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钢筋混凝土框架刚塑性抗震设计方法研究 总被引：2，自引：1，他引：1
在罕遇地震作用下,钢筋混凝土框架结构通常要经历相当大的塑性变形,地震输入的动能绝大部分转化为塑性变形能而被耗散,仅有很少部分转化为弹性变形能,基于这种能量转化机制,采用刚塑性模型来预测地震反应.同时建议在结构设计时于适当位置预设塑性铰,使结构在强烈地震作用下的能量耗散集中在塑性铰处,并保证结构整体性,从而达到结构大震不倒的设防水准.以塑性理论为基础,发展了一种适用于钢筋混凝土框架结构刚塑性抗震设计方法.文中最后以5层钢筋混凝土框架为例给出了分析结果,并与弹塑性时程分析进行了对比,两者的一致性是相当满意的.由此表明,刚塑性抗震设计方法概念清晰,计算简单,具有可靠精度,可以满足罕遇地震作用下钢筋混凝土框架结构抗震设计要求. 相似文献
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基于能量平衡原理,对多层钢筋混凝土框架结构的地震输入能量的分布及耗散规律进行了研究。选用8条天然地震波和2条人工波,运用Perform-3D软件,对多层钢筋混凝土框架结构模型在7度罕遇地震作用下的弹塑性能量进行数值仿真计算。计算了钢混框架结构在不同地震波下的地震总输入能量、滞回耗能、阻尼耗能以及滞回耗能占总耗能的比例时程,分析了地震能量在各分量中的分布及分配规律;分析了阻尼比和延性比对地震输入能量的影响,确定了滞回耗能随阻尼比和延性比的变化规律;研究了钢筋混凝土框架结构梁柱构造和竖向侧移刚度变化对地震输入能及其分量的影响,确定了多层钢筋混凝土框架结构滞回耗能沿竖向的分布规律及沿横向在框架构件中的分配,研究了框架结构存在薄弱层情况下的滞回耗能的分布规律。揭示了多自由度钢筋混凝土框架结构地震输入能量及其分布规律,可为基于能量平衡原理的抗震设计理论在工程实际中的运用提供有益的参考。 相似文献
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本文通过能量法研究了钢筋混凝土筒体结构的抗震性能。文中采用振型分解法按等效单自由度体系求解筒体结构的滞回输入能;用pushover法分析了滞回耗能在结构层间的分布规律及结构自身的耗能能力;根据楼层滞回耗能与弹塑性层间位移的关系求出了薄弱层的弹塑性位移。对一高层钢筋混凝土框架-筒体结构在7度罕遇地震下的抗震性能进行了评估,通过与非线性动力时程分析的对比,证明了方法的可行性。 相似文献
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《地震工程与工程振动》2016,(5)
体外预应力自复位框架通过设置铰接节点弱化结构整体抗侧刚度,减小输入到结构中地震能量,地震作用后利用钢绞线的弹性回复力进行自复位。在已有的理论分析和试验研究基础上,对体外预应力自复位框架结构的抗震设计方法进行了研究。确定了体外预应力自复位框架结构的抗震性能水准、多道防线的布置以及抗震设计流程。以一个三层三跨体外预应力自复位框架为例进行了基于性能的抗震设计,采用有限元程序进行动力时程分析,输入3条地震波模拟结构经历设计烈度地震、罕遇地震的动力响应。分析结果表明:体外预应力自复位框架结构在罕遇地震作用下,最大层间位移角满足设计要求的性能目标,验证了基于性能抗震设计方法的有效性,同时表明体外预应力自复位框架结构具有良好的自复位能力和优异的抗震性能。 相似文献
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本文通过能量法研究了钢筋混凝土简体结构的抗震性能。文中采用振型分解法按等效单自由度体系求解简体结构的滞回输入能；用pushover法分析了滞回耗能在结构层间的分布规律及结构自身的耗能能力；根据楼层滞回耗能与弹塑性层间位移的关系求出了薄弱层的弹塑性位移。对一高层钢筋混凝土框架-简体结构在7度罕遇地震下的抗震性能进行了评估，通过与非线性动力时程分析的对比，证明了方法的可行性。 相似文献
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针对西昌市某高层钢筋混凝土剪力墙结构进行了橡胶支座隔震设计和抗震性能分析。西昌市抗震设防烈度为9度,历史上曾发生过7.5级地震。该工程场址地质构造较复杂,东侧区域有一条隐伏断层,属则木河断裂带次生断层。则木河断裂带是川西主要发震断裂带之一,至今仍是一条活动较强烈的大断裂。按照《建筑抗震设计规范》(2016版)要求,取近场影响系数1.5,以提高结构的安全度;选取Ⅱ类场地5条天然地震波和2条人工模拟地震波,共计七条符合规范要求的地震波;基于SAP2000软件对结构进行了隔震设计,中震作用下结构层间剪力和倾覆弯矩减震系数最大值为0.24,比非隔震结构地震响应减小显著,罕遇地震下隔震支座的面压、水平位移能够满足规范要求。采用ABAQUS对结构进行了罕遇地震动力弹塑性时程分析,结果表明结构能够满足"大震不倒"的抗震设防目标。 相似文献
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本文按现行规范及技术规程设计了设防烈度为8度的一个规则的钢筋混凝土异形柱框架,并进行了单向水平地震作用下的空间三维非线性地震反应分析,考查了异形柱框架结构在设防和罕遇地震水准下的整体抗震性能,对结构能否达到抗震设防目标进行了初步评价。结果表明,8度区按规范设计的结构在设防烈度及罕遇烈度地震作用下基本能够达到预期的抗震设防目标。 相似文献
