基于地震动频谱特性的基础隔震结构倒塌可靠度分析

为研究地震动频谱特性对基础隔震结构连续倒塌的影响,首先定义地震动平均频率(f~*)的计算公式,建立基础隔震结构进行弹塑性时程分析,通过分析地震动平均频率与结构自振频率对隔震层位移振幅的影响,验证了公式的合理性;其次根据上部结构和隔震层的整体损伤模型计算结构损伤指数,并采用二次四阶矩法进行倒塌可靠度分析。分析结果表明:当地震动平均频率接近基础隔震结构自振频率时发生类共振,类共振区域结构响应明显被放大,其损伤指数也相应的增大,隔震层损伤指数总体大于上部结构损伤指数,用地震动平均频率能够较好地描述地震动频谱特性;类共振区域基础隔震结构倒塌概率为81.2%,地震动平均频率与基础隔震结构自振频率接近是造成结构倒塌的一个重要因素。     

从损伤谱解读汶川大地震震害

汶川地震造成了大量的房屋结构损毁倒塌,经济损失巨大。本文依据Park-Ang双参数地震损伤模型,通过大量的单自由度弹塑性时程分析计算,建立了基于强度折减系数的四类场地损伤谱,分析了位移延性水准、强度折减系数、初始自振周期对损伤指数的影响。从损伤谱的角度出发,探讨了汶川地震长持时对结构损伤的影响,阐明了结构初始自振周期对多层结构破坏的影响,考察了位移延性水准与局部倒塌的关系。本文损伤谱的建立为后续基于损伤谱的抗震性能评价方法的提出打下了基础。     

桩锚支护计算位移与监测结果对比分析

通过对张家港大成广场深基坑桩锚支护结构水平位移的现场监测,分别用弹性抗力法中的"m""K""C"三种方法对该支护结构进行了位移计算,并把计算结果与位移监测结果进行对比,根据对比结果,探讨了与实测位移最接近的设计方法,为设计和施工提供了参考。     

风力机塔架在风—近场强烈地震耦合作用下的倒塌分析

本文研究了风力机塔架在风和近断层强烈地震耦合作用下的倒塌特性。利用非线性有限元方法对塔架和叶片耦合结构进行了精细的建模,通过与一座小型筒体塔架的静力试验结果进行对比,验证了本文有限元建模方法的正确性;选择了两个地震波集作为输入,其中一个包含20条具有不同脉冲周期的速度脉冲型近场地震动,另一个包含20条普通的远场地震动;以一座轮毂高度为60m的风力机塔架为分析实例,计算了在这两个地震波集的地震动和瞬态风荷载耦合作用下该塔架的动态响应;最后还计算了该风力机塔架的地震倒塌易损性曲线。计算结果表明,速度脉冲型近场地震动作用下塔架顶部的平均水平位移比远场地震动作用下大33%;该塔架具有良好的抗地震倒塌能力。     

强震下单层纵边支承柱面网壳连续倒塌模式及机理

对单层纵边支承单斜杆柱面网壳进行连续倒塌全过程的非线性仿真计算,通过对地震过程中结构构件变形、受力、损伤等参量发展特征的研究分析,提出纵边支承柱面网壳强震条件下的"双斜杆断裂带"连续倒塌模式,并把该模式分为三阶段,阐述了结构连续倒塌全过程的机理.分析了不同地震峰值加速度条件下这三个阶段中结构重心竖向位移的变化特征,在此基础上提出了适用于单层柱面网壳结构的性态水平描述,并建立基于结构重心竖向相对位移的损伤评估指数.     

保温墙体抗震承载能力有限元分析

应用有限元软件ANSYS建立二层网格墙体承重结构模型,分析在天津波和EL Center波地震加速度作用下结构的顶点位移和层间位移角,并借鉴现有规范计算结构在地震作用下的受剪承载力,得出承载力计算公式。     

建筑结构竖向构件受力位移角计算方法及其限值研究

结构受力层间位移角是准确判别结构倒塌破坏的关键参数。通过计算构件反弯点或虚拟反弯点,建立了结构竖向构件计算受力位移角与试验位移角的对应关系,采用结构区格剪切变形建立了填充墙计算受力位移角与试验位移角的关系。在进行多遇地震和风荷载作用下的结构楼层弹性判别时,采用竖向构件计算受力位移角结合构件试验开裂的位移角进行判别较为准确。根据构件试验,给出柱和剪力墙的开裂位移角均值分别是1/350和1/1600,90%保证率下的开裂位移角分别是1/550和1/2300;填充墙开裂位移角限值与连接方法有关,普通连接开裂位移角均值为1/800,90%保证率下的开裂位移角为1/1500;柔性连接开裂位移角均值为1/600,90%保证率下的开裂位移角为1/700。对多遇地震作用下的框架结构和框架剪力墙结构分析表明,按规范要求控制楼层变形时,框架柱和剪力墙的受力变形小于其开裂位移角均值和90%保证率下的开裂位移角,填充墙普通连接时不能满足不开裂的要求,柔性连接时基本满足不开裂的要求。     

