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远场类谐和地震动下的高层结构地震响应与损伤机理分析

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振动工程学报 2019年第6期32卷 1019-1028页

作者：曾建仙许立英颜桂云吴应雄福建工程学院土木工程学院福建福州350118 福建工程学院福建省土木工程新技术与信息化重点实验室福建福州350118 西南科技大学土木工程与建筑学院四川绵阳621010 福州大学土木工程学院福建福州350116

远场类谐和地震动是一种特殊的长周期地震动,其较大幅值的类谐和波可能给高层结构带来不利影响。通过对远场类谐和地震动的类谐和波段进行分析,探讨类谐和波段与加速度反应谱的第2波峰之间的关系;然后对某高层框筒结构的实例模型进行弹... 详细信息

远场类谐和地震动是一种特殊的长周期地震动,其较大幅值的类谐和波可能给高层结构带来不利影响。通过对远场类谐和地震动的类谐和波段进行分析,探讨类谐和波段与加速度反应谱的第2波峰之间的关系;然后对某高层框筒结构的实例模型进行弹塑性动力时程分析,分析结构的地震位移和内力响应、周期变化曲线、损伤云图、压缩损伤指数以及结构顶点位移响应的功率谱密度,并讨论结构损伤的程度、时刻和位置与类谐和波的关系。结果表明:类谐和波段与加速度反应谱的第2峰值存在一一对应的关系;高层结构在6度中震强度的远场类谐和地震波下的地震位移响应超过了7度大震强度的普通地震波下的值;幅值较大的类谐和波是导致结构刚度迅速衰减的主要原因;结构损伤最严重的时刻并非发生在地震最大能量输入时刻,而是推迟到了类谐和波段,且结构损伤最严重的位置呈现向结构底部移动的趋势。

关键词：远场类谐和地震动高层结构类谐和波峰值损伤机理弹塑性动力时程分析

远场类谐和地震动下大底盘单塔楼隔震结构振动台试验研究

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振动与冲击 2018年第18期37卷 86-94页

作者：颜桂云方艺文吴应雄肖晓菲福建工程学院土木工程学院福建省土木工程新技术与信息化重点实验室福州350118 福州大学土木工程学院福州350116

远场类谐和地震动具有长持时、低频成份丰富等特征,后期振动阶段产生多个循环脉冲,类似谐和振动,需分析与验证其对隔震建筑等长周期结构抗震性能带来的不利影响。讨论远场类谐和地震动峰值比、持时及反应谱特性;设计一个大底盘单塔楼钢... 详细信息

远场类谐和地震动具有长持时、低频成份丰富等特征,后期振动阶段产生多个循环脉冲,类似谐和振动,需分析与验证其对隔震建筑等长周期结构抗震性能带来的不利影响。讨论远场类谐和地震动峰值比、持时及反应谱特性;设计一个大底盘单塔楼钢框架结构,分别组装为抗震、基础隔震和层间隔震等三种试验模型,以普通地震动与远场类谐和地震动为激励输入,进行单向振动台试验与数值模拟,探讨地震波中的长周期成份与类谐和成份对隔震结构层间位移、楼层加速度、隔震层变形等减震性能的影响,分析塔楼水平向缩进尺寸比例为1∶1. 5,1∶2,1∶2. 5和1∶3等条件下隔震结构的振动特性。结果表明:远场类谐和地震动作用下的抗震、层间隔震与基础隔震模型的楼层动力响应为普通地震动下结构响应的2～3倍,隔震结构的减震性能也明显劣于普通地震动下的减震性能,隔震层在远场类谐和地震动下的最大变形为普通地震动的3～4倍,易导致隔震支座变形过大而产生破坏;不同的塔楼水平向缩进尺寸比例对隔震结构振动特性并无明显影响。

关键词：大底盘隔震结构远场类谐和地震动振动台试验减震性能振动特性

远场类谐和地震动作用下带限位装置滑移隔震结构地震响应分析

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粉煤灰综合利用 2021年第6期35卷 1-6页

作者：张超张慧杨谦陕西工业职业技术学院陕西咸阳712000

以一栋5层的滑移隔震结构为研究对象,采用具有限位功能的隔震装置,输入远场类谐和地震动和远场非谐和地震动,对比分析带限位装置滑移隔震结构在远场类谐和地震动作用下地震响应的变化规律。研究表明:带限位装置滑移隔震结构作为周期较... 详细信息

