【摘 要】
:
空间网格结构由于其优良的结构性能,被越来越多的应用到各种类型的公共建筑中,此类结构一般都投资巨大并且用于人员流动量大的场所,一旦遭遇地震发生破坏,将会造成严重的经济损失和人员死伤。数值分析是研究结构抗震性能的重要方法,通常仅开展结构在某一方向或三个平动方向的地震响应分析。但实际地震动是六个方向的地震动,即三个平动方向与三个转动方向的地震动,仅研究结构单向或三向平动地震动作用下响应显然与实际不符。为
论文部分内容阅读
空间网格结构由于其优良的结构性能,被越来越多的应用到各种类型的公共建筑中,此类结构一般都投资巨大并且用于人员流动量大的场所,一旦遭遇地震发生破坏,将会造成严重的经济损失和人员死伤。数值分析是研究结构抗震性能的重要方法,通常仅开展结构在某一方向或三个平动方向的地震响应分析。但实际地震动是六个方向的地震动,即三个平动方向与三个转动方向的地震动,仅研究结构单向或三向平动地震动作用下响应显然与实际不符。为进一步研究空间网格结构转动地震响应,采用频域法计算得到转动地震动,参考芦山中学综合馆的结构形式,建立空间网格结构有限元模型,通过对结构模型输入三向平动地震动、三向转动地震动和六向平转地震动,研究结构的强震平转耦合作用,探究转动地震动对空间网格结构抗震性能的影响特点和规律,获得典型空间网格结构在不同类型和工况地震动输入下结构强震平转失效机理。本论文主要完成了以下工作:1、根据地震动自身特点,选取了面波、远场地震动、脉冲型地震动和无脉冲型地震动,每种类型地震动选取3条(共12条),并选择1条实际的芦山地震动与1条无脉冲地震动(Parkfield地震动)进行比较分析。通过地震动时程图、傅里叶幅值谱和绝对加速度反应谱进行各个类型地震动工程特性分析。结果表明:平动地震动的峰值和能量集中分布于低频,竖向地震动比水平两向地震动在高频段分布更为丰富。同等幅值的芦山地震动携带能量大于Parkfield地震动,竖向地震动携带能量比两水平向低。远场地震动以及脉冲地震动绝对加速度反应谱在长周期内仍有丰富的分布。而无脉冲地震动与面波加速度反应分布集中于短周期内,在长周期的分布含量很低,对于自振周期小的结构,需考虑无脉冲地震动与面波对其产生的不良影响。2、系统总结了目前应用较为广泛的几种获取地震动转动分量的方法,选用频域法,通过MATLAB编程计算各类型地震动转动分量,基于傅里叶幅值谱和绝对加速度反应谱分析其工程特性。结果表明:体波摇摆分量在高频区有着丰富的分布,且衰减比体波扭转分量更缓慢。体波扭转分量的频率分布集中于低频段,但扭转分量在高频段的分布要高于平动分量。面波的扭转分量有更为丰富的高频成分,并且面波扭转的高频成分衰减更加缓慢。体波与面波的摇摆分量加速度反应均大于扭转分量的加速度反应。3、参考芦山中学综合馆,基于不同参数建立了7个空间网格结构有限元模型,选择前述的12条地震动,分为3种工况进行结构地震响应分析,并选取与实际结构最接近的空间网格模型,输入不同幅值的芦山地震动与Parkfield地震动进行结构响应对比分析。现有分析结果表明:地震动三向平动分量输入时,脉冲型地震动与面波地震动产生的结构响应最大;脉冲型地震动对结构变形影响显著;结构自身参数变化对其变形影响较弱。由于芦山地震动携带能量大于Parkfield地震动,前者结构响应大于后者。三向转动分量输入时:脉冲型转动地震动作用下结构加速度响应最大,且结构产生最大的变形。转动地震动响应与地震动平动分量幅值有关,芦山地震动转动分量作用下的结构地震响应大于Parkfield地震动转动分量。地震动平转耦合作用时:无脉冲地震动平转耦合作用的结构响应最小,脉冲型平转耦合作用对结构变形影响最为显著。4、现有分析结果表明:地震动平转耦合作用下结构响应显著大于地震动平动分量作用下结构响应;转动地震动对结构振动强度影响较小。但转动地震动对结构变形影响显著,平均使得结构转动位移响应增加了35%,结构平动位移增加了4%;脉冲型地震动平转耦合作用对结构变形影响最为显著,转动位移响应比平动位移响应增加了1倍左右;远场地震动平转耦合作用时会使得结构受力与变形显著增加,结构平转耦合作用下,位移与转动位移分别增加了15%与24%,剪力与弯矩分别增加了13%与10%。
其他文献
混合试验将结构划分为试验子结构与数值子结构,行为复杂的关键部分在实验室中进行大比例尺试验,其余部分作为数值子结构采用有限元软件进行仿真,因此结合了物理试验和数值模拟的优点,可以反映整体结构在地震作用下的破坏机理。数值子结构的精度是影响混合试验结果可信度的重要因素之一。为了提升数值子结构的精度,可充分利用试验测量数据更新数值子结构中具有相似边界、材料和行为的部分,从而使数值子结构和试验子结构的力学行
