建筑抗震分析的案例
城市區(qū)域建筑抗震分析實(shí)例及應(yīng)用
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1.研究背景
城市重要建筑的地震安全水平及韌性水平由于現(xiàn)代抗震及減震控制技術(shù)的大量應(yīng)用正在獲得實(shí)質(zhì)性提高，但其水平到底如何，最終提高到什么水平才能滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展對于地震安全性的訴求，需要一個客觀的評價標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)體系。因此，基于韌性的抗震設(shè)計(jì)可以進(jìn)一步指導(dǎo)工程結(jié)構(gòu)的利益相關(guān)者采取更加合適的措施，去改進(jìn)或提高其韌性能力，或者采取其它的防災(zāi)備災(zāi)預(yù)案，從而達(dá)到更加有效的減災(zāi)目標(biāo)。而本實(shí)例主要從多尺度下進(jìn)行拋磚引玉，給出區(qū)域建筑地震仿真分析的實(shí)例。本貼僅探究城市區(qū)域性建筑的建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)抗震分析，暫不討論地震后城市引發(fā)的次生災(zāi)害及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件等其他評估。旨在對于區(qū)域地震進(jìn)行可用于韌性評估較準(zhǔn)確的精細(xì)化分析。
由于土木工程的研究對象是材料、構(gòu)件、結(jié)構(gòu)、建筑、社區(qū)、城市等多尺度的范圍，地震災(zāi)害會對各類受災(zāi)體造成損傷，因此無論是小到一種材料、一個個體，還是大到一座城市區(qū)域，都存在韌性的問題。從多尺度角度進(jìn)行問題的拆分層次看，將區(qū)域建筑拆分成單體建筑，進(jìn)而拆分成構(gòu)件，進(jìn)而研究材料本構(gòu)。從該帖的驗(yàn)證研究思路將從本構(gòu)模型驗(yàn)證到構(gòu)件驗(yàn)證，進(jìn)而到單體建筑最后到區(qū)域建筑模擬分析。
展開 公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則和建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 ￥1
《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTGT B02-01-2008）
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建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的核心：概念設(shè)計(jì)
建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)包含了兩個設(shè)計(jì)范疇，即概念設(shè)計(jì)和參數(shù)設(shè)計(jì)。建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)主要針對地震的不確定性和有限元分析的近似性，從概念上，特別是從結(jié)構(gòu)總體上考慮抗震的工程決策；建筑結(jié)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)主要是采用二階段的抗震設(shè)計(jì)方法(地震作用計(jì)算、構(gòu)件強(qiáng)度驗(yàn)算和結(jié)構(gòu)變形驗(yàn)算等)實(shí)現(xiàn)三水準(zhǔn)的抗震設(shè)防要求。
兩者是相輔相成的。作為一個正確的抗震設(shè)計(jì)，必須重視抗震概念設(shè)計(jì)，靈活而又合理地運(yùn)用抗震設(shè)計(jì)思想，才能不致陷入盲目的計(jì)算工作。
1 結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
01 合理的建筑體型和結(jié)構(gòu)形體：
1）使風(fēng)荷載效應(yīng)最小；
2）使地震作用效應(yīng)最小。
02 合理的結(jié)構(gòu)選型：
1）應(yīng)具有明確的計(jì)算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。
2）應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載能力。
3）應(yīng)具備必要的抗震承載力，良好的變形能力和消耗地震能量的能力。
4）宜有多道抗震防線。
5）宜具有合理的剛度和承載力分布，避免因局部削弱或突變形成薄弱部位，產(chǎn)生過大的應(yīng)力集中或塑性變形集中。
