BRBFs的抗震性能分析

应用ANSYS软件对屈曲约束支撑钢框架(BRBFs)和普通支撑钢框架的抗震性能进行有限元数值模拟,分析了两种结构在基本烈度地震作用下和罕遇地震作用下的层位移、顶层加速度及层间相对位移等结构响应,结果表明,在小震作用下两种结构抗震性能均表现良好,但在罕遇地震作用下普通支撑钢框架由于支撑的平面外失稳,导致整个结构刚度退化,而屈曲约束支撑钢框架则能更加有效地控制结构的侧移,降低结构的地震响应。     

考虑SSI效应的特高压输电塔风振响应分析

在地震作用下考虑土-结相互作用(SSI)效应对输电塔结构影响的研究已经比较成熟,而在风荷载作用下考虑SSI效应对输电塔结构影响的研究还相对较少。以一座特高压直流线路直线塔为例,建立了输电塔-基础-地基的完整数值模型,分析了风荷载作用下不同阻尼比和刚度的地基土对上部输电塔结构响应的影响。结果表明,地基土阻尼比较小时,考虑SSI效应后上部结构的响应增大;地基土阻尼比越大,上部结构加速度风振响应越小,而上部结构位移响应基本没有变化;地基土刚度越小,上部结构的加速度和位移响应越大。总体来说,SSI效应对输电塔结构不利。     

不同埋深比对钢圆筒防波堤结构抗震稳定性影响研究

以位于高地震烈度区的某实际港口防护用的大直径薄壁钢圆筒-筒内改良土防波堤结构为研究对象,基于有限元数值模拟与室内振动台试验,探讨钢圆筒不同入土深度对该结构抗震稳定性的影响规律,得到在不同峰值加速度的地震波作用下,不同钢圆筒埋深比结构的位移与加速度时程反应曲线、地震作用前后地基土体的剪应力分布曲线。研究结果表明:钢圆筒埋深比、地震动峰值加速度、地基土压力是显著影响防波堤结构动力稳定性的重要参数,并且三者具有紧密的关联性。随着钢圆筒埋深比的增大,其地震位移响应与加速度响应呈现相反的变化趋势,并且地震前后的地基土压力变化幅度也相差较远。基于实际钢圆筒防波堤工程的场地条件与抗震等级,为保证钢圆筒防波堤结构的正常使用状态,提出了钢圆筒埋深比的合理取值范围。     

Study on influence of different buried depth of steel cylindrical breakwater on seismic stability of structure

以位于高地震烈度区的某实际港口防护用的大直径薄壁钢圆筒-筒内改良土防波堤结构为研究对象,基于有限元数值模拟与室内振动台试验,探讨钢圆筒不同入土深度对该结构抗震稳定性的影响规律,得到在不同峰值加速度的地震波作用下,不同钢圆筒埋深比结构的位移与加速度时程反应曲线、地震作用前后地基土体的剪应力分布曲线。研究结果表明：钢圆筒埋深比、地震动峰值加速度、地基土压力是显著影响防波堤结构动力稳定性的重要参数,并且三者具有紧密的关联性。随着钢圆筒埋深比的增大,其地震位移响应与加速度响应呈现相反的变化趋势,并且地震前后的地基土压力变化幅度也相差较远。基于实际钢圆筒防波堤工程的场地条件与抗震等级,为保证钢圆筒防波堤结构的正常使用状态,提出了钢圆筒埋深比的合理取值范围。     

全装配式RC楼盖建筑结构振动台试验研究

为研究分布式连接全装配RC楼盖(DCPCD)建筑结构动力特性与地震响应，设计制作了采用DCPCD的4层2开间单跨框架-剪力墙结构1/4缩尺模型，并通过不同水准地震作用下的振动台试验，研究了结构的破坏形态、加速度与位移响应、楼盖平面内变形规律与楼盖平面内刚性特征等。结果表明：在加载过程中，全装配式RC楼盖表现出良好的工作性能，能较好地协同各榀抗侧力结构共同受力；结构整体呈现出典型的框架-剪力墙结构的出铰顺序和破坏形态；结构的自振频率随地震水准峰值加速度的增大而减小，阻尼比随地震水准峰值加速度的增大而增大；在弹性阶段结构一阶振型以整体侧移为主，伴随着一定的楼盖平面内变形；随着地震水准峰值加速度的增大，在加载后期楼盖的平面内变形愈加明显，且结构出现了一定的扭转反应，结构累积损伤已较为严重，各抗侧力构件水平振动同步性逐步降低；模型结构中的DCPCD存在不满足国内外标准中刚性楼盖界定的现象，建议应用中考虑楼盖的平面内变形对结构动力特性与地震响应的影响。     