以一栋5层的滑移隔震结构为研究对象,采用具有限位功能的隔震装置,输入远场类谐和地震动和远场非谐和地震动,对比分析带限位装置滑移隔震结构在远场类谐和地震动作用下地震响应的变化规律。研究表明:带限位装置滑移隔震结构作为周期较长的柔性结构,对远场类谐和地震动较为敏感,远场类谐和地震动作用下层间位移、楼层加速度、层间剪力较之远场非谐和地震动作用下对应层的层间位移、楼层加速度、层间剪力都在增大,且随着地震烈度增加,层间位移、层间剪力的增加幅度在减小。两种地震动作用下隔震结构的地震响应基本都随地震烈度的增加而增大。在进行隔震结构设计时,要充分考虑远场类谐和地震动对带限位装置滑移隔震结构的影响。

关键词：滑移隔震限位装置远场类谐和地震动地震响应

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远场类谐和地震作用下双柱墩梁桥失效分析

福建工程学院学报 2021年第4期19卷 307-314页

作者：颜桂云余勇胜袁宇琴李环辉张东鹏福建省土木工程新技术与信息化重点实验室福建工程学院土木工程学院福建福州350118 厦门中胤建筑工程有限公司福建厦门361000 福建省方鑫建设集团有限公司福建厦门361000

根据远场类谐和地震动、普通地震动反应谱与规范反应谱之间的包络关系,选取输入结构的地震动加速度峰值;建立双柱墩式抗震梁桥,分析同峰值加速度的远场类谐和地震动和普通地震动作用下双柱墩式梁桥主梁、墩柱的地震响应等,揭示远场类谐... 详细信息

根据远场类谐和地震动、普通地震动反应谱与规范反应谱之间的包络关系,选取输入结构的地震动加速度峰值;建立双柱墩式抗震梁桥,分析同峰值加速度的远场类谐和地震动和普通地震动作用下双柱墩式梁桥主梁、墩柱的地震响应等,揭示远场类谐和地震动作用下双柱墩式梁桥的动力响应与失效机理;采用SR模型模拟双柱墩抗震梁桥墩底的SSI效应,分析远场类谐和地震动作用下梁桥地震响应变化规律。结果表明,远场类谐和地震动对桥梁的地震响应为普通地震动作用的1.5倍以上,其设防烈度至少应提高一度才能保证桥梁的安全;墩-系梁连接点处弯矩随桩土刚度减小而增大,有可能会引起桥墩弯曲破坏。

关键词：远场类谐和地震动双柱墩失效机理 SSI效应

特殊长周期地震动作用下超限高层建筑结构地震响应分析

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建筑结构 2017年第5期47卷 72-76页

作者：韩建平石金辉兰州理工大学甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室兰州730050 兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心兰州730050

近断层脉冲型地震动和远场类谐和地震动是两类特殊的长周期地震动,对这两类地震动作用下长周期结构特别是超限结构响应的对比研究还很少。以集集地震动记录为数据基础,各选取10条具有代表性的近断层脉冲型地震动记录和远场类谐和地震动... 详细信息

近断层脉冲型地震动和远场类谐和地震动是两类特殊的长周期地震动,对这两类地震动作用下长周期结构特别是超限结构响应的对比研究还很少。以集集地震动记录为数据基础,各选取10条具有代表性的近断层脉冲型地震动记录和远场类谐和地震动记录,首先对两类地震动的频谱特性进行了对比研究,分析了两类地震动的特点,在此基础上,以所选取的这两类地震动分别作为输入,对一个超限高层结构分别进行了8度(0.2g)多遇水准地震作用下的弹性时程分析和罕遇水准地震作用下的弹塑性时程分析,并对两类特殊长周期地震动作用下的结构位移响应和加速度响应结果做了比较研究。结果表明,近断层脉冲型地震动和远场类谐和地震动作用下结构的最大层间位移角都接近规范限值甚至超出限值,远场类谐和地震动作用下的结构位移响应和加速度响应都大于近断层脉冲型地震动输入下的相应响应。因此,对长周期结构进行抗震性能分析时,选择远场类谐和地震动更加偏于安全。

关键词：长周期结构近断层脉冲型地震动远场类谐和地震动反应谱时程分析超限高层建筑

高层隔震建筑隔震层优化及长周期地震作用下的响应分析

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高层隔震建筑隔震层优化及长周期地震作用下的响应分析

作者：刘国龙兰州理工大学

学位级别：硕士

隔震结构的隔震层阻隔减弱了传播到上部结构的地震作用,使得上部结构响应比抗震结构显著减小,既保护了上部结构、装修、室内设施和仪器,也使建筑使用功能不中断,近年隔震技术逐渐呈现高层化的趋势,越来越多、越来越高的高层建筑尝试采... 详细信息

