摩擦力的双向相互作用对滑移位移的影响分析

通过动力时程分析,考虑了滑移隔震结构在双向地面运动作用下摩擦力的相互作用对滑移位移的影响,研究了重要参数变化情况下的摩擦力双向相互作用效应.研究表明,摩擦力的相互作用对隔震层滑移位移的影响较大,而对上部结构加速度的响应影响相对较小.所以,如果忽略摩擦力的双向相互作用效应,将导致低估隔震层滑移位移和高估上部结构的加速度.     

圆环滚动时摩擦力的分析

滚动是实际中常见的一种运动形式,物体在滚动时摩擦力的分析是一个难点。以圆环为例,分析圆环在被看作刚体和变形体两种力学模型时在不同情况下的摩擦力,当圆环作为刚体受力和力偶同时作用在水平面上纯滚动时,用平面运动微分方程对摩擦力进行推导判定,该方法同样可适用于在斜面上滚动的物体。     

双调制非平稳地震波作用下巨子型有控结构动力响应分析

巨子型有控结构体系是超高层建筑结构体系中一个新的分支.文章将地震地面运动作为随机过程,结合双调制函数生成人工地震波,对巨子型有控结构进行双调制非平稳地震波作用下的响应分析,并与普通巨型框架结构在相同地震波输入情况下的动力响应进行了对比.结果表明,巨子型有控结构在双调制非平稳地震作用下的层间位移角均满足抗震规范中层间位移...     

基础滑移隔震体系滑移位移谱研究

采用Matlab/Simulink分析了纯摩擦滑移隔震体系在地震作用下的动力响应,建立了滑移隔震结构的多自由度计算模型,并分别对比了滑移隔震体系的等代单自由度刚体模型、双自由度模型与多自由度模型的滑移位移谱、滑移量时程分析曲线.计算结果表明,双自由度模型与多自由度模型的动力响应比较接近;隔震层的最大滑移量只与摩擦系数和输入的地震波有关,而与结构的整体质量无关;当隔震层的摩擦系数小于0.1时,单自由度刚体模型的和多自由度体系的滑移位移谱拟合较好,从而验证了等代刚体结构确定的滑移位移谱模拟实际滑移隔震结构的合理性和可行性,为滑移隔震体系的推广建立了基础.     

浅埋单层三跨地下结构在竖向地震作用下的动力响应

采用结构动力学方法,通过求解地下结构顶板的动力响应得到了单层三跨地下结构中柱在竖向地震分量作用下的动力响应.地下结构首先被看作是刚体,利用与地基的相互作用得到地下结构在竖向地震分量作用下的动力响应.其次,由于地下结构的对称性,取一半进行简化分析,侧墙对于顶板的约束用抗弯弹簧代替.再次,根据边界条件将之前的刚体动力响应作为输入,可以求得顶板的剪力.最后,通过之前求得的顶板剪力进而求得中柱的受力情况.结果表明,竖向地震分量对中柱的作用是显著的,甚至会对地下结构中柱产生严重的破坏.     

地震作用下结构弹塑性位移反应规律的研究

通过对单自由度体系在不同类型地面运动作用下的弹塑性位移反应特性的研究,总结了结构在地震作用下的位移反应规律,为考虑塑性累积疲劳损伤的结构地震破坏准则的研究提供依据。     

软土-桩-结构动力相互作用振动台模型试验研究

目的 分析探讨软土-桩-结构动力相互作用的机理．方法 通过软土-桩-结构相互作用体系和刚性地基上建筑结构两个振动台模型试验，研究了相互作用对结构的动力特性和地震反应的影响．结果 通过振动台试验得到了软土-桩-结构相互作用体系和刚性地基上结构体系的自振周期、阻尼比、加速度反应和位移反应曲线等．结论 结果表明，软土-桩-结构动力相互作用对结构的动力特性和地震反应有较大的影响：建筑结构自振频率减小，阻尼增大：在地震作用下，考虑相互作用的结构加速度、位移较基础固定的结构大．     

加层减震砌体结构动力时程分析

对于砌体结构提出具体的加层减震措施.由于在该程序中无现成的单元来模拟隔震层,根据程序特点和研究问题的本质,用组合单元和约束条件来模拟隔震层.隔震层采用双线性库仑摩擦阻尼恢复力模型和粘滞阻尼恢复力模型.用程序针对一栋4层砌体结构直接加层进行了动力时程分析.得出在地震作用下该房屋直接加层各层的最大位移和加速度.得出各层的位移和加速度动力时程曲线.对该房屋加层减震进行了动力时程分析.得出在地震作用下加层减震结构各层的最大位移和加速度.得出加层减震结构各层的位移和加速度动力时程曲线.最后,对计算结果进行了分析,得出一些有意义的结果和结论.     

