地震作用下帶斜面網(wǎng)架整體結(jié)構(gòu)彈塑性時程分析

本文引入了考慮空間耦合作用的桿件彈塑性本構(gòu)模型，并提出了框架部分豎向位移平面假定，對高層建筑結(jié)構(gòu)的豎向振動模型進(jìn)行了簡化，故可以用空間桿系一層模型對包括鋼結(jié)構(gòu)在內(nèi)的剪力墻可以任意布置的復(fù)雜高層建筑進(jìn)行豎向地震作用下的彈塑性動力時程分析。

汶川地震中,大量鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)柱端先于梁端產(chǎn)生破壞甚至因此引起房屋倒塌,并未形成抗震設(shè)計規(guī)范期望的"強(qiáng)柱弱梁"破壞機(jī)制。探究其原因,除樓板、填充墻、梁筋超配和鋼筋超強(qiáng)等因素間接增強(qiáng)梁強(qiáng)度外,斜向地震作用是加劇該破壞狀態(tài)的主要原因之一,這已從構(gòu)件層面得到驗(yàn)證。本文針對按現(xiàn)行規(guī)范要求兩主軸方向滿足"強(qiáng)柱弱梁"設(shè)計的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),以45°地震作用為例對斜向和軸向地震作用下rc框架靜/動力彈塑性響應(yīng)進(jìn)行了對比分析。結(jié)果表明:結(jié)構(gòu)在主軸方向地震作用下更易形成梁鉸破壞機(jī)制,以梁屈服耗能為主;而在斜向地震作用下更易形成柱鉸破壞機(jī)制,以柱屈服耗能為主。從而從結(jié)構(gòu)層面進(jìn)一步證明了斜向地震作用是決定結(jié)構(gòu)破壞形式的主要因素之一,在設(shè)計中需要予以考慮。

新型鉸接連體結(jié)構(gòu)的支座釋放了連接體兩端平面內(nèi)的彎矩,應(yīng)用midasgen軟件分析不同連接體跨度對鉸接連體結(jié)構(gòu)在7度罕遇地震作用下的靜力彈塑性響應(yīng)的影響.結(jié)果表明,隨著連接體跨度的增大,塑性鉸的數(shù)量會顯著增多,連體鋼梁跨中最大彎矩呈非線性增長.

多維地震作用下鋼框筒結(jié)構(gòu)彈塑性響應(yīng)特性——對鋼框筒在單向、多向地震作用下的彈性和彈塑性地震反應(yīng)進(jìn)行了分析，并與靜力情況下的力學(xué)特性做了比較．討論了“剪力滯后效應(yīng)的影響。研究了彈塑性反應(yīng)的若干特征。

爆破地震波作用下底層框架砌體結(jié)構(gòu)的彈塑性時程分析——針對爆破地震波作用下建筑結(jié)構(gòu)的安全評估問題，提出了利用彈塑性時程分析方法全面評估爆破地震波的安全度。通過合理選擇框架砌體結(jié)構(gòu)的計算模型和數(shù)值計算方法，對一在爆破地震波作用下的5層底層框架砌體...

針對爆破地震波作用下建筑結(jié)構(gòu)的安全評估問題,提出了利用彈塑性時程分析方法全面評估爆破地震波的安全度。通過合理選擇框架砌體結(jié)構(gòu)的計算模型和數(shù)值計算方法,對一在爆破地震波作用下的5層底層框架砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了彈塑性時程算例分析,并將其與構(gòu)造地震波作用下結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)進(jìn)行了對比,全面評估了其安全性。

高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代建筑的主要結(jié)構(gòu)型式,研究其振動特性可優(yōu)化抗震設(shè)計.利用有限元軟件,建立了10層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)模型;采用汶川地震波記錄荷載,應(yīng)用動力時程分析方法,對模型的前12階振型、節(jié)點(diǎn)的反應(yīng)譜曲線、位移和加速度關(guān)于時間的函數(shù)曲線進(jìn)行分析,驗(yàn)證了方法的可靠性,探究了結(jié)構(gòu)的振動形式,為同類結(jié)構(gòu)的抗震分析研究提供了一定的參考.

