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高层建筑顶部幕墙结构的风振控制研究

噪声与振动控制 2007年第4期27卷 103-106页

作者：涂建维瞿伟廉王锦文武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室武汉430070

考虑主体结构与顶部幕墙结构的相互作用,采用主体结构层模型—顶部幕墙结构杆系模型分析结构的风效应和顶部幕墙的风振鞭梢效应,应用增设内置式粘弹性阻尼器支撑的控制方法来减小顶部幕墙的风振响应。通过对一栋42层的高层建筑的计算分... 详细信息

考虑主体结构与顶部幕墙结构的相互作用,采用主体结构层模型—顶部幕墙结构杆系模型分析结构的风效应和顶部幕墙的风振鞭梢效应,应用增设内置式粘弹性阻尼器支撑的控制方法来减小顶部幕墙的风振响应。通过对一栋42层的高层建筑的计算分析表明:采用内置式粘弹性阻尼器支撑后,大大地降低顶部幕墙结构的风振位移,为防止顶部玻璃幕墙的掉落增加可靠性。

关键词：振动与波粘弹性阻尼器高层建筑风振控制鞭梢效应

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某泄洪水闸上部结构动力响应分析

水电能源科学 2018年第1期36卷 85-87,216页

作者：芮开天李宏恩赵兰浩河海大学水利水电学院江苏南京210098 南京水利科学研究院江苏南京210029

大量震害表明水闸上部结构是地震作用下易发破坏部位,然而规范并未对其抗震性能作专门要求,众多水闸设计中并未将上部结构与主体结构作为整体分析。以西北某水闸为例,采用动力时程法分别计算了水闸整体结构、下部主体及上部结构的动力响... 详细信息

大量震害表明水闸上部结构是地震作用下易发破坏部位,然而规范并未对其抗震性能作专门要求,众多水闸设计中并未将上部结构与主体结构作为整体分析。以西北某水闸为例,采用动力时程法分别计算了水闸整体结构、下部主体及上部结构的动力响应,对比分析了各个结构的动力响应,探讨了上部结构与下部结构之间的相互作用。结果表明,相比于单独承受地震作用,上部结构和下部结构作为一个整体时,水闸会出现显著的鞭梢效应,且下部结构的地震能量会向上部转移。建议水闸设计时考虑上部结构的影响。

关键词：水闸上部结构动力响应鞭梢效应

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九寨沟7.0级地震甲蕃古城震害特征研究

中国地震 2017年第4期33卷 639-646页

作者：洪海春李曙光彭小波鄢兆伦江苏省地震局南京市卫岗3号210014

在九寨沟7.0级地震现场震害调查的基础上,研究甲蕃古城及其周边出现的崩塌和滑坡、玻璃固定窗的破损和局部倒塌、片石砌体结构房屋倒塌、房屋开裂破坏等典型震害特征,分析了鞭梢效应等,探讨了改善房屋建筑抗震性能的构造措施和Ⅷ度区的... 详细信息

在九寨沟7.0级地震现场震害调查的基础上,研究甲蕃古城及其周边出现的崩塌和滑坡、玻璃固定窗的破损和局部倒塌、片石砌体结构房屋倒塌、房屋开裂破坏等典型震害特征,分析了鞭梢效应等,探讨了改善房屋建筑抗震性能的构造措施和Ⅷ度区的烈度评定方法及依据等,以期为房屋建筑的抗震设防、减轻震害损失以及烈度评定等提供参考。

关键词：九寨沟7.0级地震震害特征鞭梢效应抗震性能烈度评定

三峡大坝升船机地震智能控制及螺栓节点刚度研究

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三峡大坝升船机地震智能控制及螺栓节点刚度研究

作者：周耀武汉理工大学

学位级别：硕士

三峡大坝升船机是三峡水利枢纽工程中重要的通航设施之一。就其通航规模、提升重量及高度而言，均属国内外已建、在建升船机之首位。本文以该大型升船机为工程背景，对升船机顶部厂房地震鞭梢效应问题提出了磁流变智能自适应减震控制的... 详细信息