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目前时程分析选波常采用目标谱法,即选择反应谱与目标谱有较好匹配的地震波。目前为止,关于在谱匹配中采用不同的坐标体系会给地震波缩放以及时程分析结果造成的差异性影响,还鲜有相关研究结果。本文旨在对比分析谱匹配中反应谱与目标谱采用算术值(算术坐标下ASM方法)和对数值(对数坐标下LSM方法)所得结构非线性时程分析结果的差异。以美国SAC Steel Project提出的3层、9层和20层钢框架结构为实例,以该计划提出的代表3种超越概率(即50年超越概率50%、10%和2%)的各组地震波平均反应谱作为目标谱,以这3组地震波(每组20条波)时程分析所得最大层间位移角的算术均值和几何均值作为目标反应,以简单地震信息初选的小型地震波数据库(共40条波)作为备选波,将ASM和LSM方法优选出的7条地震波所得时程分析结果进行了差异性分析。研究表明, LSM方法所得地震波的缩放系数明显大于ASM方法,并且地震波的排序即选择结果也存在一定差异。ASM和LSM方法对结构反应均值(算术均值和对数均值)估计的准确度均控制在±20%以内,但LSM方法所得结构反应更大。LSM方法在降低结构反应离散性方面较ASM方法更有优势,且对于较长周期结构(如20层结构)及结构非线性程度较高(如50年超越概率10%、2%)时,这种优势会更为凸显。 相似文献
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研究了具有不同自振特性的建筑结构在近断层速度脉冲型及非速度脉冲型地震动作用下的结构层间变形分布,揭示了近断层速度脉冲对工程结构地震响应的特殊影响. 从汶川MS8.0地震近断层强震记录中选取两组典型速度脉冲型记录和非脉冲型记录, 根据确定的目标地震动强度水平,利用时域叠加小波函数法对选择的强震记录进行调整, 使之与目标地震动水平对应的加速度反应谱保持一致, 以此作为结构地震反应分析的地震动输入. 选取具有不同自振特征的3层、11层和20层典型钢筋混凝土框架结构, 建立有限元分析模型, 分别计算在速度脉冲型与非速度脉冲型记录作用下这些结构层间变形分布. 研究表明,速度脉冲型记录与非速度脉冲型记录作用下结构层间变形有明显差异, 且与结构自振特征有关.就低层结构的层间变形而言, 非速度脉冲型记录的影响较速度脉冲型记录的影响大. 随着结构自振周期的增加, 高阶振型的影响更加明显. 与非速度脉冲型记录相比,速度脉冲型记录的结构层间位移反应中值及离散程度较大. 速度脉冲型记录更容易激发高层结构的高阶振型, 产生较大的层间位移反应. 非速度脉冲型记录对中低层结构层间变形影响较大.因此, 在开展近断层结构地震影响评价时, 应考虑近断层速度脉冲的影响. 相似文献
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近断层地震动中长周期、短持时和高能量的加速度脉冲将对高层摩擦摆基础隔震结构的减震性能产生不利影响，考虑土-结构相互作用（SSI效应）后的隔震结构将产生动力耦合效应，可能进一步放大隔震结构地震响应。为此，通过一幢框架-核心筒高层摩擦摆基础隔震结构的非线性地震响应分析，考察近断层脉冲型地震动作用下框架-核心筒摩擦摆基础隔震结构的层间位移角、楼层加速度和隔震层变形等响应规律，揭示隔震体系的损伤机理。基于集总参数SR （sway-rocking）模型，分析不同场地类别与不同地震动类型对隔震体系动力响应影响规律。结果表明:高层摩擦摆基础隔震结构在近断层脉冲型地震动作用下的减震效果相比普通地震动减震效果变差，楼层剪力、层间位移角和隔震层变形等超越普通地震动作用下的1.5倍；对于Ⅲ和Ⅳ类场地类别，考虑SSI效应使隔震结构的地震响应进一步放大，弹塑性层间位移角随着土质变软增大尤为明显。 相似文献
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目前时程分析选波常采用目标谱法,即选择反应谱与目标谱有较好匹配的地震波,条件均值谱(CMS)已成为目前国内外广受关注及认可的目标谱。通常的CMS是基于5%阻尼比建立的,当结构阻尼比并非5%时,则需要对CMS进行阻尼修正。本文旨在建立1种CMS阻尼修正方法和计算公式,以便于不同阻尼比结构抗震时程分析的选波工作。以美国SAC Steel Project计划提出的针对洛杉矶地区设计的9层抗弯钢框架为场地和结构实例,建立了3种地震危险性水平(50年超越概率50%、10%和2%)下2%阻尼比的CMS目标谱,并进行了时程分析地震波选择及结构反应的计算。研究表明:提出的CMS的阻尼修正方法可不受衰减关系影响,适用的阻尼比范围(0.5%~30%)及周期范围(0.01s^10s)均较广泛,可用于各种类型的结构的抗震分析。 相似文献