基于破坏准则的钢筋混凝土结构抗倒塌研究进展

为了进一步研究钢筋混凝土结构抗倒塌性能,全面总结了各国钢筋混凝土结构抗倒塌性能试验研究与理论分析的现状,重点介绍了抗震结构破坏准则在建筑结构抗地震倒塌研究中的应用情况;在归纳总结的基础上,指出了基于破坏准则的钢筋混凝土框架结构抗地震倒塌研究存在的问题,建议应在构件破坏准则的基础上确定钢筋混凝土框架结构的倒塌准则和损伤评估指标。研究成果为钢筋混凝土结构抗地震倒塌的定量设计及计算分析提供了理论依据。     

基于RBF神经网络的网架结构损伤识别试验研究

针对网架结构损伤识别中模态密集、自由度高等困难,利用RBF网络良好的容错性和鲁棒性,依据损伤前后的网架结构模态参数发生变化理论,提出了基于模态参数和RBF神经网络的网架结构损伤识别方法。以一个6 m×7.5 m的正放四角锥网架结构为研究对象,首先依据连续倒塌理论计算各杆件的重要性系数,确定模拟损伤杆件位置;然后以损伤前后结构的标准化频率平方变化率及标准化位移振型的组合参数作为RBF神经网络的损伤指标,利用有限元分析得到学习样本,试验分析结果作为测试样本。采用二阶段损伤识别方法,首先在所有杆件中排查出可疑受损杆件位置,最后再精确识别损伤位置和程度。结果表明,该方法能够很好地识别网架结构的损伤位置和程度。     

地下车站结构内力及邻近土体应力在强震中的响应

在正常使用过程中,造成地铁结构破坏的最可能原因是地震。因此,研究地震对地铁结构的作用对其建设和安全运营是非常重要的。作者针对北京地区的地质条件和典型的地铁车站结构进行了振动台试验。在本文中,主要对地铁地下结构振动台试验进行了数值模拟;然后结合振动台试验成果和反应位移法,对数值计算结果进行了分析,得到了以下主要结论:结构侧墙位移沿埋深变化的图形为剪切形,顶底板刚度在其平面内无限大,因此,地下结构可看作沿长度方向由无数个框架组成,框架之间通过顶底板和中楼板加强刚度而共同承担地震荷载;结构侧墙的位移小于其邻近土体的位移,前者仅为后者的1/4左右,两者差值则转变为土体因挤压侧墙而产生的挤密变形,而在反应位移法中,认为土体位移与结构位移相同,致使计算得到的结构内力变大;Kobe波、El Centro波、呼家楼波、北京人工波引起的相对位移峰值和弯矩峰值依次增加。     

近断层脉冲地震动作用下泛旗帜型滞回模型的等延性位移谱

自复位结构因兼具耗能与残余变形小的特性而受到广泛关注。为了获得此类结构在近断层脉冲地震动作用下的弹塑性位移反应谱,自编了泛旗帜型滞回模型单自由度体系的弹塑性时程分析程序。输入102条脉冲地震波,且每条波作用下的结构分析均考虑40种计算工况,建立了可考虑标准化周期、刚度比、位移延性系数、耗能系数影响的周期标准化弹塑性等延性位移谱。研究结果表明：周期标准化可显著减小位移谱的离散性,刚度比在［0,0.20］区间变化对位移谱的影响很小;位移谱随标准化周期呈现先增大后减小的趋势且最终趋于常值,位移谱峰值对应的标准化周期约为1;位移谱在短周期区间［0,0.7］与位移延性系数呈正相关,其后呈负相关;增加耗能系数可以减小位移,且其在［0,1］区间的位移控制效果较好。     

近断层脉冲型地震动作用下RC框架结构抗整体性倒塌能力分析

首先,简要分析了近断层脉冲型地震动的产生原因及主要特征,讨论了基于峰值-峰值速度脉冲和正则累积平方速度指标的有明显脉冲地震动记录选择方法。进而,选择一榀六层三跨钢筋混凝土框架结构为研究对象,以非线性有限元软件OpenSees为平台,选择20条有明显脉冲的近断层地震动记录,以结构基本周期对应谱加速度S_a(T_1)为强度指标调整原始地震动记录,并对结构进行增量动力分析(Incremental Dynamic Analysis,IDA),以结构最大层间位移角θ_(max)和楼层最大层间位移角θ_(max,i)等为损伤指标,统计分析IDA结果,得到近断层脉冲型地震动记录下的IDA曲线,进而利用IDA结果,评估了结构的抗整体性倒塌能力。同时,也选择20条远场地震动记录进行同样分析以进行比较。结果对比表明:在地震动强度指标相同时,近断层脉冲型地震动更容易引起结构的破坏;近断层脉冲型地震动作用下结构的抗倒塌能力低于远场地震动作用下结构的抗倒塌能力;近断层脉冲型地震动作用下结构底层的塑性变形相对更加集中。     

