框架结构地震响应时程分析的计算模型
地震响应的反应谱法与时程分析比较 (1)

发电厂房墙体地震响应的反应谱法与时程分析比较1问题描述发电厂房墙体的基本模型如图1所示:图1 发电厂墙体几何模型基本要求:依据class 9_10.pdf的最后一页的作业建立ansys模型,考虑两个水平向地震波的共同作用(地震载荷按RG1.60标准谱缩放,谱值如下),主要计算底部跨中单宽上的剪力与弯矩最大值,及顶部水平位移。
要求详细的ansys反应谱法命令流与手算验证过程。
以时程法结果进行比较。
分析不同阻尼值(0.02,0.05,0.10)的影响。
RG1.60标准谱 (1g=9.81m/s2) (设计地震动值为0.1g)频率谱值(g)33 0.19 0.2612.5 0.3130.25 0.047与RG1.60标准谱对应的两条人工波见文件rg160x.txt与rg160y.txt2数值分析框图思路与理论简介2.1理论简介该问题主要牵涉到结构动力分析当中的时程分析和谱分析。
时程分析是用于确定承受任意随时间变化荷载的结构动力响应的一种方法。
谱分析是模态分析的扩展,是用模态分析结果与已知的谱联系起来计算模型的位移和应力的分析技术。
2.2 分析框架:时程分析:在X和Z两个水平方向地震波作用下,提取底部跨中单宽上的剪力、弯矩值和顶部水平位移,并求出最大响应。
谱分析:先做模态分析,再求谱解,由于X和Z两个方向的单点谱激励,因此需进行两次谱分析,分别记入不同的工况最后组合进行后处理得出结够顶部水平位移、底部单宽上剪力和弯矩的最大响应。
3有限元模型与荷载说明3.1 有限元模型考虑结构的几何特性建立有限元模型,首先建立平面几何模型,并将模型进行合理的切割,采用plane42单元,使用映射划分网格的方法生产平面单元(XOY平面)。
然后,采用solid45单元,设置拖拉方向的单元尺寸并清楚初始平面单元plane42,将平面单元进行拖拉,最后生成发电厂墙体的有限元立体几何模型。
单元总数为6060个,总节点数为8174个,有限元模型如图2所示:图2 发电厂墙体有限元模型3.2 荷载说明时程分析:首先计算结构的前两阶自振频率,分别为126.10008.2867f f ==,。
框架结构地震响应时程分析的计算模型

框架结构地震响应时程分析的计算模型摘要:在结构进行地震响应时程分析时,必须首先确定结构的计算模型,以便确立结构的层间刚度。
在地震作用下,结构计算模型是结构进行地震响应时分析的主体,由几何模型和物理模型两部分组成。
其中几何模型反映了结构计算模型的几何构成,物理模型反映了材料或构件的力学性能。
目前在工程上常用的计算模型主要有层间模型、杆系模型和杆系—层间模型。
本文针对这三种模型进行全面的分析,并对它们的优缺点展开论述。
1前言在求解结构在地震作用下的运动方程时,必须要计算结构的刚度矩阵[k],而要计算结构的刚度矩阵[k],就得确定结构的计算模型。
因此,确定结构的计算模型是结构进行动力分析时必不可少的内容。
对于多层框架结构,目前应用最广泛的模型是层间模型、杆系模型和杆系—层间模型。
2 层间模型层间模型是在假定建筑各层楼板在其自身平面内刚度无穷大,水平地震作用下同层各竖向位移相同,以及建筑结构刚度中心和质量中心相重合,水平地震作用下没有绕竖轴扭转发生的基础上建立起来的。
在这种模型中,将结构视为一根竖向杆,结构的质量集中于各楼层处,如图1(a)所示。