展開 《MATLAB語言在建筑抗震工程中的應(yīng)用》
【基本信息】 ISBN：7030132831 239 尺寸：小16開 印張：15.5 字?jǐn)?shù)：300000 印次：1 印刷時間：2004/05/01 用紙：膠版紙 版次：1
【內(nèi)容提要】
本書主要內(nèi)容包括：對MATLAB語言的數(shù)值計(jì)算、符號計(jì)算Simulink工具箱、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱和模糊工具箱的介紹，以及利用這些工具箱對建筑結(jié)構(gòu)抗震工程中的一些實(shí)際問題進(jìn)行研究分析和編程計(jì)算。本書側(cè)重于介紹MATLAB語言在建筑結(jié)構(gòu)抗震工程中的實(shí)際應(yīng)用，涉及科學(xué)計(jì)算、動態(tài)仿真、圖形處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制。
本書可供土木工程、力學(xué)和機(jī)械工程領(lǐng)域的科研人員參考，亦可作為高等院校相關(guān)專業(yè)的研究生教材。
展開 
結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置對建筑抗震的影響
同一樓層的框架柱，應(yīng)該具有大致相同的剛度、強(qiáng)度和延性
框架結(jié)構(gòu)防止短柱的出現(xiàn)
四、必要時設(shè)置防震縫
當(dāng)建筑的類型、體系、體型較復(fù)雜時，宜設(shè)置防震縫。要保證縫有足夠的寬度，用縫分割的單元為獨(dú)立的簡單結(jié)構(gòu)單元。
基于粘彈性人工邊界的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的摸態(tài)分析和地震分析（原創(chuàng)，如轉(zhuǎn)載，請注明出處）
分析類型：基于WORKBENCH的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的摸態(tài)分析和地震分析
分析平臺：WORKBENCH17
技術(shù)難點(diǎn)：粘彈性人工邊界在WORKBENCH中的實(shí)現(xiàn)；WORKBENCH中的梁體單元連接
實(shí)現(xiàn)過程：
1、網(wǎng)架，柱采用梁單元188；
2、地基采用solid185
3/在網(wǎng)格邊界上所有結(jié)點(diǎn)加法向和切向combin14號單元用以模擬粘彈性人工邊界（有關(guān)理論可參考劉晶波老師的相關(guān)文章）。combine14單元的兩個結(jié)點(diǎn)，其中一個與實(shí)體單元相連，另一個結(jié)點(diǎn)固定。
(粘彈性人工邊界在ANSYS中的實(shí)現(xiàn)可參考我以前發(fā)的帖子《ANSYS知識普及系列15——粘彈性人工邊界在ANSYS中的實(shí)現(xiàn)》，網(wǎng)址為http://www.yqgqt.org.cn/content/post/292722)
完成人：技術(shù)鄰ANSYS專家
業(yè)務(wù)咨詢網(wǎng)址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981
技術(shù)背景：考慮粘彈性人工邊界的建筑抗震分析。提高分析精度。
工程意義：建筑結(jié)構(gòu)抗震
研究對象：網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)
代做業(yè)務(wù)：地震動力學(xué)分析
展開 在建筑中采用實(shí)現(xiàn)抗震加固“輕”的碳纖維
自2013年3月起，兩家公司都成立了“可持續(xù)原型實(shí)驗(yàn)室（SPL）”，作為建筑材料的環(huán)境設(shè)計(jì)和功能研究基地，自那時起，自2014年起，每年都有SPL展覽和報(bào)告會它有。 這一次成為SPL成立以來第5年的里程碑，并將“建筑與環(huán)境連接到未來”放在首位。東京大學(xué)建筑系教授Kengo Kuma先生說：“以近期異常天氣為代表的全球環(huán)境變得越來越嚴(yán)格，即使建造也很難有傳統(tǒng)技術(shù).SL，并且覆蓋著瀝青的城市的問題意識。這次的展覽將是結(jié)果。“
引入碳纖維（碳纖維復(fù)合材料）作為新建筑材料的代表性實(shí)例。 “到目前為止，鐵已被用于木結(jié)構(gòu)建筑的抗震加固，但為了加固，使用加固，使用比建筑材料樹更重的鐵是完全不堪重負(fù)的。在碳纖維的情況下，輕輕加固有可能“（庫馬先生）。
