钢筋混凝土框架柱的变形能力及基于性能的抗震设计方法

框架柱的变形能力主要取决于轴压比和约束箍筋用量,本文建立了柱塑性铰区配箍特征值λcv,轴压比n及塑性铰极限转动量θplc^u之间的函数关系,即λcv-n-θplc^u关系式,并与柱试验数据进行了对比,计算公式与试验结果在平均意义上吻合很好。文中推导了柱截面λcv-n-μcφ关系式,建立了配箍特征值λcv、轴压比n、柱曲率延性μcφ之间的关系。在本文公式的基础上,讨论了按现行抗震设计规范最小配箍要求的RC框架柱所达到的最大变形能力,同时指出规范的构造要求并不总满足特定的变形要求。文中提出了框架柱的性能设计方程,给出了框架柱在指定性能目标DI下基于性能的抗震设计方法的基本过程。     

铁路矩形空心桥墩延性抗震设计简化计算方法

介绍了铁路工程抗震规范提供的钢筋混凝土桥墩延性设计简化计算方法;同时对大偏压矩形截面构件的曲率延性系数简化计算公式进行了理论推导,并结合各国规范的塑性铰等效长度计算公式,得到构件的位移延性计算公式。以大瑞线某桥为工程实例,分别采用规范提供的方法及理论推导的公式进行计算,2种方法计算得到该桥矩形空心桥墩的位移延性系数基本一致,能为今后同类桥梁设计提供一定的借鉴。     

L形截面钢管混凝土异形柱正截面非线性分析

以钢筋混凝土梁设计原理作为依据,给出了L形截面钢管混凝土异形柱正截面的非线性分析方法。根据基本假定建立了L形截面钢管混凝土异形柱截面弯矩-曲率关系计算公式,并利用MATLAB语言编制了求解程序,根据得到的加载-破坏全过程弯矩-曲率关系分析构件的加载-变形特性。利用程序对不同截面、混凝土标号、钢材强度和钢管面积下的弯矩-曲率曲线进行了对比分析。     

钢纤维高强混凝土框架边节点梁的曲率延性

进行了9个钢纤维高强混凝土框架边节点的抗震试验.通过测试钢纤维高强混凝土框架边节点梁端的荷载-变形滞回曲线和梁相关截面的横向变形,研究了钢纤维体积率、掺加范围和轴压比等因素对高强混凝土框架边节点梁截面曲率延性和滞回曲线的影响.结果表明,钢纤维能改善高强混凝土框架边节点梁截面延性,显著提高高强混凝土框架节点的抗震延性和耗能能力,对解决节点箍筋密集、改善施工条件具有明显效果.     

耗能梁段与RC框架梁连接节点的滞回性能试验

为研究耗能梁段与RC框架梁连接节点的抗震性能,进行了5个足尺耗能梁段与RC框架梁连接节点的低周往复加载试验,获得了连接节点的滞回曲线、承载力、变形、延性、刚度退化及耗能等。结果表明:结构胶可增强U型外包钢同RC框架梁之间的整体性,提高节点的承载力和刚度,但后期RC框架梁易出现剪切破坏。随着高强螺杆数量的增加及直径的增大,U型外包钢连接节点的承载力和刚度均呈增大趋势。总体上,U型外包钢连接节点的滞回曲线捏缩,耗能能力一般。为确保U型外包钢连接节点抗震性能的可靠性,高强螺杆应可靠传递水平剪力和弯矩,避免在整个受力过程中高强螺杆剪断失效。     

圆钢管混凝土截面延性系数

首先介绍了圆钢管混凝土中核心混凝土极限压应变的计算方法，通过参数分析，给出了核心混凝土极限压应变的限值。在此基础上，建立了截面极限曲率的计算公式，给出圆钢管混凝土截面延性系数的计算方法，并对有关影响因素进行分析，最后给出延性系数的建议值。研究进一步表明，圆钢管混凝土具有良好的抗震性能。     