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条件均值谱（CMS）已成为目前国内外广受关注及认可的结构抗震时程分析选波的目标谱,但其无法同时兼顾多个周期点谱加速度具有相同的地震危险水平,对于须考虑多阶振型影响的长周期结构尚存局限。Newmark-Hall三联谱是基于加速度峰值（PGA）、速度峰值（PGV）和位移峰值（PGD）并联合短、中、长周期相关放大系数建立的反应谱,与短、中、长周期结构均具有天然良好的相关性,其与概率地震危险性分析（PSHA）结合较弱及具有经验化特征。将两种反应谱的优势相结合,即将CMS的“条件分布”理念引入Newmark-Hall三联谱,建立了条件Newmark-Hall三联谱（即CN-H）,并提出了以CN-H为目标谱的选波方法（即CN-H方法）。以美国SAC计划设计的3层和9层抗弯钢框架结构为例,将CN-H方法与以CMS为目标谱的选波方法所得结果进行了对比。CN-H方法对于结构反应均值的估计与CMS方法具有一致的准确性,且所得结构反应的离散性也较低,可见CN-H方法对于结构弹塑性时程分析选波具有良好的适用性。 相似文献
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A spectral-velocity-based combination-type ground motion intensity measure (IM), which is inspired by the superior sensitivity of spectral velocity to structural response compared with other two spectral quantities, is proposed for super high-rise building structures with the consideration of the characteristics of ground motions and structures themselves. Two super high-rise buildings with typical frame/core-tube/outrigger lateral resisting system and a wide range of structural height (H = 258 m~660 m) are deliberately selected to identify the correlation between the maximum inter-story drift ratio and nineteen IMs developed in recent decade together with the proposed IM, with sixty chosen far-field and near-field pulse-like ground motions. With the suggested optimal number of lower vibration modes and corresponding combination factors, the efficiency, sufficiency and the scaling robustness of the proposed IM is further demonstrated. In addition, the relative sufficiency measures of other IMs with respect to the proposed IM are investigated. The results from the study indicate that, the proposed IM is believed, from the standpoint of efficiency, sufficiency, relative sufficiency measure and scaling robustness, to be a more specialized and desirable tool for super high-rise buildings, either for far-field or near-field ground motions. 相似文献
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Viscoelastic dampers (VEDs) are one of the most common passive control devices used in new and retrofit building projects which reduce the structure responses and dissipate seismic energy during an earthquake. Various methods to design this kind of dampers have been proposed based on the desired level of additional damping, eigenvalue assignment, modal strain energy, linear quadratic regulator control theories, and other approaches. In the current engineering practice, the popular method is the one based on the modal strain energy that uses the inter-story lateral stiffness as one of the