隔震结构的隔震层阻隔减弱了传播到上部结构的地震作用,使得上部结构响应比抗震结构显著减小,既保护了上部结构、装修、室内设施和仪器,也使建筑使用功能不中断,近年隔震技术逐渐呈现高层化的趋势,越来越多、越来越高的高层建筑尝试采用隔震技术。本文阐述了高层隔震建筑的发展现状、隔震技术的减震原理、隔震装置性能、隔震设计方法和流程,针对高层建筑的隔震设计采用有限元分析软件ETABS进行计算分析,优化隔震装置的配置方案提高隔震层的性能,并采用特殊长周期地震动校验未隔震结构和隔震结构的地震响应。本文对一幢位于8度区(0.20g)、高度120m、钢筋混凝土框架-核心筒结构的高层建筑进行基础隔震设计,选取与隔震反应谱匹配的地震波,采用天然橡胶支座+铅芯橡胶支座组成隔震层的普通隔震方案,计算分析结果表明,水平地震作用可减半度,但罕遇地震作用下,核心筒角部的隔震支座最大压/拉应力超出了规范限值。针对普通隔震方案的不足优化隔震层的设计,为降低隔震层的等效刚度设计了隔震装置为天然橡胶支座+弹性滑板支座组合隔震方案,为提高结构阻尼设计了附加粘滞阻尼器的组合隔震方案,提出了高层隔震建筑隔震装置的最优配置方案,最优组合隔震方案水平地震作用可减一度,罕遇地震作用下支座最大压/拉应力能够满足规范限值要求。由于高层建筑和高层隔震建筑均属于长周期结构,可能在长周期地震作用下发生共振产生严重的破坏,建设场地位于兰州沉积盆地,因此选用远场类谐和长周期地震波进行校验。长周期地震动作用下,高层建筑和高层隔震建筑结构的楼层剪力、结构顶点位移和楼层加速度均明显大于普通地震动。组合隔震方案的减震效果显著优于普通隔震方案,峰值加速度为70cm/s时,普通隔震方案的支座最大压/拉应力超出规范限值,组合隔震方案的支座最大压/拉应力可以满足规范要求。

关键词：高层隔震建筑组合隔震长周期结构长周期地震动远场类谐和地震动

不同类型地震动作用下深水群桩基础的动力响应研究

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不同类型地震动作用下深水群桩基础的动力响应研究

作者：李瑞然郑州大学

学位级别：硕士

群桩基础作为深水桥梁的重要承载部分,其抗震性能在工程界和学术界备受关注。深水群桩基础的抗震设计中需要重点考虑动水作用对结构的影响,在地震作用下,动水作用不仅会改变结构的动力特性,也会显著影响结构响应。目前对于深水群桩基础... 详细信息

群桩基础作为深水桥梁的重要承载部分,其抗震性能在工程界和学术界备受关注。深水群桩基础的抗震设计中需要重点考虑动水作用对结构的影响,在地震作用下,动水作用不仅会改变结构的动力特性,也会显著影响结构响应。目前对于深水群桩基础动力响应方面的研究比较匮乏,特殊长周期地震作用下的深水群桩基础的抗震研究更是少之又少,故深入研究不同类型地震动作用下深水群桩基础的抗震性能具有重要的意义。本文以某典型深水群桩基础为研究对象,基于流固耦合理论,分析了深水群桩基础在不同类型地震下的动力响应特性及破坏模式。本文的主要工作包括:（1）基于考虑结构—水体耦合的群桩基础弹性有限元分析模型,从群桩基础的动水附加质量分布规律出发,对比Morison方程、简化辐射波浪法和铁路抗震规范计算动水附加质量时的差异性,并研究了水深变化对结构自振周期的影响。（2）针对近场脉冲地震动、远场类谐和地震动两类特殊的长周期地震动,从地震动基本特性和能量输入特性两个方面对比分析了长周期地震动和一般场地震动的特征。指出了近场脉冲地震动的峰值较大,具有相对较高的强度,而远场类谐和地震动的加速度、速度峰值相对较小,但位移峰值与近场脉冲地震动相差却很小;长周期地震动的频带分布主要集中在0.1～1.2Hz相对低频部分,而一般场地震动的频带分布主要集中在1.3～3.2Hz相对高频部分。（3）建立群桩基础的非线性分析模型,结合我国公路桥梁抗震规范,选取近场脉冲、远场类谐和及一般场地震动为输入,进行深水群桩基础在E1和E2强度地震下的动力响应分析。此外,通过对模型引入受拉和受压损伤因子变量,明确了深水群桩基础在地震下的损伤演化以及地震作用下的损伤模式。（4）基于简化辐射波浪理论,开展不同水深下群桩基础在不同类型地震动下的动力响应分析,从结构位移、应力、剪力和弯矩四个指标的角度出发,结合我国建筑抗震设计规范对结构安全性进行评价。指出了对于深水群桩基础在近场脉冲地震动作用下的抗震设计,当按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中考虑近场系数1.5时,是偏不安全的。