(a) (b) (c) (d)图1 层间模型(a)层间模型一般形式;(b)层间剪切模型;(c)层间弯曲模型;(d) 层间弯剪模型计算时,层间模型取各层为基本计算单元,采用层恢复力模型来表示地震作用过程中层刚度随层剪力的变化关系,而不考虑弹塑性阶段层刚度沿层高的变化。
其几何模型相当于串联质点模型,物理模型的重要参数是层间刚度及其非线性变化规律。
根据结构形式、构造特点以及结构侧向变形情况不同,层间模型又分为层间剪切模型、层间弯曲模型及层间弯剪模型,如图1(b)—(d)所示。
其中,层间弯曲模型主要用于结构侧向变形以弯曲为主的剪力墙结构中。
而在进行框架结构动力分析时,常用的层间模型是层间剪切模型和层间弯剪模型。
当框架横梁与柱的线刚度之比较大时,即“强梁弱住”型框架结构,在振动过程中各楼层始终保持水平,结构的变形表现为层间的错动,其侧向变形主要是层间剪切变形,那么应该采用层间剪切模型。
基于XGBoost模型集成学习的RC框架结构地震响应预测方法

基于XGBoost模型集成学习的RC框架结构地震响应预测方
法
赵煜东;许卫晓;李静;杨伟松;赵继幸;姜冠宇
【期刊名称】《青岛理工大学学报》
【年(卷),期】2024(45)2
【摘要】为实现钢筋混凝土(RC)框架结构地震响应的快速预测,提出了基于集成学习的RC框架结构地震响应预测方法。
设计低层、多层和小高层共3个RC框架结构作为研究算例,根据条件均值谱(CMS)选取地震动记录,通过弹塑性时程分析搭建样本数据库,以地震动强度信息和结构信息为输入预测结构响应,同时对模型进行特征重要性分析。
研究结果表明,建立的XGBoost模型相比梯度提升回归树(GBRT)模型具有更好的泛化性能,特征参数中平均谱加速度(AvgS_(a))的相对重要性最大,提出的方法为快速预测RC框架结构地震响应提供了借鉴,具有较高的应用价值。
【总页数】9页(P76-83)
【作者】赵煜东;许卫晓;李静;杨伟松;赵继幸;姜冠宇
【作者单位】青岛理工大学土木工程学院;海洋环境混凝土技术教育部工程技术研究中心;青岛市人民防空工程质量监督站
【正文语种】中文
【中图分类】TU375.4
【相关文献】
1.基于改进Park-Ang双参数模型的RCS混合框架结构地震损伤评估
2.基于集成学习XGBoost模型的降水客观预报方法
3.基于集成学习的结构地震动响应预测方法研究
4.基于人工神经网络的RC框架结构地震响应预测方法
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某高层框架结构在地震作用下的时程分析

最大 地 震 响应 时 的等 效 应力 云 图 , 证 了建 筑 规 范 的要 求 , 进 一 步说 明有 限元 分 析 的必 要 性. 验 更 关键 词 :有 限 元 ; 时程 响应 ; 效 应 力云 图 等 中图 分 类号 :U3 3 T 1 文 献 标 志码 : A 文 章 编 号 :0 9— 15 2 1 )2— 0 0— 3 10 0 8 (0 10 0 1 0
Ke ywo d : n t lme ; i ・h so y r s o s ; q iae tsr s o t u r s f ie ee nt t i me — itr e p n e e u v ln te sc n o r
0 引言
随着 城市规模越 来越大 , 空间问题 已成 为制约城市发 展 的主要 问题 . 在有 限 的空 间资源 范 围 内 , 高层建