三峡大坝升船机是三峡水利枢纽工程中重要的通航设施之一。就其通航规模、提升重量及高度而言，均属国内外已建、在建升船机之首位。本文以该大型升船机为工程背景，对升船机顶部厂房地震鞭梢效应问题提出了磁流变智能自适应减震控制的原理、设计方法和效果分析。升船机结构一般由两个或四个巨大的钢筋混凝土塔柱结构支撑一个顶部的大跨机房结构而组成。由于升船机塔柱要支撑巨大的荷载，因此升船机塔柱的抗侧刚度很大，通常是顶部厂房排架柱的数百倍。这样，在塔柱顶部钢筋混凝土平台就会产生侧移刚度的突变。这种巨大的刚度突变会引起升船机顶部厂房强烈的地震鞭梢效应，使得升船机顶部厂房地震反应的控制就成为升船结构抗震设计中的关键问题之一。由于采用常规的结构振动控制方法难以较好地解决升船机顶部厂房地震鞭梢效应，因此这就为智能振动控制技术的发展和应用提供了可能。本文基于三维有限元模型的动力分析建立了等效的简化力学模型。两种模型的动力特性和地震反应表明，升船机顶部厂房地震鞭梢效应的磁流变智能自适应减震控制可以采用本文建立的简化力学模型模型。本文提出了屋盖MR智能隔震系统的概念，并将该控制系统运用于对升船机顶部厂房地震鞭梢效应的智能控制。提出了MR阻尼器修正的Bingham模型。通过实验分析了MR阻尼器的力学性能。建立了受控结构系统的运动方程。本文提出了三峡升船机的模糊半主动控制策略。建立了时间历程Simulink仿真分析模块、模糊控制的Simulink仿真分析模块和半主动控制策略的Simulink仿真分析模块。本文比较了被动隔震控制、被动-关控制和被动-开控制和模糊半主动控制效果。研究表明：安装屋盖MR智能隔震系统有效的抑制了升船机顶部厂房的地震鞭梢效应，是一种有效和实用的智能半主动控制系统。本文还对螺栓松动对杆件节点抗弯刚度折减进行了研究，建立了等效结构力学模型，计算表明等效模型是正确可行的。通过对杆件节点刚度的折减计算分析得出了一些有意义的结论，为结构节点损伤诊断系统的建立提供依据。

关键词：升船机鞭梢效应简化力学模型模糊半主动控制屋盖智能隔震系统螺栓

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酒泉气象塔线性及非线性有限元分析

酒泉气象塔线性及非线性有限元分析

作者：陈军武西安建筑科技大学

学位级别：硕士

随着我国社会经济的快速发展,各种功能的高耸塔式结构得到广泛的应用。由于目前高耸塔式结构抗震和抗风分析时所采用的竖向二维串联结构体系仍存在许多缺陷,因此,对其受力性能进行的研究具有一定的实用意义和理论价值。本文利用有限元软... 详细信息