关键词：群桩基础近场脉冲地震动远场类谐和地震动动水压力地震响应损伤演化

长周期地震动下考虑SSI效应三种地基的层间隔震结构试验分析

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水利与建筑工程学报 2022年第6期20卷 143-148,194页

作者：吴应雄胡贤忠唐贞云邱灿星许燕芳巫生华吴炳添章才富福州大学土木工程学院福建福州350108 福建省建筑科学研究院有限责任公司福建福州350100 北京工业大学北京100124 福建省森正建设集团有限公司福建厦门361000 至永建设集团有限公司福建福州350000 中城投集团第八工程局有限公司福建厦门361000 中建四海建设开发有限公司福建厦门361000

长周期的远场类谐和地震动易使隔震结构地震响应强烈,基于刚性地基假定设计的隔震结构在实际土层中减震效果良好,但考虑土-结构相互作用(SSI效应)后不能体现良好的减震效果。为此在已有刚性地基、软土地基和软夹层地基上大底盘单塔楼层... 详细信息

长周期的远场类谐和地震动易使隔震结构地震响应强烈,基于刚性地基假定设计的隔震结构在实际土层中减震效果良好,但考虑土-结构相互作用(SSI效应)后不能体现良好的减震效果。为此在已有刚性地基、软土地基和软夹层地基上大底盘单塔楼层间隔震结构的振动台试验结果的基础上进行对比分析,探讨在远场类谐和地震动作用下三种地基上层间隔震结构动力响应及其减震性能的差异。结果表明:在SSI效应作用下,软土地基上非隔震、隔震结构的自振周期延长倍数较软夹层地基条件下略有增大;不同类型地震动下,软土、软夹层地基上隔震结构的加速度放大系数分布规律相似,且考虑SSI效应后层间隔震结构的上、下子结构加速度响应均存在差异;远场类谐和地震动下软夹层地基上隔震结构的位移响应增大幅度较软土地基显著;软土层地基上层间隔震结构的基础转动角加速度略大于软夹层地基上的基础转动角加速度。

关键词：远场类谐和地震动土-结构相互作用不同土性地基层间隔震振动台试验

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不同类型地震动作用下双柱墩梁桥的隔震控制

福建建设科技 2021年第5期 9-12,18页

作者：袁宇琴颜桂云李环辉张东鹏中建二局第一建筑工程有限公司湖南长沙410000 福建工程学院土木工程学院福建福州350118 厦门中胤建筑工程有限公司福建厦门361000 福建省方鑫建设集团有限公司福建厦门361000

远场类谐和地震动更易引起桥梁破坏,为此,以某双柱墩梁桥为结构,分别建立抗震模型与隔震模型,分析其在远场类谐和地震动与普通地震动下的动力响应,揭示隔震后主梁、墩柱和支座的地震响应变化。此外,分析SSI效应时隔震梁桥的主梁位移、... 详细信息

远场类谐和地震动更易引起桥梁破坏,为此,以某双柱墩梁桥为结构,分别建立抗震模型与隔震模型,分析其在远场类谐和地震动与普通地震动下的动力响应,揭示隔震后主梁、墩柱和支座的地震响应变化。此外,分析SSI效应时隔震梁桥的主梁位移、桥墩弯矩和剪力以及墩顶位移变化规律。结果表明;远场类谐和地震动下隔震可减少主梁纵桥向位移防止主梁与桥台碰撞,当类谐和地震动峰值加速度较大时,隔震梁桥桥墩横桥向地震响应较抗震结构会有所增大,带来不利影响;考虑桩-土作用的梁桥墩-系梁连接点纵向弯矩随着桩-土刚度减小而增大,墩-系梁连接点容易发生纵向弯曲破坏。

关键词：远场类谐和地震动双柱墩梁桥隔震控制 SSI效应