实验数据以便在实际工程中得到应用.     

单斜式中心支撑钢框架滞回能层间分布

选取10条近场地震波和10条远场地震波,采用非线性时程分析方法研究了单斜式中心支撑钢框架在罕遇近场、远场地震作用下滞回能及层问分布;对近场、远场罕遇地震下的滞回能层问分布进行了对比分析;提出了简化的滞回能层间分布系数计算公式,为中心支撑钢框架基于能量的抗震设计方法研究提供了技术储备。     

结构地震总输入能量的分配

综合考虑各种因素，讨论了地震作用下结构总输入能量在滞回耗能和阻尼耗能之间的分配规律及各种因素对分配规律的影响。所得结果对抗震设计的能量法以及抗震破坏准则研究中能量的分析和计算提供一定的依据，理论上有一定的参考价值。     

应用于榫卯节点加固的扇形黏弹性阻尼器有限元分析

为提升传统木结构建筑的抗震能力,研发一种用于榫卯节点加固的扇形黏弹性阻尼器。先介绍了2种形制不同的阻尼器(SX-1和SX-2)的构造,并对其工作机制进行分析,利用ABAQUS进行数值模拟,通过对比分析2种扇形阻尼器在反复荷载下的滞回曲线饱满程度、耗能系数及等效黏滞阻尼比,研究阻尼器的变形性能和耗能特性。结果表明：阻尼器构造合理,滞回面积、耗能系数及等效阻尼比均随幅值的增加而增大;位移加载幅值较小时,SX-1和SX-2试件的耗能系数及等效阻尼比的数值均较小;SX-2形制的扇形黏弹性阻尼器滞回曲线更饱满,耗能能力强,具有较大的变形能力;SX-2形制的黏弹性橡胶阻尼器的耗能系数及等效阻尼比相较于SX-1阻尼器均得到提高,SX-2阻尼器耗能能力得到加强,能够更加有效地提高传统穿斗木构架的抗震能力。