碳纖維被用于抗震加固，如小松精機(jī)的研究設(shè)施“fa-bo（Furbo）”，善光寺，富岡3號倉庫，濱田醬油。 負(fù)責(zé)這些抗震改造項(xiàng)目的Ejiri建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)辦公室的Kenji Ejiri說：“碳纖維輕，溫度變化小，也可以通過制成棒材來軟化。它非常適合木質(zhì)建筑的加固材料據(jù)說。 關(guān)于柔軟度，我們也確認(rèn)即使彎曲到180度，強(qiáng)度也不會降低。小松Seigo Kaihatsu董事長Kenichi Nakayama說：“建筑行業(yè)不是以前追求利潤，不要放下我們應(yīng)該做的事情，而不是使用糟糕的材料，兒童和孫子孫輩我們應(yīng)該做好建筑和施工的思考。“
碳纖維布https://www.hongyantu.com/index.php?r=new%2Fview&id=2724
展開 在建筑中采用實(shí)現(xiàn)抗震加固“輕”的碳纖維
自2013年3月起，兩家公司都成立了“可持續(xù)原型實(shí)驗(yàn)室（SPL）”，作為建筑材料的環(huán)境設(shè)計(jì)和功能研究基地，自那時起，自2014年起，每年都有SPL展覽和報(bào)告會它有。 這一次成為SPL成立以來第5年的里程碑，并將“建筑與環(huán)境連接到未來”放在首位。東京大學(xué)建筑系教授Kengo Kuma先生說：“以近期異常天氣為代表的全球環(huán)境變得越來越嚴(yán)格，即使建造也很難有傳統(tǒng)技術(shù).SL，并且覆蓋著瀝青的城市的問題意識。這次的展覽將是結(jié)果。“
引入碳纖維（碳纖維復(fù)合材料）作為新建筑材料的代表性實(shí)例。 “到目前為止，鐵已被用于木結(jié)構(gòu)建筑的抗震加固，但為了加固，使用加固，使用比建筑材料樹更重的鐵是完全不堪重負(fù)的。在碳纖維的情況下，輕輕加固有可能“（庫馬先生）。
碳纖維被用于抗震加固，如小松精機(jī)的研究設(shè)施“fa-bo（Furbo）”，善光寺，富岡3號倉庫，濱田醬油。 負(fù)責(zé)這些抗震改造項(xiàng)目的Ejiri建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)辦公室的Kenji Ejiri說：“碳纖維輕，溫度變化小，也可以通過制成棒材來軟化。它非常適合木質(zhì)建筑的加固材料據(jù)說。 關(guān)于柔軟度，我們也確認(rèn)即使彎曲到180度，強(qiáng)度也不會降低。小松Seigo Kaihatsu董事長Kenichi Nakayama說：“建筑行業(yè)不是以前追求利潤，不要放下我們應(yīng)該做的事情，而不是使用糟糕的材料，兒童和孫子孫輩我們應(yīng)該做好建筑和施工的思考。“
展開 結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置對建筑抗震的影響
同一樓層的框架柱，應(yīng)該具有大致相同的剛度、強(qiáng)度和延性
框架結(jié)構(gòu)防止短柱的出現(xiàn)
四、必要時設(shè)置防震縫
當(dāng)建筑的類型、體系、體型較復(fù)雜時，宜設(shè)置防震縫。要保證縫有足夠的寬度，用縫分割的單元為獨(dú)立的簡單結(jié)構(gòu)單元。
（來源：筑龍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）
機(jī)電 | 抗震支吊架：建筑機(jī)電工程新重點(diǎn)！
在建筑機(jī)電工程中，抗震支吊架已開始強(qiáng)制使用，但是很多工程朋友對此還比較陌生，因?yàn)橐恢币詠?em>建筑在設(shè)計(jì)中基本不考慮機(jī)電的抗震，抗震支吊架也從沒用過。但是現(xiàn)在情況不一樣了，建筑機(jī)電行業(yè)在抗震領(lǐng)域有了國家標(biāo)準(zhǔn)，其中明確規(guī)定了抗震支架的設(shè)置和設(shè)計(jì)。
下面就基于以下問題
針對抗震支吊架做一個梳理
· 設(shè)置抗震支吊架的依據(jù)是什么？
· 何為抗震支吊架？
· 抗震支吊架的常見形式有哪些？
· 哪些地方需要使用抗震支吊架？
設(shè)置抗震支吊架的依據(jù)是什么？
依據(jù)2015年住房城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布實(shí)施的國家標(biāo)準(zhǔn)GB50981-2014《建筑機(jī)電工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，其中明確規(guī)定了抗震支吊架的設(shè)計(jì)與使用。該標(biāo)準(zhǔn)自2015年8月1日起實(shí)施，也意味著自此之后的建筑機(jī)電工程必須要考慮抗震支吊架了點(diǎn)擊免費(fèi)獲取1000G工程資料。
何為抗震支吊架？
抗震支吊架是用于支承水管、風(fēng)管、橋架等機(jī)電管線設(shè)備并提供抗震支撐的支吊架產(chǎn)品。依據(jù)GB50981-2014《建筑機(jī)電工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，抗震支吊架的定義是：與建筑結(jié)構(gòu)體牢固連接，以地震力為主要荷載的抗震支撐設(shè)施。由錨固體、加固吊桿、抗震連接構(gòu)件及抗震斜撐組成。