考虑场地类别与设计分组的延性需求谱和弹塑性位移反应谱

非线性反应谱是基于性能的抗震设计理论中亟待解决的基础性课题之一。本文将四种场地类别上的641条地震记录,按我国现行抗震规范设计分组的要求分为12组,对大量具有不同屈服强度系数的单自由度体系作了弹塑性时程分析。研究了结构强度水平、周期、场地类别以及设计分组等因素对延性需求的影响。结果表明,在给定屈服强度水平下结构的延性需求强烈地依赖于场地条件、设计分组等因素。对于短周期结构,延性需求随场地土变软而增大,同类场地随设计分组特征周期增大而增大。通过非线性回归分析,建立了与场地类别、设计分组相对应的延性需求谱μ-ξy-T的计算公式。在此公式的基础上,结合现阶段抗震设计规范构建了弹塑性位移反应谱,可用于结构弹塑性位移需求的简化计算,同时讨论了弹塑性位移反应谱的基本特点。     

低周反复荷载作用下钢筋混凝土异形柱框架的延性分析

通过对一榀异形柱框架的低周反复试验,研究了框架在水平反复荷载作用下的位移延性及在竖向荷载作用下框架柱截面曲率的延性性能,分析了框架柱柱脚截面曲率延性与结构位移延性的关系,给出了异形柱截面极限曲率的确定方法,分析了延性对框架抗震性能的影响,针对提高异形柱框架的延性提出了相应的建议。结果表明:框架拥有良好的延性。     

高耸混凝土烟囱土-结构相互作用地震反应分析

目前在高耸混凝土烟囱结构抗震设计和抗震性能评估中,由于缺乏合适的计算模型,一般采用刚性地基假定而忽略土-结构相互作用效应,或者采用传统的集中参数模型而忽略土的非线性特性。针对此不足,本文选用240 m高的钢筋混凝土烟囱作为研究对象,采用OpenSees程序,基于非线性文克尔地基梁模型和基于柔度法的分布塑性梁柱单元,建立了土体-基础-上部结构共同工作的整体非线性有限元分析模型,详细介绍了非线性文克尔地基梁模型主要参数的确定方法;研究了地基土非线性对高耸烟囱结构地震反应的影响,给出了考虑土-结构相互作用效应后结构周期、上部结构的内力和变形分布的变化规律。分析结果表明:考虑土-结构相互作用后,结构的自振特性、内力及节点位移都发生了不同程度的改变;考虑土体非线性特性的土-结构相互作用模型,峰值截面弯矩、剪力及截面曲率延性系数与不考虑土-结构相互作用时的结果之比分别介于0.921~1.219、0.732~1.29和0.822~1.536;而不考虑土体非线性特性的土-结构相互作用模型,峰值截面弯矩、剪力及截面曲率延性系数与不考虑土-结构相互作用时的结果之比分别介于0.838~1.578、0.92~1.76和0.656~2.831。不考虑土体非线性特性的土-结构相互作用模型的峰值截面弯矩、剪力及截面曲率延性系数的取值总体上较大,高估了烟囱结构在地震荷载作用下的内力需求。     

客运专线桥梁基于性能的抗震设计研究

从基于性能的抗震设计理念出发,给出了客运专线桥梁结构的性能目标及各性能水准下的桥墩地震破损描述,明确并量化了桥墩各抗震性能目标的验算内容。给出了小震不坏及可控制中震损伤的验算方法,简化能力谱法计算位移延性系数,指出了大震时最大位移验算的不足,讨论了桥墩大震时地震损伤指数的计算与验算,通过算例详细介绍了基于性能的抗震设计方法与过程。     

结构分灾抗震设计:概念和应用

详细论述了结构分灾抗震设计的产生背景、设计思想、优化模型和基本原则，指出结构分灾设计是在分析基于投资—效益准则的结构抗震设计模型的基础上，对工程实践中一些成功经验的提炼和概括而形成的设计方法，工程领域中一些现行设计方法和措施就是分灾设计的具体应用。当工程师们待处理的问题必须考虑高度不确定性因素时，将分灾设计作为一种可能选用的设计理念，将有助于工程师们实现设计创新。分灾设计符合基于性能的抗震设计思想，可以方便地实现基于性能的设计。     

Application of consequence-based design criteria in regions of moderate seismicity

Current design criteria and principles of earthquake engineering design are reviewed, including safety factors, probabilistic approach, and two-level and multi-level functional design ideas. The modern multi-functional idea is discussed in greater details. When designing a structure, its resistance to and the intensity of the earthquake action are considered. The consequence of failure of the structure is considered only through a rough and empirical factor of importance, ranging usually from 1.0 to 1.5. This paper suggests a method of “consequence-based design,” which considers the consequences of malfunctioning instead of simply an importance factor. The main argument for this method is that damage to a structure located in different types of societies may have very different consequences, which are dependant on its value and usefulness to the society and the seismicity in the region.     