本文在總結(jié)張弦梁結(jié)構(gòu)的分類和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,依據(jù)動力學(xué)原理,研究了與之相關(guān)的有限元基本理論,并將其引入張弦梁的動力分析中,建立張弦梁結(jié)構(gòu)的有限元分析理論和計算方法,依據(jù)結(jié)構(gòu)動力穩(wěn)定的基本概念和已有的判斷準(zhǔn)則及其適用范圍,進(jìn)行了張弦梁結(jié)構(gòu)在地震荷載作用下的動力時程分析,得到了可以指導(dǎo)實(shí)際工程的結(jié)論。

框架結(jié)構(gòu)的彈塑性時程分析

地震作用下雙塔連體結(jié)構(gòu)體系的變形和內(nèi)力分布較為復(fù)雜,結(jié)構(gòu)中設(shè)置的連體部分在一定程度上會提高豎向地震作用對結(jié)構(gòu)的影響。針對某一頂部連體雙塔結(jié)構(gòu),采用nosacad有限元軟件建立結(jié)構(gòu)的整體非線性分析模型。對計算模型進(jìn)行輸入水平向、豎直向地震波和只輸入水平向地震波兩種不同工況的動力時程分析,通過對比兩種工況下結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng),研究豎向地震對該連體結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響。分析表明:豎向地震作用對結(jié)構(gòu)的水平位移基本沒有影響,對結(jié)構(gòu)豎向位移有一定影響,但影響較小;豎向地震作用對連體部分跨中桿件的內(nèi)力有一定影響。

異形柱框架結(jié)構(gòu)地震作用下彈塑性反應(yīng)分析研究——利用大型通用有限元分析軟件ansys對某一鋼筋混凝土異形柱框架結(jié)構(gòu)振動臺實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛷椥噪A段的動力模態(tài)進(jìn)行了分析，并用時程分析法進(jìn)行彈塑性地震反應(yīng)分析計算，計算值與實(shí)驗(yàn)值吻合性較好。結(jié)果表明，利用ansys軟件...

利用大型通用有限元分析軟件ansys對某一鋼筋混凝土異形柱框架結(jié)構(gòu)振動臺實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛷椥噪A段的動力模態(tài)進(jìn)行了分析,并用時程分析法進(jìn)行彈塑性地震反應(yīng)分析計算,計算值與實(shí)驗(yàn)值吻合性較好。結(jié)果表明,利用ansys軟件建立鋼筋混凝土異形柱框架結(jié)構(gòu)的三維模型進(jìn)行彈塑性地震反應(yīng)分析是可行的,并能得到較好的精度。

對新型鋼連梁控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,確定動力分析模型,考慮材料非線性因素,應(yīng)用有限元分析軟件對空間簡化分析模型進(jìn)行彈塑性動力時程分析,通過3種連梁方案的對比,考查鋼連梁控制結(jié)構(gòu)連梁方案在強(qiáng)震作用下對結(jié)構(gòu)體系抗震性能的影響.分析結(jié)果表明,鋼連梁控制結(jié)構(gòu)可以在不改變結(jié)構(gòu)體系自振特性的情況下有效控制結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng),使結(jié)構(gòu)體系趨于理想的耗能模式,具有優(yōu)越的抗震性能.

拱式轉(zhuǎn)換層是一種新型轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式,通過研究罕遇地震作用下帶拱式轉(zhuǎn)換層高層結(jié)構(gòu)的彈塑性抗震性能,并利用彈塑性動力時程分析法對結(jié)構(gòu)進(jìn)行罕遇地震反應(yīng)進(jìn)行研究,結(jié)果表明:7度抗震設(shè)防時該結(jié)構(gòu)采用下列加強(qiáng)原則是比較合理的,即轉(zhuǎn)換層底部柱承載力增大系數(shù)分別為1.3(ⅰ類場地)、1.9(ⅱ類場地)、2.2(ⅲ類和ⅳ類場地);轉(zhuǎn)換層相鄰上部柱承載力增大系數(shù)為1.25;轉(zhuǎn)換層下弦桿跨中抗彎承載能力增大系數(shù)為3.5.分析還表明,該結(jié)構(gòu)不宜建在ⅳ類場地.

框架-復(fù)合墻結(jié)構(gòu)是以框架和密肋復(fù)合剪力墻共同承擔(dān)水平地震作用的新型組合式雙重抗側(cè)力體系,合理計算彈塑性階段框架與復(fù)合墻的內(nèi)力是決定大震下結(jié)構(gòu)體系安全性能的關(guān)鍵問題之一.根據(jù)6榀典型密肋復(fù)合墻試驗(yàn)數(shù)據(jù),建立了復(fù)合墻體指數(shù)式剛度退化模型,量化了墻體在各變形階段的剛度退化系數(shù).在對比復(fù)合墻與框架、混凝土墻、砌體墻剛度退化規(guī)律的基礎(chǔ)上,分析了復(fù)合墻剛度退化對結(jié)構(gòu)受力性能的影響,提出了彈塑性階段框架-復(fù)合墻結(jié)構(gòu)地震內(nèi)力的實(shí)用計算方法,并通過具體算例討論了結(jié)構(gòu)內(nèi)力的變化情況.研究結(jié)果表明:彈塑性階段,框架與密肋復(fù)合墻剛度退化速度比值呈非線性關(guān)系,框架分擔(dān)總地震剪力的比例增加,但其絕對剪力值增加幅度并不明顯;考慮彈塑性階段復(fù)合墻的剛度退化,更好地符合了地震下框架-復(fù)合墻結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況.

