2022年泸定地震某隔震建筑内非结构构件震害模拟分析

在2022年9月5日四川泸定地震中，位于震中近断层场地的一栋采用隔震设计的建筑内部非结构构件发生不同程度的破坏。非结构构件作为整体结构经济价值占比重要组成部分，减小其地震损伤对于建筑震后功能恢复至关重要。为此，本文在介绍该建筑内部非结构构件主要震害的基础上，采用二阶段级联分析方法。第一阶段在Etabs中建立一8层框架-剪力墙结构有限元模型，基于实测邻近台站近断层强震记录的非线性地震反应分析，模拟该建筑各楼层地震响应。第二阶段以建筑内部文件柜等常见浮放式非结构构件为原型，在OpenSees中建立零长度转角弹簧模型，基于上一阶段的结构楼面加速度响应作为输入，模拟建筑内部不同尺寸高宽比非结构构件的摇晃与倾覆响应，并同时考虑水平单向输入与水平-竖向双向输入两种方式，以重点考察近断层地震强竖向分量的影响。结果表明，隔震层能有效降低上部结构的水平楼面加速度响应，但竖向楼面峰值加速度相比竖向地面峰值加速度被显著放大；水平与竖向激励同时输入下浮放式设备的摇晃角度与倾覆概率大于水平单向激励输入的情况，考虑竖向激励的作用后会增大浮放式设备的破坏风险。因此，在近断层场地进行建筑抗震设计时，强竖向地面运动对内部非结构构件的影响不容忽视。     

用于火电厂减震的变质量MTMD基于可靠度的优化（英文）

提出了一种针对变质量的非传统多调谐阻尼器(MTMD)基于可靠度的优化设计方法。其中主结构部分考虑多阶模态,MTMD则考虑为集中质量。地震动激励采用金井清模型,利用状态空间法提高计算效率。地震危险性则依据地震动衰减关系和Gutenberg-Richter模型模拟。定义危险性、主结构与多调谐阻尼器相关参数均为随机变量,通过考虑结构多维输出及对应限值,并结合激励与结构随机性得到结构绝对失效概率,并进一步以绝对失效概率为目标函数形成优化问题,通过求解变质量MTMD最优解进行设计。本文将该方法应用于带多煤斗的火电厂房煤斗隔震设计。其中,煤斗隔震形成MTMD,而煤斗内部储煤量变化则形成变质量MTMD。采用拉丁超立方抽样法生成样本,研究确定了合适样本数。通过选取结构角柱位移角作为结构响应,采用规范限值计算失效概率。利用基因算法求解了该优化问题并得到了最优设计与对应的失效概率。本文进一步对比了平动隔震体系和摆隔震体系。研究表明,尽管摆体系的频率与质量不相关,其失效概率并未优于平动隔震体系;且摆体系摆动圆弧曲率的变异系数对结构失效概率影响不大,规律不明显。最后,将煤斗与主结构碰撞亦考虑为失效事件,考虑了煤斗碰撞问题。本文所提出的设计方法基于可靠度,直接以降低结构失效概率为目标,可同时考虑结构多维输出以及煤斗与主结构相对位移,并对应地考虑多个响应限值,将多个响应综合为一个失效概率,避免了计算量巨大的多目标优化。     

含重型储仓的工业厂房结构抗震设计方法研究

以美国ASCE/SEI 7-16与中国《建筑抗震设计规范》为例,梳理并对比了中美规范对含重型储仓工业厂房的抗震设计方法.同时,以一实际火电厂主厂房工程为例,基于厂房内煤斗设备特征与中美规范的相关要求,建立了煤斗与主厂房结构的整体模型.通过时程动力分析,将整体建模法与工程实际中常使用的另一种抗震分析方法——直接荷载法的设...     

转角位移型阻尼器性能研究与基于复杂电厂结构的工程应用分析

针对传统加固方案空间占有率大的缺点，本文提出了一种应用于梁-柱节点的新型转角位移型阻尼器，该阻尼器在保证耗能效果的同时最大可能满足建筑功能布置。其耗能原理是通过梁-柱夹角变化推动阻尼器内部的双曲线型金属棒发生弯曲变形，进而耗散地震能量。经有限元模拟和力学试验研究发现，该阻尼器拥有良好的耗能能力和塑性变形能力，即使在大变形下也不容易发生破坏，并且通过改变耗能棒数量可以直接调节阻尼器的性能参数，与工程设计运用相配合。为方便工程设计，提出了一种直线型布置的等效模型，理论推导了该阻尼器的等效模型物理参数计算方法，并用有限元模拟证实了等效模型的准确性。为评估该阻尼器的耗能效果，将其与普通钢隅撑、黏弹性阻尼器分别设置在某一电厂结构中进行设计分析。计算结果表明，新型转角位移型阻尼器能够有效的降低结构响应，且减震效果优于隅撑与黏弹性阻尼器。     

