适用于超高层建筑的改进地震动强度指标

地震动强度指标选取是基于性能抗震设计的重要组成部分,地震动强度指标是联系结构地震响应和地震动记录的关键参数。合理的地震动强度指标可以使结构地震响应预测结果更加准确。为此,以超高层建筑结构为基本研究对象,考虑超高层建筑结构地震响应中高阶振型参与显著的特点,并考虑地震动强度指标表达形式的简便性,提出了适合于超高层建筑结构抗震分析用的地震动强度指标,利用大量的时程分析给出了振型参与数量的取值方法;基于2个超高层建筑结构的倒塌分析实例,比较了建议的地震动强度指标和部分现有地震动强度指标对超高层建筑结构的适用性。分析表明：与已有的地震动强度指标相比,采用建议的地震动强度指标表征结构临界倒塌的地震动强度时,其变异系数最小,能较好地反映超高层建筑结构中高阶振型的影响,对超高层建筑结构的抗震设计具有较好的适用性。     

超高层建筑地震动强度指标探讨

地震动强度指标是建筑结构抗震设计的重要依据。该文以弯-剪耦合梁模型为基础,建立超高层建筑的简化分析模型,分析不同地震动强度指标与超高层建筑结构抗震设计控制指标的相关性、离散度及其随结构基本周期的变化规律。并通过上海中心大厦(高632 m)的倒塌分析实例对不同地震动强度指标的适用性进行验证。结果表明:PGV与超高层结构的层间位移角响应具有较好的相关性,且离散度最小,可作为超高层建筑结构抗震分析和地震响应分析的地震动强度指标。     

远场长周期地震动作用下超高层建筑响应特性

已有震害研究表明超高层建筑在远场长周期地震动作用下易出现长时间晃动的共振现象,国内超高层建筑在不同概率水平的远场长周期地震动作用下的响应特性有待验证。为此,参考实际工程建立超高层结构模型,利用已有方法确定不同概率水平的校验远场长周期地震动,对比分析超高层建筑在远场长周期地震动和规范设计地震动作用下的结构响应特性、非结构响应特性,以及居住者感受程度。分析结果表明：在结构响应方面,相较于同概率水平的规范设计地震动,远场长周期地震动作用下结构的层间位移角增大约15%,楼层累积滞回耗能提高约100%;在非结构响应方面,相较于同概率水平的规范设计地震动,远场长周期地震动作用下的中部楼层的位移敏感构件损坏、顶部楼层的长周期附属设备加速度响应、家具滑动和居住者不安度相对显著。超高层建筑主要应通过提高结构耗能能力和控制非结构响应来应对远场长周期地震动。     

长周期地震动作用下超高层建筑结构响应研究

超高层建筑结构自振周期相对较长,易受长周期地震动影响,是抗震设计时值得关注的问题。从PEER强震记录库中选取了Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类场地共410条工程中常用的强震记录,以一栋高250m、自振周期为6s的超高层建筑结构为例,从输入与输出两个层面对长周期地震动作用下的结构响应进行研究。输入层面,以规范设计反应谱为比较基准,通过分析地震动加速度反应谱,了解不同场地地震动的频谱特征;输出层面,以规范设计反应谱作用下的基底剪力为基准,通过分析超高层建筑结构在各类场地地震动作用下的基底剪力,获得不同场地地震动作用下的结构响应水平;同时,引用日本国土交通省公布的长周期设计地震动进行横向比较,通过弹塑性时程分析得到的不同时刻下结构塑性转角分布情况及发展规律,揭露长周期地震动作用下结构的响应特征与控制因素。     

基于SDOF体系考虑地震动持时的强度指标分析

文中从PEER地震动数据库选取60条具有不同持时的地震动记录,并将峰值加速度(PGA)统一调整为0.1g。基于OpenSees分析软件建立了周期分别为1.0、2.0、3.0、4.0、5.0s的SDOF体系,并采用时程分析法研究了其加速度、速度、及位移响应。对基于这些响应的D_(s5-95%)与CAV、AI的相关性进行了分析。结果表明对于不同周期的SDOF体系,基于加速度峰值响应的D_(s5-95%)与CAV或AI之间的相关性最好,速度响应次之,位移响应最差,且相较于AI强度指标,D_(s5-95%)与CAV之间的整体相关性明显较好。表明在进行与结构地震动持时特性的相关研究时,可采用CAV强度指标。此外,建立长周期结构模型会更有利于考虑地震动持时特性的相关研究。     