基于力的抗震设计方法与基于位移的抗震设计方法比较研究

首先用基于力的抗震设计方法对一幢8层钢筋混凝土框架结构房屋进行了抗震设计,然后将建筑结构的性能划分为"使用良好"、"保证人身安全"和"防止倒塌"三个水平,给出了相应的层间位移角限值,分别计算了三个性能水平对应的结构基底剪力和顶点位移,以及"使用良好"和"防止倒塌"两种性能水平时的构件截面配筋。用静力非线性分析方法对计算结果进行了验证性分析。最后对两种设计方法及计算结果进行了比较分析。分析结果表明,按"使用良好"性能水平设计的构件截面配筋量与基于力的方法所得结果比较接近。     

基于曲率模态的预应力混凝土损伤定位

本文采用曲率模态对预应力钢筋混凝土的损伤定位进行了研究，采用有限元方法计算出结构的位移模态，根据得到的位移模态利用差分计算得到曲率模态曲线，数值计算结果表明曲率模态曲线的变化对结构的损伤存在，定位是可行的。     

结构受力层间位移(有害位移)计算方法研究

将侧向作用下结构下部结构变形引起上部结构的变形定义为层间非受力位移,此时上部各层的楼层剪力为零,用结构楼层层间位移减去层间非受力位移即可得到结构楼层的受力层间位移或层间有害位移。基于此假定,本文提出受力层间位移计算的力法和位移法,通过框架剪力墙结构的受力层间位移的计算比较,分析两种方法的差异。采用力法时,对上部楼层的弯矩进行合理等效是关键,可以获得结构的非受力层间位移较精确解。采用位移法可方便快捷地计算楼层受力层间位移,同时结果为精确解。以位移法计算分析了框架结构、剪力墙结构和框架筒体结构受力层间位移角沿楼层高度的变化特点。结果表明,框架结构采用层间位移角作为反映结构破坏的参数基本合理,而剪力墙和框架筒体结构除底部楼层外,完全不可接受。     

水平受力桩m值的反分析研究

m法以其计算简便,方法合理而被应用于水平受力桩计算中,而其中比例系数m值的取值是关键,它直接影响着支护结构位移和内力的计算结果,以位移反分析法来确定m值的大小,该方法简单可靠,便于在实际工程中实现.     

近断层速度脉冲地震作用下位移反应谱的研究

以424条速度脉冲记录作为统计样本,得到了弹性位移谱和等延性位移谱,并建立了与阻尼比、场地类别相对应的弹性位移谱的计算公式,分别计算了考虑及未考虑M效应影响的等延性位移谱,并进行对比分析,然后得到了等延性位移谱考虑P-△效应的修正公式,研究结果对近断层速度脉冲地震作用下结构的抗震设计具有很好的应用价值。     

地下厂房围岩位移混沌动力学特征研究

 以小湾水电站地下厂房围岩不同监测断面的多点监测位移为例,运用功率谱分析方法,改进G-P方法提取关联维数D,综合分析G-P法、C-C法和复自相关法得到合适的m,t 值重构相空间,计算最大Lyapunov指数,研究地下厂房围岩位移的混沌动力学特征。研究表明,主厂房围岩顶拱部位的多点位移和拱座在30 m深度处的位移不具有混沌特性,而拱座在2,7和15 m深度的监测位移和边墙部位的多点位移,各施工支洞和排水洞获得的超前监测多点位移都具有混沌动力学特征,同时得到表征其混沌动力学特征的功率谱图,关联维数D大于0,最大Lyapunov指数大于0。对具有混沌特性的监测位移,可以利用基于混沌时间序列的多种方法对位移进行预报,为地下厂房系统围岩位移预报提供新的实用方法。     

钢筋混凝土框架结构层间弹塑性位移计算方法及试验研究

钢筋混凝土框架结构的层间弹塑性位移是判别结构倒塌极限状态的重要指标,目前我国抗震规范规定的弹塑性位移限值仍是基于构件试验研究的结果,缺乏结构层面的计算方法和试验验证.为此,将规则框架结构的层间位移等效为梁柱组合体的侧移变形,分析组合体变形的组成,建立了梁柱组合体变形与构件变形的转换方法,提出了"强柱弱梁"型框架结构层间...     

基于灰色网络的结构损伤识别研究

将用于损伤识别的静态位移曲率置信因子与人工神经网络技术相结合,建立了结构损伤识别的灰色网络系统。利用该系统对悬臂梁结构损伤位置和程度进行了识别分析和判断,可以看出,利用此方法对结构的损伤识别是非常有效的,且该方法不仅具有静态位移曲率置信因子计算简单、准确度高等优点,而且还具有神经网络高度并行运算能力和良好的的容错性。