CFT框架-RC剪力墙结构基于一致倒塌风险的抗震设计研究

我国CFT框架-RC剪力墙结构通常按照双重抗侧力体系进行设计。与一般RC框架相比,在相同竖向承载力条件下的截面尺寸和抗弯刚度较小,按双重抗侧力体系设计将影响结构的经济性能和建筑功能。因此,文章根据我国规范设计了典型的CFT框架-RC剪力墙双重抗侧力体系结构模型,采用一致倒塌风险的抗震设计方法中对单重抗侧力体系设计的要求,设计了相应的CFT框架-RC剪力墙单重抗侧力体系结构模型,并对比分析了单重和双重抗侧力体系在不同水准地震作用下的结构响应和罕遇地震结构倒塌概率和抗地震倒塌安全储备。结果表明,与双重抗侧力体系相比,单重抗侧力体系结构的地震响应和大震倒塌概率相近,均满足“大震不倒”抗震要求,而单重抗侧力体系的结构抗地震倒塌安全储备较大,且用钢量较少。     

无柱大跨变截面地铁车站地震响应分析

以南宁某无柱大跨变截面地铁车站为工程背景,设计制作了合理相似比下的现浇无柱变截面地铁车站考虑土-结相互作用的振动台试验模型,选用El Centro地震波、Taft地震波和南宁人工地震波等,进行了多种工况下的模拟地震振动台试验,研究了考虑土-结相互作用时无柱大跨变截面地铁车站的抗震性能和抗震薄弱部位,总结了其地震响应的主要特点和一般规律。同时,还采用MIDAS/GTS有限元分析软件,建立了振动台试验模型的有限元分析模型,进行了考虑土-结相互作用时无柱大跨变截面地铁车站在多种地震响应下的有限元分析,探讨了这类结构在地震响应下的内力分布规律和地震响应特点,并与试验结果进行了对比。研究结果表明,不同加速度峰值地震波作用下,结构模型的加速度响应随着地震作用峰值加速度的增加而增大,且结构模型的应力响应随着地震作用强度的增大而增大。当同一加速度峰值地震波作用时,结构模型加速度响应为顶板大于中板大于底板,结构模型侧墙的相对位移响应随着结构模型高度的增大而增大。振动台试验中,结构模型裂缝主要集中在中板变截面和底板变截面与侧墙连接处,说明此处在地震作用时易发生震害,设计时应予以着重考虑。     

钢框架-筏基结构与土相互作用试验研究

介绍了室内土槽中1∶4钢框架模型的低频激振试验,利用激振器输出地震波激振钢框架模型,拾振器测量楼层加速度和位移响应,通过频谱分析测得模型的基频和自振周期,求得减震系数。采用SAP 2000对刚性地基上模型输入与试验相同的地震波,计算出模型的基频、自振周期、顶层加速度峰值和顶层位移峰值,并与试验值进行对比。结果表明,考虑土-结构相互作用后,结构的自振周期均有所延长,刚度相同、楼层质量大的模型周期延长比较大,顶层位移峰值增大,加速度峰值减小。绘制出位移放大系数和加速度折减系数随结构刚度的变化曲线,对位移放大系数和加速度折减系数随结构 (k/m)的变化规律进行拟合,得到可供工程抗震设计参考的拟合曲线。     

地震作用下损伤RC框架抗竖向倒塌分析

为了研究存在损伤支撑构件的钢筋混凝土框架结构在地震作用下的竖向连续倒塌性能,从美国太平洋地震工程研究中心(PEER)数据库中选取了3条远场地震波、4条近场地震波以及1条人工地震波作为地震输入,利用等效轴力变化模拟损伤柱失效过程,基于OpenSees有限元分析平台,采用时程分析法对中柱在地震作用下逐渐失效的平面框架结构的抗竖向倒塌性能进行了分析。结果表明:在8度罕遇地震(加速度峰值为0.4g,g为重力加速度)作用下,损伤柱快速失效,在相同的失效时间下,竖向加速度峰值与地震波总能量竖向分量能显著增加结构竖向响应,从而加大结构的竖向倒塌风险; 相对于不考虑地震作用时,考虑地震作用的中柱竖向位移峰值和中柱相邻梁端受拉钢筋应变峰值都明显增大; 随着中柱失效时间的增大,动力效应的影响逐渐减弱,地震作用对剩余结构的影响逐渐减小。     