DUAL-LEVEL SEISMIC DESIGN: A RELIABILITY-BASED METHODOLOGY

The seismic design provisions of most building codes in the United States specify ground motion parameters for various regions of the country and provide simple formulae to determine a distribution of lateral forces for which the structure should be designed. Although the code provisions are very simple to use, they oversimplify a complex problem and are based on many implicit assumptions which many designers may not appreciate. Furthermore, the reliability of the final design is not easily determined. This paper describes a reliability-based seismic design procedure for building structures. It is a performance-based design procedure which requires the designer to verify that a particular structural design satisfies displacement-based performance criteria. An equivalent system methodology and uniform hazard spectra are used to evaluate structural performance. The performance criteria are expressed in probabilistic terms, and deterministic design-checking equations are derived from these criteria. The design-checking equations incorporate design factors (analogous to load and resistance factors) which account for the uncertainty in the seismic hazard, the uncertainty in predicting site soil effects, and the approximate nature of the simplified models of the structure. The alternative procedure should enable designers to achieve code-specified target performance objectives for moderate and severe levels of earthquake excitation.     

《建筑工程抗震性态设计通则》与《规范》中地震作用的比较

《建筑工程抗震生态设计通则(试用)》是一部对我国抗震设计规范修订具有重大指导意义的试用标准。地震作用是抗震设计的首要问题,《通则》中地震作用计算方法与现行规范的差异引人关注。首先分析了《通则》和规范的场地设计谱,然后比较了二者地震作用计算方法,最后引入2个算例计算了水平地震作用的差别。对《通则》的应用,对修订和完善下一代规范有一定的参考作用。     

对《建筑工程抗震性态设计通则(试用)》的评述

《建筑工程抗震性态设计通则（试用）》（以下简称《通则》）是一部对我国抗震设计规范修订具有重大指导意义的试用标准.本文对《通则》和现行规范的某些不同和改进之处进行了比较,讨论了《通则》所具有的先进性和行业指导性,同时也对应用《通则》的原理,对修订和完善下一代规范还需要研究的问题提出了若干建议.     

谈抗震概念设计

阐述了钢筋混凝土结构与砖砌体结构设计中如何运用整体概念的设计方法 ,指出只有合理选择设计方案、有效控制结构的抗震性能 ,才能达到减轻震害的目的     

桥梁隔震体系振动台试验研究(IV)——隔震桥梁的设计方法探讨

在前文模型试验的基础上 ,本文总结归纳了隔震桥梁的设计方法与设计流程 ,着重论述探讨了隔震桥梁的概念设计与细部构造设计应注意的问题     

A new formulation for a code-based vertical design spectrum

Consideration of vertical seismic design loads is important for long-span structural systems, short-period structures, and for some nonstructural components in the buildings. To this end, seismic design codes utilize alternative approaches to define vertical design spectrum at different levels of complexity: either as a fraction of horizontal design spectrum or using a separate functional form having features different than the horizontal spectrum. In all cases, a consistency between the horizontal and vertical design spectral ordinates is sought. In this paper, we consider a set of modern seismic design codes, horizontal and vertical ground-motion datasets, as well as ground-motion predictive models (GMPMs) to assess the accuracy of code-based vertical design spectrum expressions. We compute horizontal and vertical spectra for different earthquake scenarios (magnitude-distance-soil condition combinations) from the selected horizontal and vertical GMPMs for comparisons with their code-based (idealized) counterparts. Besides that, we study the vertical spectrum behavior from observed ground-motion data. Our observations suggest that the vertical design spectrum formulations by current codes do not fully explain the actual vertical spectral acceleration trends. We discuss the possible reasons behind the misrepresentation of vertical spectrum by the current code approach and introduce our own expressions to compute horizontal spectrum consistent vertical design spectrum from a comprehensive simulated dataset of correlated vertical and horizontal spectral ordinates.     

基于性态的建筑工程抗震设计——《建筑工程抗震性态设计通则》述评

《建筑工程抗震性态设计通则(试用)》对抗震设计具有重要的指导意义,其中的抗震设计理念同以往的抗震设计规范在抗震设防的思路、概念和方法上有较大的区别。从工程实践的角度,比较了《通则》和现行抗震设计相关规范的区别并对具体应用提出一些看法。