抗震支吊架的常見形式有哪些？
依據(jù)GB50981-2014《建筑機(jī)電工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，抗震支吊架是由錨固件、加固吊桿、抗震連接構(gòu)件及抗震斜撐組成。組成抗震支吊架的所有構(gòu)件應(yīng)采用成品構(gòu)件，連接緊固件的構(gòu)造應(yīng)便于安裝。
側(cè)向抗震支吊架
用以抵御側(cè)向水平地震力作用。
縱向抗震支吊架
用以抵御縱向水平地震力作用。
單管（桿）抗震支吊架
是由一根承重吊架和抗震斜撐組成的抗震支吊架。
門型抗震支吊架
由兩根及以上承重吊架和橫梁、抗震斜撐組成的抗震支吊架。
展開 在建筑中采用實(shí)現(xiàn)抗震加固“輕”的碳纖維
自2013年3月起，兩家公司都成立了“可持續(xù)原型實(shí)驗(yàn)室（SPL）”，作為建筑材料的環(huán)境設(shè)計(jì)和功能研究基地，自那時起，自2014年起，每年都有SPL展覽和報(bào)告會它有。 這一次成為SPL成立以來第5年的里程碑，并將“建筑與環(huán)境連接到未來”放在首位。東京大學(xué)建筑系教授Kengo Kuma先生說：“以近期異常天氣為代表的全球環(huán)境變得越來越嚴(yán)格，即使建造也很難有傳統(tǒng)技術(shù).SL，并且覆蓋著瀝青的城市的問題意識。這次的展覽將是結(jié)果。“
引入碳纖維（碳纖維復(fù)合材料）作為新建筑材料的代表性實(shí)例。 “到目前為止，鐵已被用于木結(jié)構(gòu)建筑的抗震加固，但為了加固，使用加固，使用比建筑材料樹更重的鐵是完全不堪重負(fù)的。在碳纖維的情況下，輕輕加固有可能“（庫馬先生）。
碳纖維被用于抗震加固，如小松精機(jī)的研究設(shè)施“fa-bo（Furbo）”，善光寺，富岡3號倉庫，濱田醬油。 負(fù)責(zé)這些抗震改造項(xiàng)目的Ejiri建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)辦公室的Kenji Ejiri說：“碳纖維輕，溫度變化小，也可以通過制成棒材來軟化。它非常適合木質(zhì)建筑的加固材料據(jù)說。 關(guān)于柔軟度，我們也確認(rèn)即使彎曲到180度，強(qiáng)度也不會降低。小松Seigo Kaihatsu董事長Kenichi Nakayama說：“建筑行業(yè)不是以前追求利潤，不要放下我們應(yīng)該做的事情，而不是使用糟糕的材料，兒童和孫子孫輩我們應(yīng)該做好建筑和施工的思考。“
（來源：復(fù)材網(wǎng)）
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基于抗震規(guī)范GB50011的ANSYS抗震仿真分析
本文使用的分析案例來自期刊應(yīng)力力學(xué)學(xué)報(bào)2020年10月第37卷第5期文章《中美歐建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)對比》。
原文第5節(jié)的案例描述如下：
原文按中國抗震規(guī)范GB50011計(jì)算的各層剪力如下表所示。
1、底部剪力法（公式解）
期刊原文缺乏結(jié)構(gòu)基本周期的信息，筆者通過原文的剪力計(jì)算結(jié)果推測得出結(jié)構(gòu)的基本周期為1.01806秒，在這個推斷的基礎(chǔ)上，根據(jù)GB50011規(guī)范，使用公式法計(jì)算各層的剪力。
假設(shè)結(jié)構(gòu)阻尼比為0.05，水平地震影響系數(shù)的計(jì)算值如下所示。
結(jié)構(gòu)等效總重力載荷的計(jì)算值如下所示。
頂部附加地震作用系數(shù)的計(jì)算值如下所示。
結(jié)構(gòu)各層剪力根據(jù)以下公式計(jì)算。
通過以上公式計(jì)算得到的剪力值和期刊原文的結(jié)果高度一致。
2、底部剪力法（仿真解）
幾何模型如下圖所示。
抗震規(guī)范GB50011的底部剪力法，在ANSYS Mechanical中對應(yīng)靜力分析。
施加等效加速度。
各層剪力的仿真結(jié)果如下所示。
列表如下，可以看出底部剪力法的仿真解和公式解在高樓層上差距較大，這是因?yàn)锳NSYS Mechanical靜力分析沒有考慮計(jì)算高度的影響。
3、反應(yīng)譜法（仿真解）
使用ANSYS Mechanical的反應(yīng)譜分析。沿用靜力分析的幾何模型和有限元模型，先進(jìn)行模態(tài)分析，再進(jìn)行反應(yīng)譜分析。
部分模態(tài)分析結(jié)果展示如下。
假設(shè)阻尼比為0.05，根據(jù)抗震規(guī)范GB50011中的地震影響系數(shù)曲線計(jì)算反應(yīng)譜曲線，在反應(yīng)譜仿真中施加。
各層剪力的仿真結(jié)果如下所示。