main variables for damper design. However, depending on the configuration of the structure, in some cases the resulting interstory lateral stiffness can be very large. Consequently, the dampers size would also be large producing much more damping than that effectively necessary, resulting in an increase of the overall cost of the supplemental damping system and causing excessive stress on the structural elements connected to the dampers. In this paper an alternative practical design method for structures with VEDs is proposed. This method uses the inter-story shear forces as one of the main variables to accomplish the damper design compared to what was done in previous studies. Nonlinear time-history analyses were conducted on a 7-story reinforced concrete (RC) structure to check the reliability and effectiveness of the proposed method. Comparisons on the seismic performance between the structure without dampers and that equipped with VEDs were carried out. It is concluded that the proposed method results in a very suitable size of dampers, which are able to improve the performance of the structure at all levels of earthquake ground motions and satisfying the drift requirement prescribed in the codes. 相似文献
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合理的地震动强度指标是预测和评价结构抗震响应的重要基础。选取24个周期点的单自由度体系和一个高层框架核心筒长周期结构,基于不同震源机制的100条地震动记录时程分析结果,研究16种地震动强度指标与结构地震响应的相关性,并提出考虑高阶振型影响的改进反应谱相关型地震动强度指标。研究表明：（1）不同地震动强度指标与结构地震响应的相关性差别较大,随着单自由度体系自振周期的增大,地震动强度指标与单自由度体系地震响应的相关性大致呈减小的趋势;（2）对于高层长周期结构,综合对比分析各地震动强度指标分别与顶点最大位移、最大基底剪力、最大层间位移的相关性,从工程实用角度出发,推荐地面运动峰值速度为最佳地震动强度指标;（3）由于高层长周期结构受高阶振型影响显著,采用含有高阶振型因素的反应谱强度指标可提高与结构地震响应的相关性。 相似文献
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以2021年5月21日云南漾濞6.4级地震所获取的漾濞台强震动记录作为输入,对不同高度(低层、多层和高层)钢筋混凝土框架结构以及一低层砖混结构进行动力时程分析,探讨不同高度钢筋混凝土框架结构动力响应特点,对比砖混结构与低层框架结构地震响应的不同,并对结构进行性能评定.主要分析结果表明,所有结构的楼层加速度响应中,竖向加速度放大效应显著,尤其是低层框架;框架结构Y方向楼层傅里叶幅值谱峰值主要在1~2.5 Hz频率范围;多层框架的层间位移角响应更大;所有框架结构以及设防的砖混结构层间位移角均未超过中等破坏限值;与低层框架结构相比,基本周期更短的砖混结构水平向楼层加速度放大效应更为显著;设防的砖混结构具有良好的抗震性能.分析结果可为灾区震害评估和震后修复提供指导,同时为建筑结构抗震设计提供一定参考. 相似文献
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以线性粘滞阻尼器加固剪切型规则框架结构为研究对象,基于能量原理提出阻尼系数正比于层间位移（α+1）次方的分配方式,在此基础上提出了一种基于遗传算法的粘滞阻尼器减震结构优化设计方法。使得中震下结构最大层间位移角小于允许值,以满足"中震不坏"的设计目标,同时令附加总阻尼系数最小,满足经济性要求。以12层规则框架为例,分别采用优化方法和其他三种方案对结构进行减震设计,计算结果表明:基于优化方法进行粘滞阻尼器减震结构优化设计,既能保证结构层间位移角小于限值,又能满足经济性要求。 相似文献