基于预设屈服模式的复杂结构抗震设计方法

当前我国规范抗震设计思路主要是基于规则结构，要求耗能构件在罕遇地震作用下均匀进入塑性，这对于存在明显薄弱部位的复杂结构并不适用。为此，提出了一种预设屈服模式的抗震性能化设计方法。给出了该方法的基本设计流程，通过整体结构动力弹塑性分析方法获得真实的结构构件刚度折减系数，可提高复杂建筑结构设防烈度地震、罕遇地震反应谱分析的准确度。对带薄弱层的复杂高层建筑结构进行算例分析表明，预设屈服模式方法可实现对复杂结构抗震设计由现有规范对不规则的控制转变为对破坏模式的控制，同时能够有效避免复杂结构在超烈度地震下因薄弱部位失效而提前丧失承载能力的隐患，使结构安全储备得到提升。     

地震区某学校教学楼消能减震加固研究

以汶川地震后重灾区一学校教学楼为研究对象,利用消能减震技术,对消能减震加固方案进行了设计,以提高其抗震安全性,使之满足建筑抗震设计规范的要求,为今后类似的建筑结构加固设计提供有益的参考。     

三角形钢板加劲阻尼减震装置设计方法研究

阐述三角形钢板加劲阻尼减震装置(TADAS)的基本力学性质、工作原理、相应的加劲阻尼结构和构件的基本设计流程及设计要点,并结合具体的工程实例,介绍三角形钢板加劲阻尼减震装置应用于高层钢框架支撑结构的减震设计方法和过程,对设计结果进行分析比较和总结。结果表明,三角形钢板加劲阻尼减震装置(TADAS)在结构中的合理设置,对有效提高整体结构系统等效阻尼比和结构系统耐震能力,耗散整体结构系统地震能和降低结构地震响应,起到显著的效果,可供同类结构减震设计参考。     

高层建筑结构抗震的优化设计研究

高层建筑结构抗震设计越来越受到国内外建筑行业的普遍重视,高层建筑工程不仅要满足人们日常的生活需求,还要注意提高质量,提高抗震能力。影响高层建筑结构抗震设计的关键问题包括场地选择、结构体系选择、结构的规则性等。高层建筑结构抗震的优化设计是经过大量经验总结而得来的,对提高高层建筑结构的抗震能力具有十分重要的指导作用。今后在实际工作中,需要根据工程建设的实际情况,采取相应的措施,提高高层建筑结构抗震设计的抗震能力。     

中小跨径桥梁抗震的概念设计与构造措施

为改善中小跨径桥梁的抗震性能,总结了青海玛多地震、汶川地震等震害,阐述了合理的抗震概念设计以及合适的构造措施,基于“多道设防,分级耗能”“一可三易(损伤部位及损伤程度可控、损伤部位或构件易检、损伤部位或构件易修、损坏部位或构件易换)”的桥梁抗震理念,提出将支座作为“保险丝式单元”的桥梁抗震概念设计。针对中小跨径简支梁桥易发生落梁震害,提出了适当增加盖梁宽度和横向设置双层挡块的抗震构造设计,建议在进行桥梁抗震设计和抗震评价时,统一抗震构造措施,不应再按照烈度(或基本地震动参数)划分桥梁抗震构造设计。从结构基本周期和频谱成分的角度,总结并分析了玛多地震中结构相似的相邻桥梁发生不同震害的原因。研究成果可为同类工程的抗震设计与评价提供参考。     

消能摇摆高位隔震结构体系的地震反应特性

双段消能摇摆结构体系是通过两段串联的摇摆结构,控制主体结构各楼层在地震作用下均匀变形,抑制薄弱层的产生,也降低了主体结构对于摇摆结构的刚度需求。在变形集中的摇摆结构底部布设位移型阻尼器,可进一步提高结构的抗震性能。但是该体系存在承载力较低、上段结构地震反应相对较大的不足。基于此,提出了消能摇摆高位隔震结构体系,即在双段消能摇摆结构体系的分段楼层位置增设劲性支撑,以抑制上段结构的摇摆运动,提高结构的刚度与承载力;同时,下段结构允许发生摇摆,发挥高位隔震层的作用。以消能摇摆高位隔震结构体系为研究对象,分析对比了其他三种结构体系：传统支撑框架结构体系、双段消能摇摆结构体系、不含位移型阻尼器的摇摆高位隔震结构体系。采用OpenSees软件建立了弹塑性有限元分析模型,对四种结构体系进行弹塑性抗震分析和增量动力时程分析。研究表明,消能摇摆高位隔震结构体系的刚度与承载力较高,地震反应较小,抗震性能与抗倒塌性能良好。在摇摆结构分段位置加设劲性支撑层,可以抑制上段结构在地震作用下的变形,并发挥下段摇摆结构的隔震作用。布设于分段位置与摇摆结构底部的阻尼器,可以充分消耗地震能量,提高结构体系的抗震性能。     