基础提离,滑移对结构动力反应的影响

本采用集中参数法分析土－结构动力相互作用问题中基础提离、滑移对结构动力特性的影响。假定地基土为弹性半空间体，土介质均匀、线性且各向同性，采用ｗｉｎｋｌｅｒ基础模式；土与结构间的滑移遵从库仑破坏准则。作为实例，在Ｅｌ－Ｃｅｎｔｒｏ地震波作用下，对一结构模型进行了数值分析。研究表明竖向地面运动对结构地震反应有较大影响；基础滑移可减少结构地震反应，起到了隔震作用。     

带转换层退台式高层建筑模型抗震性能分析

近年来转换层在高层建筑中广泛应用,并且由于建筑功能的多样化使得结构体型越来越复杂,因此对复杂高层建筑结构的抗震设计提出了新要求.本文以某新区一大型公共建筑振动台试验模型为例,对其进行了动力时程分析,探究带转换层退台式高层建筑结构体系在各级地震作用下的抗震性能.首先根据相似比换算截面尺寸和材料的属性,用ETABS来模拟振动台模型.通过模态分析和小震时程分析结果跟试验结果对比证明了有限元模型的正确性,分析了该结构模型在地震作用下的动力反应和变形特征,然后对该结构进行了罕遇地震作用下的动力响应分析,具体研究了该结构的最大位移和层间位移角分布,从整体上对该结构的抗震性能做出评价.     

考虑桥墩轴力变化影响的刚构桥近场地震反应

为了分析刚构桥梁顺桥向近场地震反应特性,通过对远场地震时程叠加三角函数拟合速度脉冲的方法模拟近场地震动,根据纤维及塑性铰2种计算模型在近场地震作用下弹塑性地震反应计算结果讨论地震动脉冲对中等规模刚构桥梁地震反应的影响.结果表明,刚构桥梁在地震作用下桥墩轴力变化较大,采用纤维模型计算时桥墩地震反应较大|近场脉冲型地震激励下,桥梁地震反应与脉冲持时有关,短周期脉冲对本桥地震反应影响较大.采用叠加速度脉冲的方法模拟近场地震是可行的方法.     

基于设计地震动的地震波斜入射波动输入研究

为建立反映地表非一致性运动的地震动场、建立斜入射地震波与设计地震动之间的联系,将地表设计地震动分量看作斜入射的SV波和P波的叠加,根据固体介质中波的传播理论推导了斜入射SV波和P波时程与设计地震动分量的关系,结合粘弹性人工边界,得到了反映设计地震动的地震波斜入射条件下的解析方式,以此为基础建立了时域计算分析模型.半空间算例验证了该方法具有较好的精度,地表面各点的运动具有非一致特征.为计算大跨度结构非均匀地震动输入情况下的动力响应提供了一种有效的方法.     

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.     

三维地震作用下应用FPB单层球面网壳抗震性能

为准确确定三维地震作用下应用摩擦摆支座(FPB)单层球面网壳结构的减震效果,在精细化建模基础上,分析了摩擦摆支座的隔震机理,并对摩擦摆支座单层球面网壳结构从静力和动力两个方面进行分析.静力荷载作用下,从结构内力、变形和稳定性3个方面分析摩擦摆支座对网壳结构静力力学性能的影响;三维地震作用下,应用动力时程分析方法分析了地震动强度以及摩擦摆支座参数对单层球面网壳抗震性能的影响规律.结果表明:静力作用下,加强外环杆件能有效改善摩擦摆支座对网壳结构的不利影响;三维地震作用下,地震动强度越大,摩擦摆支座隔震性能越好;摩擦摆支座的最优摩擦系数随着地震动强度的增大而增加;摩擦摆支座曲率半径越大网壳结构的抗震性能越好.     

超长大跨结构考虑地震输入空间变化效应的响应特征

基于多点随机地震动场模型推导了包含三向正交地震动分量联合输入的多维多点随机地震动场模型,并将虚拟激励法推广应用于考虑行波效应、部分相干效应和局部场地效应联合作用的情况,推导了相应的计算公式;系统分析了考虑地震输入空间变化效应时超长网壳的响应特征.结果表明,地震地面运动的空间变化效应对结构的响应有着较明显的影响.同时,计算还表明虚拟激励法对于分析大跨结构在多维多点输入下的地震响应是一种高效且精确的方法.     

立式储罐基底隔震的基本理论

鉴于目前储罐基底的隔震研究大都是在Haroun模型的基础上进行的.本文以储罐基底隔震为基础,从储罐的晃动、刚性运动、液固耦联弹性运动出发,根据储罐结构所满足的速度势和边界条件,选择合理的势函数,研究储罐动水压力、波高、基底剪力和弯矩的动响应理论表达.利用相同激励下原型罐和等效力学模型罐基底剪力和弯矩等效原则,求出储罐分析力学模型的等效质量及相对质心高度,建立了隔震三质点控制体系简化分析的力学模型,给出了储罐抗震设计参数波高、基底剪力和弯矩简化分析表达.由Harmilton原理出发,考虑晃动和罐——液耦联振动周期相差较大,将两者作为不耦联运动,建立了隔震体系的运动方程.并对2×104m3和15×104m3储罐隔震和非隔震地震响应进行了时程分析研究,结果表明,基底隔震体系起到了很好的隔震效应.     