, o r nB i i e ac et J i I tu r ic r a dCv ni e n,C agh n C i 10 1; 1 Cl Ge ul n R s rhC n  ̄ in n i t o c t t e n il gn r g hncu , h a 3 18 d e dg e e l st efA h e u iE ei n 2 N r es EetcPw r e o hat l r o e D5 Ist e hn cu, hn 1o 2) t ci ntu ,C agh n C i it a 3o1
第2 8卷
第 2期
吉
林
建
筑
工
程
学
院
学
浅谈框架结构在地震作用下抗震计算方法_陶凯尔

G - 结构等效总重力荷载; GG
(9) (10)
G- 结构总重力荷载,
G
G;
1.2.1 底部剪力法适用条件
通过理论分析,对重量和刚度沿高度分布比较均匀,高度不超过 40m,并以剪切变形为主(房屋高宽比小于 4)的结构宜采用底部剪力法。
1.2.2 底部剪力法计算公式
- 等效重力荷载系数,《建筑抗震设计规范》规定
F
F
式(21)代入式(22),因为 V 1
( GH ) F
GH
GH GH
yG V max ,y
H ,则 V1
G
(21) (22)
直至振动终止整个过程的地震反应,包括位移、速度和加速度。
以单质点体系弹性体系的增量运动微分方程:
或
FEVk
G V max eq
(23)
m x(t ) c x(t ) k x(t ) m x (t )
Fji j jXjiGi i 1, 2, n j 1, 2, m
(1)
j
XG
XG
(2)
式中:F - j 振型 i 质点的水平地震作用标准值;
- 相应于 j 振型自振周期的地震影响系数;
X - j 振型 i 质点的水平相对位移;
- j 振型的参与系数
1.1.3 框架结构作用效应
ÁÂÂ 《建筑抗震设计规范》中根据概率论方法,得出了结构地震作用效应
t
t
将式(22)改写成 v (16)
1F GH
(24)
在时刻 ti的位移增量计算公式:
F(t ) x(t )
~
k
将式(24)代入式(20),因为 y H ,则有
(17)
F
GH F
震主要分析方法 - 3 - 1(时程反应分析)

自由度 有限元方法的基本思想
14
层模型
层模型取层为基本计算单元。视结构为悬臂杆。将结构 质量集中于各楼层处,合并整个结构的竖向承重构件成一根 竖向杆。用结构每层的侧移刚度代表竖向杆刚度,形成一底 部嵌固的串联质点系模型即称为层模型。采用层恢复力模型 以表征地震过程中层刚度随层剪力的变化关系。 层模型的基本假定:(1)建筑各层楼板在其自身平面内 刚度无穷大,水平地震作用下同层各竖向构件侧向位移相同; (2)建筑刚度中心与其质量中心重合,水平地震作用下无绕 竖轴扭转发生。 根据结构侧向变形状况不同,层模型可分为三类.即剪 切型、弯曲型与剪弯型,如图所示,若结构侧向变形主要为 层间剪切变形(如强梁弱柱型框架等),则为剪切型,若结构 侧向变形以弯曲变形为主(加剪力墙结构等),则为弯曲型; 若结构侧向变形为剪切变形与弯曲变形综合而成(如框剪结 构、强柱弱梁框架等),则为剪弯型。 15
结构时程分析的计算模型
结构分析时要根据结构形式、构造、受 力特点、计算量、要求精度等各种因素,选 择既能较真实地描述结构中力-变形性质, 又能使用简便的力学计算模型。 这里将介绍最常用的层模型、杆模型以 及较为精细的有限元模型。
13
基本概念
节点 单元(梁柱单元、壳单元、实体单元、 弹簧单元)
25
时程分析方法的一些实例
模型中包含 20532 梁单元 24048壳单元 3496 连接单元
单元?