浅埋地铁车站地下框架结构抗震设计的最优地震动强度指标

本文旨在研究浅埋地铁车站地下框架结构概率地震需求分析中的最优地震动强度指标。基于ABAQUS/Standard软件平台，建立地下框架结构土-结构相互作用分析的二维模型，采用非线性动力时程分析方法获得了3种断面的地铁车站框架结构在22条远场地震动记录激励下的非线性地震反应数据。以峰值层间位移角作为结构损伤参数，基于效率性、实用性、有益性及充分性对15种地震动强度指标进行了检验分析。结果表明：PGA最适合作为地震动强度指标进行浅埋地铁车站地下框架结构的概率地震需求分析，速度反应谱与PGV可作为备选强度指标；PGD、位移均方根、速度平方积分，与位移平方积分等强度指标均未能满足充分性检验，不适用于浅埋地铁车站地下框架结构概率地震需求分析。上述结论可对指导浅埋地下结构基于性能的抗震设计、发展和完善现有地下结构概率地震需求模型地震动强度指标的确定方法提供有价值的参考。     

建筑结构弹塑性时程分析中地震动记录选取方法的比较研究

选择合适的地震动记录是采用弹塑性时程分析预测建筑结构地震响应的基础。列举了现有针对不同分析目的的三种地震动记录选取方法,比较了按不同方法建立的地震动记录选择集的地面运动峰值和反应谱特性,并通过分析两个不同初始周期框架结构的弹塑性地震响应,对不同地震动记录选取方法的分析结果进行了比较。研究结果表明,基于设计反应谱和基于最不利地震动的选取方法均与结构的初始周期相关,当结构在地震作用下刚度退化比较明显时,这些方法有可能难以达到预期的目标;而当地震动强度指标恰当、且选取的地震动记录数量较多时,基于台站和地震信息的选取方法不会造成过大的结构弹塑性地震响应的离散性,同时这种方法不依赖于结构的动力特性,操作简便,适用性强,适于在研究不同结构类型和不同动力特性建筑结构的抗震性能时应用。     

基于建筑结构弹塑性时程的地震动记录选取方法

在具体的运行中,地震动记录选取方式也会对结构的地震响应分析结果产生直接影响。对现有的地震动记录选取方式进行分析,并就不同地震动记录选取方式进行比较,希望能够为建筑结构的弹塑性时程分析提供更为可靠的信息。     

基于天际线查询的最不利地震动选取方法研究

基于天际线查询的最不利地震动选取方法,用于重要结构的弹塑性时程分析。首先,介绍了天际线的概念和天际线查询算法;其次,提出基于天际线查询的最不利地震动选取方法,并提出了能综合反映地震动对特定结构破坏力的五维向量式地震动强度指标来定义地震动的支配关系。然后,以3个剪切层模型为例说明选波步骤,算例模型在天际线子集输入下的地震响应验证了该方法和向量式地震动强度指标筛选最不利地震动的有效性。最后,通过对地震动反应谱形状的分析,以及天际线查询的最不利地震动选取方法与其他最不利地震动选取方法的比较,进一步验证了天际线查询的最不利地震动选取方法能够有效筛选出对特定结构具有高破坏力的小样本地震动集合。     

长周期地震动及其在超高层建筑抗震校验中的应用

长周期地震动是由长周期面波叠加放大所形成的长持时地面运动,其孕育条件为大型沉积盆地和远距离大震级地震。长周期地震动作用下的超高层建筑震害明显。简要介绍长周期地震动的震害特点以及国内地震带、大型沉积盆地的分布特点。梳理国内外长周期地震动研究成果和关注热点。给出适用于国内的长周期地震动应对思路。探讨校验长周期地震动的形成、应用,以及超高层建筑响应控制流程。结果表明：国内较多城市有长周期地震动的孕育条件;国内工程界对长周期地震动的研究主要集中在地震动的长周期分量,而不是长周期地震动本身;对按照现行规范设计后的超高层建筑补充长周期地震动的校验分析是较为可行的思路;国内部分区域的超高层建筑有针对长周期地震动进行校验的必要。     

高层结构在长周期地震动作用下的弹塑性响应

选取三条具有显著长周期特性的地震波,进行频谱特性分析,此后作为地震动时程输入,对高层结构进行基于材料本构的弹塑性时程分析,并与普通地震波作用下的结果进行对比研究。结果显示,高层结构在长周期地震作用下的基底剪力、层间位移都大于普通地震波的作用。     

结构周期延长对倒塌分析中地震动强度指标选择的影响

当结构在强震作用下接近倒塌状态时,其刚度和承载力的退化会导致结构周期延长,为此,研究了周期延长对地震动强度指标选择的影响,将不同周期调整系数β对应的谱加速度(Sa(βT1),T1为弹性基本周期）作为地震动强度指标时,研究其倒塌分析结果的离散性。基于等效单自由度结构周期（Teq）,提出了等效周期谱加速度（Sa(Teq)）。研究结果表明：当周期调整系数β增大时,结构抗倒塌能力分析结果的离散性呈现先减小后增大的趋势。与传统地震动强度指标Sa(T1)相比,所提出的Sa(Teq)可以考虑结构非线性变形引起的周期延长,能有效降低倒塌分析结果的离散性达30%以上。     