随着我国社会经济的快速发展,各种功能的高耸塔式结构得到广泛的应用。由于目前高耸塔式结构抗震和抗风分析时所采用的竖向二维串联结构体系仍存在许多缺陷,因此,对其受力性能进行的研究具有一定的实用意义和理论价值。本文利用有限元软件SAP2000建立了酒泉气象塔的三维整体有限元模型,并对其进行较为深入的分析,一方面为酒泉气象塔的设计工作服务,另一方面,为我国高耸塔式结构的分析提供一些有价值的参考。本文主要对酒泉气象塔进行了以下几方面分析:(1)运用有限元软件SAP2000对钢塔的动力特性进行分析确定模态分析的阶数,并进行静力线弹性分析确定构件截面及基础反力等;(2)借助数值分析软件MATLAB 7.0.4模拟了酒泉地区不同高度处的具有空间相关性的时程风荷载,然后对酒泉气象塔进行时程风荷载作用下的动力非线性分析,研究酒泉气象塔在时程风荷载作用下的动态响应;(3)对酒泉气象塔的三维整体有限元模型进行罕遇地震作用下动力非线性时程分析,确定在罕遇地震作用下酒泉气象塔的薄弱部位。通过对酒泉气象塔进行较为全面和深入的分析,本文得到了以下几方面结论:(1)酒泉气象塔高而柔,自振周期较长,因此,在结构分析时,风荷载和水平地震作用对其起控制作用;(2)酒泉气象塔沿竖向共设置了三个塔楼,因此,气象塔的刚度和质量沿竖向变化非常不均匀,动力特性分析表明,气象塔结构存在薄弱部位,有必要在薄弱部位进行减震耗能设计,加强结构的抗震、抗风性能;(3)酒泉气象塔在水平荷载作用下侧移较大,因此,在结构分析时应计入自重产生的附加弯矩,即考虑P-Δ效应的影响,从而使分析结果更为可靠;(4)研究表明,气象塔上部天线的抗侧刚度与下部主体结构相比,其抗侧刚度显著减小,因此,在风荷载和地震作用下,顶端天线桅杆的水平侧移较大,桅杆“鞭梢效应”往往非常明显。

关键词：钢结构高塔有限元模型时程分析侧向刚度鞭梢效应

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屋顶钢塔TMD和塔底隔震双重减震性能研究

屋顶钢塔TMD和塔底隔震双重减震性能研究

作者：熊源华中科技大学

学位级别：硕士

近年来,各地相继出现了许多建造在高层建筑屋顶上的钢结构塔楼,然而震害资料表明:在遭遇强烈地震时,高层建筑顶部突出的钢塔楼的地震加速度往往经过主体结构放大许多,其所受水平地震作用远远大于放在地面时的水平地震作用,使钢塔楼产生... 详细信息

近年来,各地相继出现了许多建造在高层建筑屋顶上的钢结构塔楼,然而震害资料表明:在遭遇强烈地震时,高层建筑顶部突出的钢塔楼的地震加速度往往经过主体结构放大许多,其所受水平地震作用远远大于放在地面时的水平地震作用,使钢塔楼产生显著的“鞭梢效应”,如何避免屋顶钢塔的鞭梢效应越来越受到人们的广泛重视。本文主要是对屋顶钢塔塔底采取隔震措施后钢塔隔震和钢塔对主体结构起到TMD减震作用进行研究。论文在建立了二自由度屋顶钢塔TMD模型和动力方程和利用MATLAB语言编写了二自由度时程分析程序基础上,通过改变隔震层的水平刚度和阻尼比等参数,对地震波作用下的计算结果进行分析比较,总结出屋顶钢塔TMD结构的地震反应规律,并对屋顶钢塔TMD隔震单元提出了构造建议。其次利用大型通用有限元软件SAP2000建立了某四层钢框架模型,对其未设屋顶钢塔、仅设屋顶钢塔及屋顶钢塔TMD三种模型进行了不同地震波下的时程分析和比较。分析结果表明当未设屋顶钢塔时,主体结构在地震作用下反应最强烈;仅设屋顶钢塔时主体结构反应相对较弱,钢塔在鞭梢效应下反应最为强烈;屋顶钢塔TMD时主体与钢塔结构的反应同时达到最弱。通过研究表明屋顶钢塔TMD能够同时有效的减小主体结构与屋顶钢塔的地震反应,避免了屋顶钢塔的鞭梢效应,达到了较好的减震效果。

关键词：屋顶钢塔调谐质量阻尼器(TMD) 橡胶隔震支座鞭梢效应时程分析减震效果

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钢筋混凝土框架顶钢结构加层抗震分析

钢筋混凝土框架顶钢结构加层抗震分析

作者：田慧天津大学

学位级别：硕士

近年来由于城市工业化和商业化的迅速发展,城市建设用地日趋紧张,许多原有建筑物已经不能满足新的需求,需要进一步扩大使用面积。在这种情况下建筑加层就成了扩大房屋面积的一个很好手段,钢结构加层是目前逐步被推广的一种房屋加固与改... 详细信息