超高层建筑基于性能的组合消能减震结构设计及其应用

组合消能减震是在结构中组合应用速度型阻尼器和位移型阻尼器,地震作用下参与结构耗能,降低结构地震响应。基于性能的组合消能减震设计是从性能化设计理念出发,通过调整消能减震装置在结构中的布置位置和力学特性参数,在不同水准地震作用下分阶段发挥各阻尼器的作用,满足结构受力变形要求,提高结构抗震性能。以云南省昆明市一超高层建筑为工程背景,在结构中同时布置了速度型阻尼器和位移型阻尼器,研究了不同类型减震装置在结构中的较优布置位置,结果表明：本工程采用组合消能减震技术后,在多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下,各类减震装置均能充分参与结构耗能,相比传统抗震结构,其地震响应和构件损伤可得到更好的控制,整体结构能够满足预期抗震性能目标要求。     

山东省科技馆新馆结构设计与分析

山东省科技馆新馆为特大型科技展馆,属于特别不规则的超限高层建筑。通过方案比选,采用了"钢筋混凝土框架-屈曲约束支撑(BRB)"结构体系。通过设置BRB,既满足控制扭转需要,又使结构成为消能减震建筑,提高结构抗震性能。除基础、地下室和上部结构设计外,重点分析了BRB设置的原则、位置以及型号,并对其进行了优化设计。通过详细的抗震性能分析和构造设计,确保结构达到预定的抗震性能目标;并针对夹层的影响、BRB实际减震效果,做了专题研究论证。     

建筑抗震概念设计初探

阐述了建筑抗震概念设计的主要内容,指出在进行结构抗震设计时,应明确抗震设计的思想,灵活、恰当地运用抗震设计原则,合理地解决结构中的基本问题,做到注意总体布置大原则的同时做好关键部位的细节构造,以从根本上提高结构的抗震性能。     

基于性能的既有建筑防屈曲支撑抗震加固设计

对于抗震能力低、抗震构造措施普遍不满足现行规范的原非抗震设防区既有建筑,采用消能减震技术加固结构,通过性能化设计方法实现抗震加固目标,可以解决传统加固方法效率低、难以实施等难题。以原非抗震设防区某既有框架结构教学楼加固项目为例,介绍了采用耗能防屈曲支撑提高抗震性能的具体方法和既有建筑基于性能的抗震加固设计流程。结果表明:加固前结构单体中最大的扭转周期比达到了0.96,最大位移比为1.38, 加固后扭转周期比控制为0.84,最大位移比为1.20; 加固前结构小震下构件承载力基本满足要求,但扭转周期比和抗震构造措施不满足现行规范要求,大震下结构会发生严重破坏甚至倒塌; 加固后结构构件承载力能满足7度小震(多遇地震提高1度)要求,小震下防屈曲支撑调整结构抗扭刚度,减小扭转效应,大震下防屈曲支撑屈服耗能,显著提高了结构的抗大震性能; 当结构的抗震性能明显提高时,抗震构造措施要求可适当降低。     

钢框架结构基于整体优化策略的非线性抗震设计

针对现有抗震优化设计很少考虑结构非线性反应的缺点,提出了整体优化策略,并运用到钢框架结构造价最小的抗震优化设计中。以结构构件截面尺寸为设计变量,结构构件的总体积为目标函数,整体优化策略在以结构弹性强度和弹性变形为约束条件的基础上,增加弹塑性变形为约束条件,与我国抗震设计规范两阶段设计方法相对应,因此基于整体优化策略的优化设计结果可以作为最终的结构设计方案。整体优化策略不仅能够考虑结构的非线性反应,而且可以采用我国抗震规范的相关规定作为约束条件,适用于钢框架结构造价最小的抗震优化设计。     

基于鲁棒性的索穹顶结构截面优化设计

针对索穹顶结构缺乏有效的基于鲁棒性能的截面优化设计理论现状,基于H∞范数极小控制方法,利用非线性系统运动方程构建输入变量到输出响应的系统传递函数,通过引入L2性能准则并结合随机理论建立索穹顶结构非线性鲁棒性定量评价指标IR,在此基础上,利用MATLAB和ANSYS软件交互算法给出基于遗传算法的截面优化设计的具体步骤,并以内蒙古伊旗一实际肋环型索穹顶工程结构为分析对象,采用遗传算法开展基于结构鲁棒性的截面优化设计。研究表明,杆件截面变化对结构鲁棒性具有不同的敏感性,在保持质量不增加的前提下,通过增加对结构鲁棒性影响敏感构件的截面面积及减少对结构鲁棒性影响不敏感构件的截面面积,可有效提高结构鲁棒性,经优化后鲁棒性提高了39.2%,有效提升了结构抵抗产生不相称破坏的能力。     