钢-混凝土竖向混合框架结构抗震性能试验研究

以已有的12层标准钢筋混凝土框架模拟地震振动台试验为基础,设计并制作一个12层钢－混凝土竖向混合框架（上部4层钢框架,下部8层混凝土框架）模型,并对其进行模拟地震振动台试验,通过对加速度和位移响应的测试分析,实现对竖向混合框架结构抗震性能的评价。试验结果表明：按现行规范设计的 钢－混凝土竖向混合框架结构能够满足抗震设防要求;抗侧刚度沿竖向突变将引起上部钢框架与下部混凝土框架相交节点转角增大,由此引起上部钢框架刚体变形明显,相交节点的转动也引起相应梁端转角增大,相应位置弯曲破坏严重;当场地的特征周期与上部钢框架的基本周期一致时,上部钢框架的加速度响应将达到极值,若此时结构的抗侧刚度沿竖向突变,则上部钢框架的位移响应也将严重放大。与标准钢筋混凝土框架结构相比,钢－混凝土竖向混合框架结构的钢结构楼层位移响应和加速度响应均不同程度大于标准钢筋混凝土框架结构相应楼层,而下部混凝土结构楼层的响应则相差不大。     

Development of a nonlinear conical spring bracing system for framed structures subjected to dynamic load

In this study, a nonlinear conical spring bracing (NCSB) system that can be applied as a lateral resistance component in framed structures was developed to mitigate the vibration effects of earthquake and wind. The NCSB device consists of two solid telescopic conical springs attached to steel wire ropes. The application of NCSB in framed structures, particularly moment-resisting steel frame (MRSF), improves the seismic behavior of the frame because of the variable action of the NCSB device. NCSB stiffness is not considerable in the low to medium vibration range compared with structural stiffness. Therefore, the inherent ductility of MRSF is unaffected because of the addition of the NCSB device to the frame. However, with its large displacement value, NCSB stiffness increases and prevents excessive displacement in structures. A mathematical model of the NCSB device that considers the effect of cable stiffness is developed and implemented in program code. Furthermore, the seismic behavior of eight types of NCSB applications in frames subjected to different earthquake accelerations is evaluated in terms of displacement, velocity, and acceleration, as well as compared with bare and brace frames. Results reveal the reduction influences of the NCSB device on framed structures. The best geometric configuration for the NCSB system is also determined by using the proposed numerical analysis.     

The effect of foundation flexibility and structural strength on response reduction factor of RC frame structures

Current force‐based design procedure adopted by most seismic design codes allows the seismic design of building structures to be based on static or dynamic analyses of elastic models of the structure using elastic design spectra. The codes anticipate that structures will undergo inelastic deformations under strong seismic events; therefore, such inelastic behaviour is usually incorporated into the design by dividing the elastic spectra by a factor, R, which reduces the spectrum from its original elastic demand level to a design level. The most important factors determining response reduction factors are the structural ductility and overstrength capacity. For a structure supporting on flexible foundation, as Soil Structure Interaction (SSI) extends the elastic period and increases damping of the structure‐foundation elastic system, the structural ductility could also be affected by frequency‐dependent foundation‐soil compliances. For inelastic systems supporting on flexible foundations, the inelastic spectra ordinates are greater than for elastic systems when presented in terms of flexible‐base structure's period. This implies that the reduction factors, which are currently not affected by the SSI effect, could be altered; therefore, the objective of this research is to evaluate the significance of foundation flexibility on force reduction factors of RC frame structures. In this research, by developing some generic RC frame models supporting on flexible foundations, effects of stiffness and strength of the structure on force reduction factors are evaluated for different relative stiffnesses between the structure and the supporting soil. Using a set of artificial earthquake records, repeated linear and nonlinear analyses were performed by gradually increasing the intensity of acceleration time histories to a level, where first yielding of steel in linear analysis and a level in which collapse of the structure in nonlinear analysis are observed. The difference between inelastic and elastic resistance in terms of displacement ductility factors has been quantified. The results indicated that the foundation flexibility could significantly change the response reduction factors of the system and neglecting this phenomenon may lead to erroneous conclusions in the prediction of seismic performance of flexibly supported RC frame structures. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