框—剪結(jié)構(gòu)的彈塑性時程分析——采用結(jié)構(gòu)分析軟件epda對某框剪結(jié)構(gòu)建立結(jié)構(gòu)彈塑性時程分析模型，進(jìn)行動力時程分析，結(jié)構(gòu)非線性地震反應(yīng)分析，從分析結(jié)果可以看出，表明該結(jié)構(gòu)整體抗側(cè)剛度較大，抗震性能較好，進(jìn)入彈塑性階段后，塑性鉸分布合理，滿足結(jié)構(gòu)延性設(shè)...

利用非線性有限元軟件abaqus,對由鋼柱和鋼-混凝土組合梁構(gòu)成的組合框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維動力特性和地震作用下的彈塑性時程分析。通過研究該類結(jié)構(gòu)在地震反應(yīng)全過程中各個時刻的位移、速度、加速度反應(yīng)及內(nèi)力,從而確定結(jié)構(gòu)屈服的時間和順序,發(fā)現(xiàn)應(yīng)力和塑性變形集中的部位,判明結(jié)構(gòu)的屈服機(jī)制、薄弱環(huán)節(jié)以及可能的破壞類型。將分析結(jié)果與同剛度的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的計算結(jié)果進(jìn)行對比分析,結(jié)果表明,鋼-混凝土組合框架結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能。

　　收稿日期:2005-12-10 基金項目:國家杰出青年基金(50025823);遼寧省青年科研人才培養(yǎng)基金(973010);遼寧省教育廳重大項目 (20201056). 作者簡介:李兵(1974-),男,博士,主要從事抗震方向研究. 文章編號:1671-2021(2006)03-0393-04 rc框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的彈塑性時程分析 李　兵1,李宏男 2 ,史文學(xué) 3 ,陳　鑫 1 (11沈陽建筑大學(xué)土木工程學(xué)院,遼寧沈陽110168;　21大連理工大學(xué)海岸和近海工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,遼寧大連116024; 31營口職業(yè)技術(shù)學(xué)院建工系,遼寧營口115000) 摘　要:目的為簡化計算過程,提出鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的宏觀力學(xué)模型, 考慮剪力墻邊柱對扭轉(zhuǎn)的貢獻(xiàn),對框-

偏心框架結(jié)構(gòu)在水平地震動作用下的彈塑性分析——通過單層質(zhì)量偏心體系鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，運(yùn)用ansys軟件，建立鋼筋混凝土有限元空間實(shí)體整體式模型結(jié)構(gòu)。輸入罕遇地震波進(jìn)行彈塑性時程分析，研究在單向水平地震作用下結(jié)構(gòu)彈塑性側(cè)扭耦合扭轉(zhuǎn)地震...

針對具有柔性接頭的地下埋管在地震波作用下的反應(yīng)分析問題,基于反應(yīng)位移法,將管體和接頭進(jìn)行等效均勻化處理建立簡化的彈塑形管單元模型,推導(dǎo)了由這樣的簡化管單元模型構(gòu)成的直管段在地震位移波作用下的位移計算公式。在求得等效管模型位移的基礎(chǔ)上,再對每個管段和接頭進(jìn)行精細(xì)分析,求得管體及其接頭的真實(shí)內(nèi)力和變形。利用該方法對pvc管和鑄鐵管兩種類型埋管進(jìn)行了地震波作用下的反應(yīng)分析,并與基于有限元分析的結(jié)果進(jìn)行對比驗(yàn)證了方法具有充分的計算精度,可在地下埋管抗震設(shè)計中應(yīng)用。

文章介紹了罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)的彈塑性能量反應(yīng)方程。結(jié)合非線性動力時程分析,建立了多自由度體系能量項的計算方法,并且對一個短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在不同地震波作用下的能量反應(yīng)進(jìn)行分析。

通過對一平面及豎向均不規(guī)則且高度超限的高層建筑進(jìn)行的罕遇地震下動力彈塑性時程分析,評估此類結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下的抗震性能,并對該類建筑抗震設(shè)計提出了建議,以期指導(dǎo)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。