台北101 / 台北金融中心
Hong Fan et al. Journal of Constructional Steel Research , 2009
26
模态分 析结果
顶层位移反 应分析结果
27
层模型
混凝土框架结构,其抗震设计的主要计算方法
混凝土框架结构,其抗震设计的主要计算方法混凝土框架结构是一种常见的建筑结构形式,具有良好的承载能力和抗震性能。
在抗震设计中,需要采用一些主要计算方法来保证结构的稳定性和安全性。
首先,需要对结构进行抗震设防烈度的确定,这可以根据所在地区的地震烈度进行计算。
然后,需要通过静力分析或动力分析来确定结构的地震反应力,并检查结构在地震作用下的受力情况。
在静力分析中,可以采用等效静力法或弹性分析法来计算结构的地震反应力。
等效静力法可以将地震作用转化为一个等效的静态荷载,再进行结构的受力分析。
而弹性分析法则需要对结构进行动力学分析,考虑结构的自振特性和地震波的影响。
在动力分析中,可以采用时程分析法或响应谱分析法。
时程分析法可以模拟结构在地震波作用下的实际运动情况,计算出结构的地震反应力和位移响应。
而响应谱分析法则可以通过地震响应谱来计算结构的地震反应力和响应,快速地评估结构的抗震性能。
除了以上方法,还需要进行结构的强度检查和变形限制的控制,以确保结构在地震作用下不发生破坏或过度变形。
此外,还需要进行结构的抗震性能评估和加固设计,提高结构的抗震能力。
综上所述,混凝土框架结构的抗震设计需要采用适当的计算方法,对结构进行全面、系统的分析和检查,以保证结构的稳定性和安全性。
- 1 -。
八层框架的地震响应计算和人工波生成的matlab实现及所需曲线图的自动存储
一、 作业概况结构基本参数:层间剪切型结构,采用Rayleigh 阻尼,第一、第二阶阻尼比分别取3%、5%。
图1 结构基本形状表1 各层集中质量 ( 105kg)层号 12345678质量表2 各层层间刚度 (×108N/m)层号 1 2 3 4 5 6 7 8 层间刚度m m m m m m m m ()g x t二、 频率及振型计算根据层间模型的假定,可以建立结构的质量矩阵以及刚度矩阵如下。
12345678000000000000000000000000000000000000000000000000000000003.400000000 3.400000000 3.200000000 3.20000 =0000 2.800000000 2.800000000 2.700000000 2.6m m m m m m m m ⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎪= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎛⎫ ⎝M 510kg ⎪⎪⎪⎪⎪⨯⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭ 11121314151617182122232425262728313233343536373841424344454647485152535455565758616263646566676871727374757677788182838485868788k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k ⎛ =⎝K 8420000002 3.8 1.8000000 1.8 3.6 1.8000000 1.8 3.6 1.8000 =10/000 1.8 3.6 1.8000000 1.8 3.4 1.6000000 1.6 3.2 1.6000000 1.6 1.6N m ⎫⎪⎪⎪⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎭-⎛⎫ ⎪-- ⎪ ⎪-- ⎪-- ⎪⨯ ⎪-- ⎪-- ⎪ ⎪-- ⎪ ⎪-⎝⎭根据上面求得的质量、刚度矩阵,即可求解特征方程:20K M(1)求解自振频率以及阵型向量已经演变成为典型的求解矩阵特征值以及特征向量的问题,特征值即为圆频率2,特征向量即为振型向量。
L型不规则钢框架支撑结构的地震反应及减震分析
L型不规则钢框架支撑结构的地震反应及减震分析随着社会经济的快速发展,人们生活水平大大提高,对物质追求的要求也越来越高。
已经不满足规则结构的建筑,更多的在追求不规则和外形奇异的建筑。
因此很多不规则建筑脱颖而出。
对高层不规则的平面结构来说,由于其结构和受力复杂,不同的结构在地震作用下破坏形式和破坏的位置各有不同,造成的伤害大小不一。
因此分析不规则钢结构建筑的的抗震性能是十分有意义。
