空间结构建模方法研究

空间结构模型的建立是后续结构设计的基础。本文就空间自由形态曲面,采用Auto CAD和Rhino建模软件进行直接建模方法探讨,并就笔者团队利用MIDAS FEA有限元分析软件建立参数化模型的方法进行论述。     

竖向地震下超高层建筑结构的简化波动分析

为研究近断层地区竖向地震下超高层建筑结构的脉冲波动效应,将典型超高层建筑结构体系分别简化为一维和二维模型,在弹性范围内,确定纵波通过集中质量的反射和透射系数,以时域差分延时和FFT频域滤波为求解策略,用简化波动分析方法计算结构在竖向地震下的宏观响应,评估结构在竖向地震下的抗震性能．分析表明,与振动分析方法相比,波动分析方法在计算结构竖向地震响应时更具有针对性,特别是近场脉冲型竖向地震下．竖向地震引起轴向构件的轴力波动和相对错动不容忽视．     

甘肃省体育馆比赛馆结构设计与分析

甘肃省体育馆由比赛馆和训练馆组成,比赛馆具有平面尺寸大、内部空旷、屋顶吊挂荷载分布广的特点。对该工程结构设计中的关键技术问题进行了介绍,主体结构选用钢筋混凝土框架结构,内场上空屋盖选用钢桁架结构,桁架支座选用可滑动弹性抗震球形铰支座,休息厅选用悬挂结构。主桁架为平面桁架,考虑到建筑功能的可变通性,设计时计入了均布吊挂荷载和固定吊挂荷载,通过稳定桁架和次梁的设置,对主桁架起到了较好的约束作用。稳定分析表明,桁架失稳时仅产生节间的杆件失稳,不会发生整体失稳。建设场地具有Ⅱ~Ⅳ级自重湿陷性,采用了强夯消除部分湿陷性+桩基础的综合方案,兼顾了可靠性和经济性。     

某部分框支剪力墙结构等效刚度比控制分析

转换层下部结构刚度对部分框支剪力墙结构的竖向刚度规则性和地震剪力传递突变程度有较大影响,等效刚度比是衡量转换层下部结构相对刚度的重要设计指标。本文对8度区某部分框支剪力墙结构等效刚度比的控制进行分析讨论。首先,通过转换层下部结构高度线性插值对等效刚度比进行修正,其次,通过调整转换层层高和转换层下部结构剪力墙厚度两种方式,分析不同等效刚度比对结构整体指标、构件受力和结构整体抗震性能的影响。结果表明,等效刚度比越大,转换层与其上一层的层间位移角比和有害层间位移角比越小,等效刚度比小于1.0时,转换层与其上一层的有害位移角比突变增大;设置转换层对转换层以上3层的地震剪力分配产生了较大影响;框支框架的相对刚度比越大,水平力传递突变程度越小;随着等效刚度比增加,结构主要屈服部位由结构底部转移至转换层以上部位。     

简化波动方法分析结构竖向脉冲效应的反射与透射系数

近场竖向地震波富含各频率成分且具用较大的传播速度可能对结构造成较强的竖向脉冲效应。应用波动力学来分析脉冲型纵波激励作用下多自由度体系的动态响应时,其计算过程过于复杂且不容易收敛,而振动力学又无法反映波传播的时滞性和反射叠加效应,不能很好地反映这种脉冲效应和描述该类激励对结构造成的应力损伤。该文结合振动力学和波动力学的各自特点,针对简化的结构层模型并考虑了阻尼效应,推导了纵波通过楼板集中质量的反射和透射系数。在此基础上,对阻尼比、轴向刚度比和质量比对反射系数和透射系数的影响进行了参数分析,并对这些系数在土体-结构相互作用中的应用进行了初步的研究。研究结果表明:在反射和透射系数中考虑阻尼的影响是十分必要的,反射和透射系数的幅频曲线体现出了显著的高频滤波效应,且受轴向刚度比和质量比的影响也较大。这些研究工作为之后应用此简化波动方法计算脉冲型地震动竖向分量作用下结构的动力响应奠定了基础。     

超高层建筑结构竖向地震响应的谱单元分析

为研究脉冲型强震中的竖向分量对超高层建筑结构动力响应的影响,针对常见的框架——核心筒体系,应用谱单元分析其简化的主结构体系模型在脉冲型强震竖向分量作用下的波动效应,并与基于振动力学的动力时程分析结果进行比较．为反映结构体系中巨型水平联系构件中剪切变形的影响,推导了考虑剪切变形的Timoshenko梁谱单元,竖向构件的轴向反应则用谱单元中的杆单元来模拟,在分析中通过对波动方程的修正来反映地震波传播的时延性．算例分析结果表明:在脉冲型强震竖向分量作用下,竖向构件的轴力波动较为明显,内部核心筒与外部巨型柱的相对错动效应显著,横向构件剪切问题不容忽视,此类损伤与后继水平地震分量作用的非线性耦合效应更须注意．