场地地震反应是工程场地抗震经济性和抗震安全性评价的重要依据。目前对于场地地震反应的研究主要依靠数值模拟的方法,但研究表明,现有的数值模拟方法还不能准确模拟场地地震反应,特别是对软土场地的模拟存在较大误差。所以采用新方法新手段研究场地地震反应是一个新的研究方向,可以突破传统数值模拟方法的局限性,提高地震反应分析准确性,为场地地震安全性评价和结构抗震设计提供技术支持。本文以Ki K-net台网数据库和
震级估算是地震预警中的重要工作,地震影响范围判断、地震预警信息发布等都依赖于震级快速估算的结果,震级也是地震预警系统对外发布预警信息的重要参数之一。地震预警由于时效性的要求,确定地震震级不能等待整个地震结束之后才开始,需利用P波初期信息立即开始震级预测,并随着数据的增加实时更新震级预测值,以获得更加准确合理的结果,传统方法由于只采用单一地震波初期特征参数建立线性统计关系预测最终震级,离散性大,特别
“国家地震烈度速报与预警工程”项目拟建成约15000个地震预警台站,其中有众多台站缺少完整场地信息。经济、高效地评估地震预警台站的场地类别和动力特性,并以此为基础进行场地校正,有助于提高预警时间精度,保证震级估算的准确性,为震后灾害分布及救援方向提供理论依据。基于钻孔波速数据的场地类别划分方法需使用大量人力物力,而地脉动单点谱比法简单、经济、便捷且可以有效反映场地动力特性,被广泛应用于国内外场地分
据统计,在一些现代大型建筑内,功能性非结构部件的造价平均可高达建筑总造价的70%~80%。在地震所造成的人员伤亡和财产损失中,建筑非结构部件及其系统破坏造成的损失所占比例越来越高。虽然在《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)中明确提出了关于非结构部件的抗震设计要求,但其中基于楼面加速度反应谱概念的楼层放大系数等参数的合理性仍值得商榷,尤其对于我国近年来大量兴建的钢结构建筑是否适用更值得
“强柱弱梁”是钢筋混凝土框架结构在抗震设计中的重要概念之一,根据众多国内外学者研究结果表明,当结构梁端在柱端之前屈服并产生塑性铰时,钢筋混凝土框架结构整体会保持较好的延性和耗能能力。然而,以往的地震破坏实际经验表明,根据现行规范设计的钢筋混凝土框架结构的破坏机理很少出现设计人员所期望的强柱弱梁破坏模式。结构多为柱截面较梁截面先出现塑性铰,从而形成柱铰机制,导致结构倒塌。为研究这一问题,本文研究了不
城市燃气管网在地震作用下的破坏或功能丧失对城市安全、经济、生产等方面会产生不利影响。而随着抗震韧性概念的发展,燃气管网地震工程的研究已经扩展到了对抗震性能、恢复重建过程的全面关注。由于我国针对燃气管网抗震韧性定量评估与提升的研究并不多见,相关方法仍需完善,因此本文从网络系统的角度出发,充分考虑了燃气管网抗震、救灾中的多种不确定性因素与外界约束条件,提出了城市燃气管网抗震韧性定量评估流程以及抗震韧性
近年来,随着微机电(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)技术的发展,使用MEMS进行地震动参数速报台站的布设以提高速报的时效性和可靠性成为可能,我国地震预警新的技术系统研发正处于起步阶段,本文根据PC端MEMS地震动数据采集与速报系统技术需求,结合C/S软件架构,以边缘计算为技术思路,将地震动参数计算移到了客户端,大大提高了系统在大地震时的时效性和可靠性。本文
我国位于环太平洋地震带和亚欧地震带之间,是全球大陆区域中最活跃的地震区之一。与我国现行桥梁抗震设计规范对桥梁抗震性能的要求相比较,当前我国大多数在役公路桥梁存在不同程度的抗震能力不足问题,导致我国目前公路网中桥梁的抗震能力较弱。而桥梁作为生命线工程,一旦发生灾害性的地震,造成的直接和间接经济损失很大,国内外大量震害资料也表明了桥梁抗震加固研究的重要价值和意义。震害及受力分析表明,桥墩在强烈的大地震
混合结构是我国超高层建筑的主要结构形式之一,因其功能复杂且内部人口密集,若在大地震中发生严重破坏,将造成严重的人员伤亡和经济损失。因此,控制该类结构地震损伤并合理评估其抗震性能十分重要。目前,各国学者往往利用消能连梁控制该类结构地震损伤程度,我国许多大中城市的高层及超高层建筑也采用了这种减震措施。但尚缺少高层混合结构,特别是加入减震措施的高层混合结构的抗震性能评估方法,因此急需系统地开展相关研究。