本文主要研究不同形式钢支撑对高层不规则钢结构的抗震影响,首先介绍了地震带来的灾害,国内外的钢结构研究情况以及对不规则结构的定义等。
然后通过SAP2000建立三种不同支撑的模型进行在地震作用下分析,主要进行模态分析、反应谱分析、多遇地震下线性时程与罕遇地震非线性时程以及在布置一定数量的粘弹性阻尼器在罕遇地震下单斜杆支撑进行对比,通过得到的楼层位移和层间位移角,来分析不同支撑结构的抗震性能,并找出结构的薄弱位置进行加固处理。
本文主要内容如下:利用SAP2000建立了不加支撑的模型1、加单斜杆支撑的模型2和加十字形斜杆支撑的模型3,在模态反应下分析其前12阶自振周期的周期、频率以及质量参与系数,判断其符合规范要求。
对三种模型在双向地震反应谱下进行分析,得到三种模型的楼层位移以及层间位移角,通过对比分析,发现三种模型各种变化特点,由此来判断不同的支撑对结构的抗震性能的影响大小。
在多遇地震下对三种模型进行线性时程分析,选用三种地震波进行地震响应分析,得到不同的地震波下的楼层位移、层间位移角。
对比在三种模型在弹性阶段的反应谱分析以及弹性时程分析的数据,判断不同支撑的抗震性能。
并找出结构的薄弱位置进行加固处理。
同时为了分析塑性变化,在单斜杆支撑的模型2进行罕遇地震下非线性时程分析。
对结构布置一定数量的粘弹性阻尼器进行消能减震分析,对加单斜杆支撑的模型2与布置阻尼器在罕遇地震下进行消能减震分析,来判断阻尼器的减震效果。
通过对比得出阻尼器对抗震与减震消能的作用非常大,对抵抗地震伤害作用明显。
框架-剪力墙结构分析模型的地震响应比较研究
Absr c t a t:Th s p pe i lf st e s e rwala he sn l l. ou d la d d ube wa1c l mn mo . i a rsmp i e h h a l st ig e wa 1c l mn mo e n o l l. ou d i e , n es t e l y r s a n a e ip a e n u v a e n t e ea tc p a tc sai n lss Alo,t l a d g t h a e he r a d ly r d s lc me t c r e b s d o h lsi— lsi ttc a a y i . s i g i s t esi n s ft lima ss se vb ain mo e o r s o i o t efa —h l walsr c u e,a d an h t f e so mu t- s y tm i r to d lc re p ndngt h r me s el l tu t r f he n c l u ae h lsi - l si e s c r s o s t i - it r n lssmeh d By c mp rngwih te r s t ac lt st e e a tc p a tc s imi e p n e wi tme h so y a ay i t o . o a i t h e ul h s
第2 2卷第 6期 20 0 8年 1 2月
江 苏 科 技 大 学 学 报( 自然科学版 ) Junl f i guU i ri f cec n eh o g ( aua S i c dt n ora o J ns nv syo SineadTc n1 y N tr c neE io ) a e t o l e i
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差, 无法求出结构各杆件的时程反应 , 也不能确定结构各杆单元的内力和变形。因此 , 在工程实践中, 间 层
收 稿 日期 "07—0 5 修 回 日期 :0 7 3—3 20 3—1 ; 2o —0 0
作者简介: 蔡龙 (96 , , 1 一)男 海南万宁人 , 7 在读硕士研究生 , 助教 , 事结构工程教学与科研工作 。 从
分析 。
单分量模型将杆件塑性变形集 中于杆端 , 在杆端各设置一等效弹簧以反映杆件的受弯弹塑性性能, 杆
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茂名 学 院学 报
20 07年
模型主要是用于确定结构的层间剪力和层间侧移 , 以校核结构在地震作用下层 间剪力是否超过层间极限 承载力和检验结构在地震作用下的薄弱层位置。
() 间模型一般形式 a层
() b 层间剪切模型
() 间弯曲模型 c层 图 l 层 间模 型