某超高层建筑结构弹塑性动力时程分析

某工程是存在多项基本不规则项的复杂超高层建筑,文中采用弹塑性动力时程分析法,分析结构在罕遏地震作用下的变形特征、构件内力及剪力墙、连梁、框架柱及框架梁损伤等非线性动力响应;研究结构在罕遇地震作用下的整体抗震性能,找出薄弱部位和构件,为施工图设计中采取有针对性的加强措施来实现"大震不倒"的设防目标提供设计依据。     

超高层建筑连梁抗剪截面不足问题的解决方法研究

超高层建筑中,连梁往往是地震作用下结构破坏的第一道防线,起到耗散地震能量的作用,是结构塑性耗能的关键构件.在超高层建筑设计时,往往会遇到部分连梁抗剪截面无法满足要求的情况.以往工程设计时,针对连梁抗剪截面不足这一情况往往通过内置型钢钢骨解决.但由于连梁内置型钢钢骨往往使得连梁抗弯强度亦大幅增高,这对连梁的破坏形态以及整体结构的分析结果均会有较大影响.以某超高层建筑为例,采用静力弹塑性截面分析程序以及三维结构非线性分析与性能评价软件PERFORM-3D对超高层结构罕遇地震下连梁的破坏机理展开了详细的研究,并提出了针对连梁抗剪截面不足问题的解决方法.     

某超高层建筑罕遇地震作用下弹塑性分析

为研究某超高层建筑在罕遇地震作用下的结构反应,利用Perform 3D软件对其开展弹塑性时程分析。研究结果表明,在罕遇地震作用下,结构的最大层间位移角满足规范要求;剪力墙基本处于弹性状态,框架梁和连梁为主要耗能构件;结构性能能够达到所设定的性能目标。     

九江国际金融广场A1#楼超高层建筑结构设计

九江国际金融广场A1#楼建筑结构高度299.3m,采用型钢混凝土(钢)框架-核心筒混合结构体系.介绍了A1#楼的工程特点和结构分析情况,采用PKPM-SATWE软件进行了多遇地震作用下的弹性分析,采用Perform 3D软件进行了罕遇地震作用下的动力弹塑性时程分析.结果表明:结构能满足设定的抗震性能目标.针对结构超限情况采用性能化设计方法,并探讨了环带桁架设计方法,为同类型超高层设计提供一些借鉴.     

考虑多振型贡献和弹塑性位移谱的改进地震动强度参数

为减小增量动力分析中结构地震反应的离散程度,提出了改进的地震动强度参数。首先,基于等效模态荷载和模态组合系数,提出并定义模态强度参数。然后,采用推广的模态推覆方法,构造1阶振型的等效单自由度体系,采用非线性时程分析计算该体系的弹塑性位移谱谱值,用于修正1阶模态强度参数。最后,组合各阶模态强度参数,得到改进的地震动强度参数。对不同矢跨比的两个格构钢拱模型进行36条地震波的增量动力分析结果表明,改进参数可有效减小结构反应离散性。相比于其他常用地震动强度参数,该参数对各项需求指标拟合结果的判定系数均处于0. 967 8～0. 978 6范围内,拟合标准差均处于0. 195～0. 239范围内,具有更好的相关性、有效性。同时,该参数拟合斜率较高,具有较好实用性;其拟合残差通过了显著性检验,满足充分性的要求。     

超高层建筑场地地震动参数的确定

基于抗震设计的重要性,以厦门某超高层建筑场地为例,在场地地震危险性概率分析的基础上,对场地土层进行了一维地震反应分析计算,确定了该工程场地地震动参数,为抗震设计提供了依据.     

横琴科学城酒店超高层结构设计

横琴科学城酒店结构高度超限,并存在扭转不规则、平面尺寸突变、尺寸突变、构件间断及局部不规则等。从经济性、安全性及便利性进行了结构缝与体系的比选,介绍了结构的特点及针对结构超限采取的抗震加强措施,对结构进行了弹性反应谱分析、弹性时程分析、楼板应力分析、中震大震等效弹性分析及动力弹塑性分析,进行了基于抗震性能目标的设计,分析结果表明结构满足规范要求的抗震设防目标。     

抗震结构最不利设计地震动研究

在结构的抗震研究和设计中,如何选择实际的地震动记录作为输入一直是地震工程中至关重要的问题之一。首先给出最不利设计地震动的概念、确定原则及方法,然后利用估计地震动潜在破坏势的综合评价法,对四种场地类型分别给出长周期、短周期和中周期结构的国外、我国台湾地区及大陆地区的最不利设计地震动,给出的最不利设计地震动适用于特别重要的结构或地震危险性较高地区结构的抗震分析和研究。另外,根据地震动的潜在破坏势,还给出适用于一般重要性结构或地震危险性较低地区抗震验算的输入地震动。最后,通过工程结构的地震反应分析,初步验证文中所确定的最不利设计地震动的可靠性和正确性。