复杂高层建筑抗震与消能减震研究进展

复杂高层建筑的震害在近来的历次地震中都有发生,其抗震分析和设计难度较大,提高其抗震性能是当前建筑抗震的难点之一。通过对近10年来国内在复杂高层建筑抗震方面的研究进行回顾和总结,重点介绍了组合剪力墙及筒体结构、钢管混凝土结构、结构模型振动台试验和三种消能减震方法。提出了采用新型高效的结构体系及高性能抗震部件或消能减震新技术改善复杂高层建筑抗震性能。这些研究工作与工程实践紧密结合,大部分研究成果已在实际工程中成功应用。图18参28     

采用铅黏弹性连梁阻尼器的框架-核心筒结构减震分析

针对高烈度区某高层框架-核心筒结构弹性层间位移角不满足规范要求,采用铅黏弹性连梁阻尼器进行消能减震设计。分别通过ETABS和PERFORM-3D软件对原结构和减震结构进行多遇地震下的弹性时程分析和罕遇地震下的弹塑性时程分析,对比结构减震前后的地震响应并分析阻尼器的耗能表现。结果表明,铅黏弹性连梁阻尼器用于框架-核心筒结构中可有效提高整体结构的抗震性能,并能减缓或避免主体结构构件的塑性破坏,发挥连梁第一道防线的作用,保护主体结构的安全。     

谈底框—抗震墙结构房屋抗震设计要点

针对底框—抗震墙结构房屋抗震整体性能差这一问题,重点从结构方案、结构抗震计算和结构构造等方面总结了该结构房屋抗震设计时的一些要点,指出虽然在结构设计中有一定局限性,但只要遵循其内在规律,就能使设计达到安全、合理的目的。     

抗震设计中一些具体问题的分析和讨论

根据多年建筑结构抗震设计实践和对抗震规范的理解,提出以下一些观点及设计建议:1)8度区层数少高度低的规则框架结构、框架抗震墙结构、抗震墙结构等建筑的抗震等级和抗震墙底部加强部位高度可以适当降低;2)少墙框架抗震墙结构设计时应同时考虑框架结构和框架剪力墙两种计算模型,框架-抗震墙结构计算模型的结构弹性层间位移角可仅满足规范对框架结构的限制要求,同时,框架抗震等级按纯框架结构确定;3)确定抗震墙厚度时,应综合运用规范规定的抗震墙构造最小高厚比限值和高层规程附录D稳定计算公式;4)抗震墙底部加强部位应该按不同的受力情况和墙肢剪跨比,设置不同的约束边缘构件,约束边缘构件长度宜根据相对受压区高度ξ确定更合理。     

底部框架抗震墙房屋抗震设计中几个问题的探讨

本文针对实际工程中底部框架抗震墙房屋抗震设计中存在的问题进行了分析 ,并结合《建筑抗震设计规范》GB5 0 0 11— 2 0 0 1对这些问题提出了原则性的意见。     

HyperStudy在框架结构抗震优化设计中的应用

以地震剪力为优化目标,以梁柱截面尺寸为优化参数,以轴压比、剪压比、周期比等结构设计规范控制指标作为约束条件,应用HyperStudy调用集成的建筑结构有限元分析软件SAP2000对框架结构进行抗震优化分析,计算表明该法可大大提高结构优化的效率和可操作性,可供设计人员在进行混凝土结构抗震优化设计中参考。     

多遇地震作用下高层钢结构支撑形式设计分析

支撑体系是钢框架结构的重要组成部分,尤其在高层结构中,支撑对提高侧向刚度作用显著。针对高层钢结构中普遍采用的几类支撑形式,分别对其进行多遇地震作用下的承载力极限状态和正常使用极限状态分析。采用的主要分析方法是有限元模型在天津波作用下的时程响应数值模拟,并对杆件应力、层间位移等重要控制变量进行对比分析。研究表明采用合适的支撑形式可有效地提高高层结构侧向刚度。在相同用钢量前提下,十字支撑和人字支撑的作用最为显著。     

大容量机组空冷系统抗震性能化设计研究

大容量机组空冷系统属电站生命线工程的重要组成部分,结构与设备的安全性直接影响电厂的正常生产。为了有效控制不同水准强度地震作用下结构及关键设备的破坏程度,在综合考虑结构及内部关键设备破坏造成的社会影响和经济损失等因素后,提出大容量机组空冷系统抗震性能化设计方法,明确相应的抗震性能目标和性能水准。空冷系统抗震性能化设计中通过合理的抗震构造措施,确保不同性能目标下结构的承载能力及延性需求,解决以生命安全为抗震设防唯一目标的单一抗震设防标准不够全面的设计弊端,从而减小震后经济损失。