展開 基于Abaqus的建筑結(jié)構(gòu)隔震分析 附ABAQUS建筑結(jié)構(gòu)分析應(yīng)用下載
本文通過時程分析的方法，考察隔震結(jié)構(gòu)在大震作用下的性能，結(jié)果顯示，在大震作用下，結(jié)構(gòu)的整體響應(yīng)，無論是位移角還是結(jié)構(gòu)的剪力，與小震結(jié)果都有明顯差異，隔震支座對結(jié)構(gòu)性能的改善，主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的上部，對結(jié)構(gòu)的中下部則較小，且不再滿足規(guī)范中對剪力降低50%的要求。另一方面，非線性的影響會對結(jié)構(gòu)的計(jì)算結(jié)果起到放大作用，使微小差異的結(jié)構(gòu)方案在大震作用中表現(xiàn)出明顯不同的抗震性能。
下載地址 ：ABAQUS建筑結(jié)構(gòu)分析應(yīng)用
在家學(xué)：技術(shù)鄰免費(fèi)仿真系列課程！累計(jì)時長：3100+分鐘
ABAQUS系列課程
《ABAQUS基礎(chǔ)入門教程-幾何建模》
課程鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c13462
課程說明：本課程詳細(xì)介紹了ABAQUS-CAE環(huán)境下的part建模功能，十分適合初學(xué)者自學(xué)仿真分析；避免軟件之間頻繁切換。修改幾何尺寸后，網(wǎng)格自動更新。
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《Abaqus建筑抗震分析基本理論介紹》
課程鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c11933
課程說明：本課程講解了建筑結(jié)構(gòu)抗震分析類型及基礎(chǔ)理論和實(shí)際工程中的關(guān)鍵技術(shù)。
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《ABAQUS復(fù)合材料3D實(shí)體單元建模》
課程鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c13714
課程說明：本視頻主要介紹ABAQUS復(fù)合材料3D實(shí)體單元建模，詳細(xì)講解纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的實(shí)體單元建模方法。
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《ABAQUS懸臂梁模擬》
課程鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c12404
課程說明：ABAQUS軟件中懸臂梁的模擬，以及配套的講解，包括前處理設(shè)置，各個設(shè)置需要注意的地方以及后處理操作。希望能夠?qū)BAQUS軟件的初學(xué)者提供幫助。
展開 關(guān)于砌體結(jié)構(gòu)的整體抗震性能分析
對于對于在役的砌體結(jié)構(gòu)有必要掌握其抗震性能，分析其抗倒塌能力，結(jié)合已有的砌體震害資料，對已有的砌體結(jié)構(gòu)提出加固措施，對將要建造的砌體結(jié)構(gòu)提出提高抗震性能的措施。因此，研究砌體結(jié)構(gòu)抗震性能的分析方法，找到已有分析方法的缺點(diǎn)或局限性，提出更加合理的分析方法具有重要的理論意義和實(shí)用價值。
1 砌體結(jié)構(gòu)的震害分析
已有地震災(zāi)害資料顯示[2 - 3]，早期的砌體結(jié)構(gòu)并沒有經(jīng)過抗震設(shè)計(jì)，后期雖然采用了抗震設(shè)計(jì)，但并沒有完全按照規(guī)范實(shí)施，造成砌體結(jié)構(gòu)并不能完全滿足我國的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》與《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[4 - 5]的設(shè)防目標(biāo)，既“小震不壞、中震可修、大震不倒”。當(dāng)遭遇地震時，即使砌體結(jié)構(gòu)能夠滿足規(guī)范要求，因其存在變形能力差的特點(diǎn)，特別是當(dāng)墻體遭遇地震，出現(xiàn)裂縫后，其整體性差的特點(diǎn)愈發(fā)明顯。砌體結(jié)構(gòu)在地震作用下的破話特征多為: 已有的砌體結(jié)構(gòu)災(zāi)后資料顯示造成砌體結(jié)構(gòu)破壞的原因主要是: ( 1) 由于墻體抗剪承載力不足; ( 2) 樓板搭接太短; ( 3) 樓板配筋不足; ( 4) 整體性差，沒有圈梁構(gòu)造柱。
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