支盘桩–土–高层建筑结构振动台试验的研究

 设计和实施支盘桩–土–高层建筑结构动力相互作用体系的振动台试验,再现框架结构和桩基的震害现象。通过振动台试验,研究相互作用体系的地震响应、支盘桩对结构体系的阻抗作用和单、双跨框架结构抗震性能的差异,对该体系的试验现象、基频、阻尼比、振型、位移反应和上部结构顶层加速度反应进行了计算和分析。结果表明：相互作用对结构的动力特性和地震反应均有较大的影响,支盘桩具有较好的抗压、抗拔和抗扭曲作用;相同工况时上海人工波激励下的结构最大位移反应比El Centro波大,说明结构的破坏除与震级有关外,还与地震波的波形有关;双跨框架结构的抗震性能明显好于单跨,并与汶川地震中很多单跨教学楼倒塌的现象一致。研究结果对抗震设计和防灾减灾具有重要的研究意义。     

高耸型钢钢筋混凝土筒体结构抗震性能振动台试验研究

为了研究高耸型钢钢筋混凝土结构抗震性能,以实际高宽比13.33的高耸型钢钢筋混凝土筒体结构为试验研究对象,提出了考虑重力完全相似模型设计方法及实现策略,设计并制作了 1∶20的试验模型,对其进行自由衰减试验及不同地震波激励下的振动台试验,获得了高耸型钢钢筋混凝土外筒体结构的阻尼比,研究了不同幅值不同地震波激励下其加速度...     

上覆土竖向惯性力对浅埋地下框架结构地震损伤#br# 反应影响离心机振动台模型试验研究

已有研究表明不同轴压比下中柱侧向变形能力是影响浅埋框架地铁车站结构抗震性能的关键因素。为了研究由竖向地震作用引起的柱轴压比增高对浅埋地下框架结构的地震损伤反应的影响,采取在结构上覆土中掺入钢砂的方式体现上覆土的竖向惯性力作用,开展地下结构地震破坏离心机振动台模型试验研究。试验结果表明：结构上覆土体掺钢砂的方式对土-结构体系的动力特性、地震作用下地下结构顶、底板水平相对位移反应影响不大;增加上覆土竖向惯性力较大地改变了围岩土体与地下结构的接触压力分布形式,进而改变结构各构件的内力状态,使得框架结构中的关键竖向承力柱的轴压比升高;增加上覆土竖向惯性力导致地下结构框架受力及中柱轴压比增高的后果使得地下框架结构更易发生地震破坏。     

Shaking table tests on braced reinforced concrete frame structure across the earth fissure under earthquake

A series of shaking table tests on a scaled model were conducted to investigate the effect of steel braces on reinforced concrete frame structure across earth fissure under earthquake. In the test, a 1/15 scaled model structure taking into account soil–structure interaction was designed on the basis of similarity theorem. Seismic response data, including acceleration responses, displacement responses, shear force distributions, and strain amplitudes of column reinforcement were obtained and analyzed by comparing the results of unbraced and braced structure. Results show that with the peak ground acceleration of input motions increased, maximum of inter‐story drifts, shear forces, and strain amplitudes increased, whereas the acceleration amplification factors decreased. Steel braces could obviously reduce the seismic response of the structure, indicating that this retrofit method is an effective control measure for structures across the earth fissure under earthquake. These results are significant for studying the effect of earth fissure on seismic responses of structures.     

土-结构相互作用对地震反应的影响

利用集总参数法建立了土-结构相互作用模型，分析了该模型下土结构相互作用对地震性能的影响，通过对单自由度体系地震反应数值的计算，对结构位移、速度和加速度进行了分析比较，同时得出了相互作用体系在不同的地面运动加速度作用下，质点的最大绝对加速度和最大水平地震作用力都较不考虑土结构作用时的地震反应数值有所折减。     

某摩擦摆隔震框架结构地震反应分析

介绍摩擦摆隔震支座的基本原理,采用可考虑动轴力和双方向耦合的FP模型建立摩擦摆隔震框架结构,分别用ETABS、SAP2000和MIDAS三个软件对摩擦摆隔震框架结构及其对应的非隔震框架结构进行模态分析、反应谱分析以及动力时程分析。结果表明:安装摩擦摆隔震支座能有效地控制位移、加速度和基底剪力等地震反应,削减构件内力;相比于多遇地震,罕遇地震下支座耗能性能得到更充分的发挥、结构响应降幅明显,减震效果更为理想。