近年来由于城市工业化和商业化的迅速发展,城市建设用地日趋紧张,许多原有建筑物已经不能满足新的需求,需要进一步扩大使用面积。在这种情况下建筑加层就成了扩大房屋面积的一个很好手段,钢结构加层是目前逐步被推广的一种房屋加固与改造形式。由于下部原结构多为砌体结构或钢筋混凝土框架结构,因此组合成的结构属于混合结构。由于这种混合结构是由两种具有不同阻尼比的材料组成,构成了非比例阻尼的结构体系。对于加层结构,不仅要进行加层部分的设计,而且应进行结构的整体分析。加层后整体结构的动力特性与原结构有较大变化。对于我国这样一个多地震国家,加层结构的抗震性能的研究尤其不能忽视。本文采用平面弹塑性时程分析软件NDAS2D,对钢筋混凝土框架顶部加两层钢框架的结构进行考虑非比例阻尼特性的弹性时程直接动力分析,并在此基础上讨论了不同阻尼比和不同刚度对整体框架的抗震性能的影响。计算结果表明,这种结构在顶部钢框架几层有较大的鞭梢效应。鞭梢效应是由于该部位刚度和阻尼突然减小两个原因引起的,忽略其中任何一个都不能准确计算结构的位移和内力,从而给设计带来安全隐患。设计计算中除应考虑这种结构两部分间刚度差异影响外,还应考虑其阻尼差异的影响。算例计算结果还表明,因折算阻尼比法没考虑钢框架部分阻尼比突然减小的因素,如用于设计计算,将带来不安全的结果。通过用非经典振型迭加法对算例一的计算并将其内力和位移结果与直接积分法结果比较,说明可以使用非经典振型迭加法来提高计算效率。最后,对这类结构的设计提出几点建议。

关键词：钢结构加层阻尼比弹性时程分析抗震性能刚度鞭梢效应

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坝前压重对土石坝静动力特性影响研究

坝前压重对土石坝静动力特性影响研究

作者：张坤强山东农业大学

学位级别：硕士

土石坝在防洪和兴利方面都发挥了巨大效益,我国水库大都建在上世纪50年代末70年代初,年久失修,病险水库较多,严重影响水库防洪安全和正常效益的发挥,土石坝中粘土心墙坝占很大比例,由于历史原因,大部分砂壳回填密实度低,不能满足规范要... 详细信息

土石坝在防洪和兴利方面都发挥了巨大效益,我国水库大都建在上世纪50年代末70年代初,年久失修,病险水库较多,严重影响水库防洪安全和正常效益的发挥,土石坝中粘土心墙坝占很大比例,由于历史原因,大部分砂壳回填密实度低,不能满足规范要求的相对密度不小于0.8的要求,而且许多坝坝基也为砂型地基,未做基础处理,其天然密实度也达不到规范要求,不能满足抗震、液化的要求,对大坝安全构成极大危害。在对砂壳及坝基砂层加固措施中大坝上游坝脚进行抛石压重是比较有效、经济的办法,为工程设计人员最为常用的工程加固措施之一,但规范及设计手册均未规定压重长度、高度的取值,特别是存在坝基砂层的情况下,在保证工程的安全,节约投资前提下,如何确定压重的尺寸,探明坝前压重对土石坝的静动力特性影响是土石坝设计及科研工作者急切需要解决的问题。本文首先介绍了坝前压重加固土石坝的基本原理,选择中小型土石坝杨庄水库除险加固实际工程作为典型代表,采用理论分析、数值分析相结合的方法探讨研究坝前压重对大坝静动、力特性影响。计算结果表明坝前压重可以有效提高中小型粘土心墙砂壳坝坝体抗滑稳定性,压重长度应在0.45-0.55倍坝高左右,压重高度应至少在0.19倍坝高以上,越高则安全系数越大,但不宜超过0.3倍坝高,否则造成投资过大,施工困难及资源浪费;坝前压重可以有效的提高坝基砂土的初始应力,尤其是坝轴线距压重体较近处应力增加明显,其最高可达150%,随着离压重体越来越远,压重对坝基砂土应力影响越来越小;根据有限元分析其影响范围大约为距压重体100m左右：压重可以有效减小坝体遭遇地震荷载时质点位移、坝体应力、主应力振幅,有效提高坝体稳定性。压重之后坝体动位移得到明显降低,其振幅降为原来1%;且应力曲线更趋平稳,坝基和坝体节点时程动力曲线显示坝顶节点位移振幅远远大于了坝基的节点振动范围,验证了坝体在遭遇地震荷载的鞭梢效应。本文的研究结论与杨庄水库、牟山水库及马河水库等水库除险加固工程中坝前压重设计参数对比分析,理论结论与工程实际相吻合,进一步验证本文研究的实用性及科学性。