基于美国规范的电厂结构优化及高性能结构体系研发

<正>获奖情况：2022年中国安装协会科学技术进步奖二等奖一、成果研究背景电力是当代社会发展和人类日常生活中不可或缺的能源,是现代城市重要生命线系统之一。常规的能源电力结构设施的设计需保证强度和刚度满足规范要求。但在国内外一些地震高风险地区,常规的电力厂房结构设计方案不但造成经济成本过高,较大灾害下结构会经历较大损伤甚至倒塌,从而无法保证震后生产功能得到恢复,重大的经济损失和人员伤亡难以避免。     

转角位移型阻尼器性能研究及工程应用

针对传统加固方案美观性不足、空间占有率大的缺点,本文提出一种应用于梁–柱节点的转角位移型金属阻尼器（RMD）,该阻尼器外观为弧线型,布置点位于结构梁柱节点处,在保证耗能效果的同时,可最大程度满足建筑功能需求。RMD的耗能原理是梁–柱夹角变化推动阻尼器内部剪切钢板产生位移,耗能棒与剪切钢板相连,多根双曲线型金属棒在剪切板的带动下同时发生弯曲变形,进而耗散地震输入的能量。经有限元数值分析和力学试验研究发现,RMD拥有良好的耗能能力和塑性变形能力,即使在大变形下也不容易发生破坏,并且通过改变耗能棒的数量可以直接调节阻尼器的性能参数,满足不同的工程需求。由于现有常用工程设计软件中没有相应的转动型连接单元对RMD进行模拟,为方便工程设计,进一步提出一种直线型布置的等效模型,基于阻尼器变形前后位移等效原理,通过理论公式推导了等效模型物理参数计算方法,并使用有限元分析证实了该方法拥有较高的准确性。为评估该阻尼器的耗能效果,在相同的数量和布置形式下,将其与普通钢隅撑、黏弹性转角阻尼器分别设置在某一复杂电厂结构中进行减震设计分析。计算结果表明,RMD能够有效降低结构的地震响应,且减震效果优于隅撑与黏弹性...     

大型钢支撑框排架结构火电厂的弹塑性分析

对既有火电厂房弹塑性分析的方法与不足进行了讨论。基于某钢支撑框排架火电厂房结构,应用Perform3D进行弹塑性时程分析。通过分析结构在中震和大震作用下的弹塑性动力响应,进一步了解了复杂火电厂房的抗震性能,并且验证了支撑框排架火电厂房建模考虑支撑屈曲的重要性,得出了若干有益结论。     

用于火电厂减震的变质量MTMD基于可靠度的优化（特约稿）

提出了一种针对变质量的非传统多调谐阻尼器（MTMD）基于可靠度的优化设计方法。其中主结构部分考虑多阶模态,MTMD则考虑为集中质量。地震动激励采用金井清模型,利用状态空间法提高计算效率。地震危险性则依据地震动衰减关系和Gutenberg-Richter模型模拟。定义危险性、主结构与多调谐阻尼器相关参数均为随机变量,通过考虑结构多维输出及对应限值,并结合激励与结构随机性得到结构绝对失效概率,并进一步以绝对失效概率为目标函数形成优化问题,通过求解变质量MTMD最优解进行设计。本文将该方法应用于带多煤斗的火电厂房煤斗隔震设计。其中,煤斗隔震形成MTMD,而煤斗内部储煤量变化则形成变质量MTMD。采用拉丁超立方抽样法生成样本,研究确定了合适样本数。通过选取结构角柱位移角作为结构响应,采用规范限值计算失效概率。利用基因算法求解了该优化问题并得到了最优设计与对应的失效概率。本文进一步对比了平动隔震体系和摆隔震体系。研究表明,尽管摆体系的频率与质量不相关,其失效概率并未优于平动隔震体系;且摆体系摆动圆弧曲率的变异系数对结构失效概率影响不大,规律不明显。最后,将煤斗与主结构碰撞亦考虑为失效事件,考虑了煤斗碰撞问题。本文所提出的设计方法基于可靠度,直接以降低结构失效概率为目标,可同时考虑结构多维输出以及煤斗与主结构相对位移,并对应地考虑多个响应限值,将多个响应综合为一个失效概率,避免了计算量巨大的多目标优化。     

基于振动台试验的火电厂主厂房减隔#br# 震体系抗震性能研究

燃煤火力发电是目前主流发电形式之一。文章基于一实际火力发电厂主厂房结构,对其结构布置不规则与重型煤斗引起的质量不规则特点,采用煤斗隔震与附加金属消能器技术,发展了该火电厂主厂房的减隔震结构体系。为考察该火电厂主厂房减隔震结构体系的抗震性能,设计1∶10缩比试验模型并开展振动台试验。分析结构层间位移响应、楼层加速度放大系数、隔震层与消能器耗能损伤情况,试验结果表明：试验模型的层间位移角响应满足规范位移限值要求,煤斗设备隔震和附加消能器有效发挥耗能作用,保护结构构件不发生损坏。