层间模型是在假定建筑各层楼板在其 自身平面内刚度无穷大, 水平地震作用下同层各竖向位移相同, 以及建筑结构刚度 中心和质量中心相重合 , 水平地震作用下没有绕竖轴扭转发生 的基础上建立起来 的。 在这种模型中, 将结构视为一根竖向杆 , 结构的质量集 中于各楼层处, 如图 1a所示。 () 计算时 , 层间模型取各层为基本计算单元 , 采用层恢复力模型来表示地震作用过程中层刚度随层剪力 的变化关系 , 而不考虑弹塑性阶段层刚度沿层高的变化。其几何模型相当于串联质点模型, 物理模型的重
的线刚度之比较大时, 强梁弱柱” 即“ 型框架结构 , 在振动过程 中各楼层始终保持水平 , 结构 的变形表现为 层间的错动 , 其侧向变形主要是层间剪切变形 , 那么应该采用层间剪切模型。当框架梁对柱的约束相对较 弱时 , 如一些高层框架 , 强柱弱梁” 即“ 型结构 , 其侧 向变形包含有层间弯曲和剪切两种成分, 层间剪切模型 已不能完全反映其变形特点 , 那么应该采用层间弯剪模型。 层间模型的优点在于自由度数较少 , 动力方程逐步积分所耗时也较少 , 但方法 比较粗糙 , 计算精度较
( ) 分量模型 b 单
() a 杆系模型一般形式 图 2 杆 系模 型
计算时 , 杆系模型取结构 的杆件为基本计算单元 , 采用杆件恢复力来表示地震作用过程 中杆件刚度随
内力的变化关系, 杆系模型依需要还可以考虑弹塑性阶段杆件单元刚度沿杆件长的变化。其几何模型由
结构构件 自 然组成 , 物理模型以结构本身 的力学性能构成。根据建立单元刚度矩阵时是否考虑杆端塑性 铰区段的长度 , 杆系模型常用的有单分量模型和三段变刚度模型 , 如图 2 b 和 图 2 c所示。无论是单分 () () 量模型还是三段变刚度模型, 都只考虑杆件的弯曲破坏 , 既可以用于平面杆系分析 , 也可以用 于空间杆系
结 构 在地震 作用 下 的运动方 程 为 :
[ ] J +[ { J +[ { } { } c] } ] _一[ { } m]嫡
式 中 , ,、碱 } 分 别 为 结 构 的加 速 度 向量 、 { }{ 、 速度 向量 、 移 向量 ; ,、 ,为地 面运 动加 速 位 { }{ } 度 ; ][ 、 ] [ 、C][ 分别为 结构 的质 量矩 阵 、 尼矩 阵、 阻 刚度 矩 阵 。
在求解此方程时, 必须要计算结构 的刚度矩阵[ ]而要计算结构的刚度矩阵[ ]就得确定结构 的 , , 计算模型。因此 , 确定结构的计算模 型是结构进行动力分析时必不可少的内容。对于多层框架结构 , 目前 应用最广泛的模型是层 间模型、 杆系模型和杆系 一 层间模型。
1 层 间模 型
何构成 , 模型反映了材料或 构件的力 学性能。 目前在工 程上 框架结构 常用的计算模型主要 有层间模型 、 物理 杆系模型 和杆 系 一层间模型 。针对这三种模型进 行全面的分析 , 并对它们 的优缺点展开论述 。
关键词 : 结构抗震 ; 动力分析 ; 计算模 型
中圄分类号 : 1 ' I  ̄3 文献标识码 : A 文章编号 :6 1 5o a )3 07 3 17 —69 (0r 0 —0 7 ~0 7
要参数是层 间刚度及其非线性变化规律。根据结构形式 、 构造特点以及结构侧向变形情况不同, 层间模型
又分为层间剪切模型、 间弯曲模型及层间弯剪模型 , 层 如图 1 b ( ) ( ) d所示。其 中, 层间弯曲模型主要用 于结构侧向变形以弯曲为主的剪力墙结构中。
而在进 行框 架结 构动力 分析 时 , 常用 的层 间模 型是层 间剪 切模 型 和层 间弯 剪 模 型 。当框 架 横梁 与 柱
( ) 间弯剪模型 d层
2 杆 系模 型
杆系模型是较为精确的计算模型 , 它是在假定楼板在其 自身平面内为绝对刚性的基础上建立起来的。 这种模型将整个框架结构的梁柱构件离散为杆元 , 以结构的各杆件作为基本计算单元 , 将结构的质量集中
于框架 的各个 节点 , 图 2 如 所示 。
卜———— ———
蔡 龙 , 杜宏彪 罗钊伟 ,
( . 学院 建筑工程学院 , 东 茂名 550 ; . 东工业大学 建设 学院, 东 广州 500 1茂名 广 200 2广 广 1 6) 0
摘要 : 在结构进行地震响应时程分析 时 , 必须首先确定结构 的计算模型 , 以便确立结构 的层 间刚度 。在地震作 用下 , 构计 结 算模 型是结构进行地震 响应时分析的主体 , 由几何模型和物理模 型两部分组 成。其 中几何 模型反 映了结构 计算模 型的几
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第 1卷 7
第 3期
茂名 学院学 报
J R I OF MAO OU NA . M G r RS Y UN 、 n’
V 11 N . 0 l.7 03
2O 年 6月 O7
Jn.O r u 20 7
框 架 结 构 地 震 响应 时程 分 析 的 计 算模 型