基于增量动力分析法的高层建筑-阻尼器系统地震易损性分析

高层建筑在远场强地震下可能发生严重震害,通常在建筑中设置阻尼器实现消能减震,降低建筑物主体结构地震响应以减轻震致破坏。现行建筑抗震设计规范已经给出了建筑中阻尼器的通用设计方法,然而,建筑-阻尼器系统在强地震下的实际响应是否与设计结果有所偏差、在同一设防目标下不同类型阻尼器的性能是否存在差异尚不清楚。基于现行建筑抗震设计规范,设计了20层钢框架结构以作为阻尼器性能评估的Benchmark模型,并以同一减震目标设计了3类典型阻尼器：摩擦阻尼器、粘滞阻尼器和防屈曲支撑,基于所拟合的阻尼器试验曲线,对阻尼器进行参数设计,给出了典型阻尼器的数值模型。基于场地类型选取了10条地震动进行增量动力分析,对比评估了3类典型阻尼器对结构抗倒塌性能的控制效果。采用基于位移的结构性能水准评价指标,研究了3类典型阻尼器的减震控制效果,结果表明,对于采用基于中国规范设计的高层建筑-阻尼器系统,速度型的粘滞阻尼器控制效果最优,位移型的摩擦阻尼器和防屈曲支撑次之,且性能相近。     

结构动力反应分析中的地震动输入问题研究

目的 为解决重要工程结构在地震动力反应分析时合理选取地震动输入的问题.方法 针对不同的工程结构,选择结构的特征周期作为结构特征参数,对不同的地震环境下结构抗震分析中的地震动时程通过理论分析和实际震害经验相结合的技术途径,采用地震危险性分杯方法 ,确定出对场址贡献量最大的潜在震源区、地震震级,并由衰减关系求得震中距,实现具有理论依据的设定地震动确定过程.结果 提出地震动时程的选取过程是一个设定地震的确定过程的概念,并将其定义为与结构特性相关的设定地震.笔者建议的与结构特性相关设定地震方法 更能体现对结构地震反应贡献较大的前q阶振型的自振周期的主要影响,全面展现不同工程结构在所面对的不同危险水平潜在地震威胁情况下的反应特点,提高结构的安全性.结论 相同的结构在不同的地震环境下设定地震是不同的;而在相同的环境下,不同结构的设定地震也是不同的.在确定结构不同地震危险水平下地震动影响时,应该根据具体的结构特点和地震环境确定合理的设定地震.     

方向性脉冲型地震动对沉管隧道动力响应分析

为揭示地震动的脉冲效应对沉管隧道动力响应的影响,参考广州佛山沉管隧道建立了一个双向四车道沉管隧道动力分析有限元模型。动力有限元模型中引入了土体的非线性动力本构模型,通过在模型底部水平向输入地震动,对比分析了40组具有方向性效应脉冲型地震动(FD)及相应剔除速度脉冲后的无脉冲地震动(NP)作用下沉管隧道的地震响应。研究结果表明:(1)FD地震动相对于NP地震动对沉管隧道的响应更大(位移、加速度及应力);(2)随着地震动峰值速度(PGV)的增大,结构的响应也都呈现出增大的趋势,同时峰值速度影响系数R较大时,相对应的结构响应脉冲影响系数K也大,说明具有速度脉冲的地震动对结构的响应更大;(3)随着脉冲周期T_p的增大,结构响应的脉冲影响系数K都是先增后减,并且脉冲周期在结构第一自振周期附近区间时,结构响应都较大,说明脉冲型地震动的脉冲周期对沉管隧道的地震响应也有显著影响。     

动态子结构法在凸起地形地震动响应中的应用

为研究山地地形对地震动放大效应的影响,满足实际工程中山地建筑地震动设计的需要,以单峰凸起地形为例,引入动态子结构法,计算地形坡角在30～60°,凸起高度20～80 m和平台段宽度50～600 m共60个不同尺寸岩质凸起地形在地震动输入下的响应,得到不同尺寸凸起地形下模型各点加速度和频谱特性变化规律.结果表明:与传统有限元分析方法相比,动态子结构法在保证计算精度的同时,能很大程度提高计算效率;凸起地形对地震动放大效应影响较大,坡脚到坡顶地震动响应不断增大,坡顶平台中点放大效应最为明显;随地形坡角和坡高增加,地形对地震动的放大效应呈增大趋势;坡角和坡高一定时,随地形宽度增加,地形凸起高度较小时,地震放大效应呈增大趋势,反之凸起高度较大时,地震放大效应呈降低趋势;地形凸起尺寸的增加会激发高频段反应的加剧,同时降低低频段反应峰值.