关键词：土石坝病险水库坝前压重抗滑稳定时程分析鞭梢效应

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加筋土石坝的抗震性能机理的研究

加筋土石坝的抗震性能机理的研究

作者：王硕重庆交通大学

学位级别：硕士

土石坝的抗震安全问题一直是土石坝研究的重点,研究表明,土石坝在遭受地震时,由于“鞭梢效应”的影响,在距离坝顶1/5范围内的地震反应力较大。目前土工加筋技术被广泛的应用于软基加固、堤防、挡土墙等工程,并取得了良好的工程效果与经... 详细信息

土石坝的抗震安全问题一直是土石坝研究的重点,研究表明,土石坝在遭受地震时,由于“鞭梢效应”的影响,在距离坝顶1/5范围内的地震反应力较大。目前土工加筋技术被广泛的应用于软基加固、堤防、挡土墙等工程,并取得了良好的工程效果与经济效益,受此启发,在地震区修建高土石坝时常常采用对坝体上部加筋的手段来对土石坝进行加固。相较于传统的抗震加固手段能够大量地节约工程材料。大量的加筋土石坝工程实例都是在坝顶1/5区域内进行上下游的双侧加筋处理,但是对于水位变动较大的土石坝,上游侧加筋容易引起坝体的渗流破坏,本文通过振动台模型试验对无加筋土石坝模型、坝顶下游侧1/5范围内加筋土石坝模型、坝顶下游侧2/5范围内加筋土石坝模型和传统的坝顶上下游双侧1/5范围内加筋土石坝模型进行分析,对比不同加筋形式对土石坝抗震加固的效果,探讨对于水位差变动较大的土石坝采用下游单侧加筋的方式对土石坝进行加固处理的可行性。具体开展的工作及成果如下:(1)根据国内外研究现状,对土石坝动力反应和静力反应分析方法进行了总结,利用摩擦加筋原理和准粘聚力理论对加筋土石坝的筋土作用机理进行了深入的理论分析,并对加筋土的计算模型和本构关系进行了深入的探讨。(2)通过类比的方式分别讨论了土石坝在无加筋、下游侧坝顶1/5范围加筋、下游侧坝顶2/5范围内加筋和传统的上下游两侧坝顶1/5加筋四种模型的加速度响应情况、坝体变形情况、筋材应变情况和坝底的土压力变化情况。并得出了一些规律性的结论。(3)加筋能提高坝体坝顶区域的局部稳定性,提高坝体破坏时的最大加速度,减小坝体位移,抑制坝顶开裂。(4)增加用筋量能增强坝体的抗震能力,减少坡面出现的裂缝,使滑动面下移至加筋区以下。(5)单侧加筋不仅能改变加筋侧的坝体局部稳定性,还能对未加筋侧造成积极影响,增加用筋量和布筋范围,这种影响更加明显。所以根据工程的实际需求,对于水位差变动较大的土石坝可以采用下游单侧加筋的方式对土石坝进行加固处理。

关键词：鞭梢效应振动台模型试验加筋土石坝抗震措施