钢筋混凝土框架结构层间位移角与构件变形关系研究

层间位移角已作为检验建筑结构抗震性能的主要指标之一而被广泛应用。为实现该指标在钢筋混凝土框架结构基于位移的抗震设计中的应用,研究了层间位移角与构件变形之间的关系。首先,采用对部分子结构的弹性理论分析得到了弹性阶段梁变形对层间位移角贡献比例的计算公式。接着,采用对15层钢筋混凝土框架整体结构的非线性地震反应计算结果的统计分析得到了在塑性阶段梁变形对层间位移角的贡献比例回归计算公式。所建立的计算公式反映了梁与柱的相对刚度和强度比例、层闽塑性变形程度的影响。最后,应用该方法进行了一算例分析,计算结果和试验结果比较一致。利用本文提出的计算方法可以方便地把对框架结构的层间位移需求转变为对梁、柱构件的变形要求。     

混凝土小砌块约束砌体结构的抗震性能——基于层间位移的分析

混凝土小砌块约束砌体结构,由于加入芯柱、构造柱、圈梁,使结构整体性提高,因此具有较好的抗震性能和发展前景。通过整理94个混凝土小砌块约束砌体墙片试验数据,考虑权重,统计了混凝土小砌块约束砌体墙片延性系数,给出了延性系数与高度、延性系数比与高宽的关系,同时给出了层间开裂位移角、层间极限位移角公式,以及接近倒塌时混凝土小砌块约束砌体结构层间位移的计算公式,并与一个八层混凝土小砌块约束砌体结构的动力时程分析结果进行了对比,结果显示,最大误差在顶层,为17.7%,因此,所提层间位移计算公式是可以满足工程精度需要的,为混凝土小砌块约束砌体结构基于性态的抗震分析提供参考。     

RC框架结构薄弱层的层间位移可靠度水平考察

讨论了钢筋混凝土框架结构层间极限变形角的近似概率特性,考察了大震作用下20余幢钢筋混凝土框架结构薄弱层的层间位移可靠度水平,从而为直接基于位移可靠度的抗震设计中层间目标位移可靠度的确定提供了一定依据。     

基于不同结构损伤模型的RC框架地震易损性研究

针对目前RC框架结构地震易损性分析中整体损伤模型研究的薄弱性以及广泛采用的层间位移角方法不能准确反应结构在地震作用下损伤机理的现状,本文基于现有损伤模型的对比分析,提出了一种较准确反映地震破坏机理同时便于应用的最大变形和滞回耗能非线性组合的双参数损伤模型。以8层RC框架结构为例,进行50条地震波作用下的结构增量动力分析,分别绘制了变形和能量2种单参数模型以及牛荻涛模型和本文模型两种双参数模型的结构损伤曲线与易损性曲线,并进行了模型的对比分析和检验评估。分析结果表明:仅以层间位移角作为结构整体损伤指标会高估结构的抗倒塌性能,仅以能量作为结构整体损伤指标会低估结构损伤的超越概率。本文模型能较好地平衡最大变形和累积损伤对结构损伤的影响程度。     

钢筋混凝土框架结构造价与失效概率之间的近似关系研究

本文以层间位移角作为结构性能参数,分析了钢筋混凝土框架结构层间变形能力,以及在水平地震作用下层间位移反应。考虑钢筋混凝土框架结构材料强度和几何尺寸以及地震作用的不确定性,得出了在设计基准期内结构的失效概率。同时分析了不同设计参数下结构的最小造价,在此基础上,确定了结构最小造价和失效概率之间的近似关系。目的是为采用“投资—效益“准则确定该类型结构目标性能水平提供分析依据,从而为采用基于性能抗震设计理念制定建筑结构抗震设计规范提供基础研究。本文中,结构失效概率指结构最终极限状态的失效概率。     

应变率效应对600 MPa级高强钢筋混凝土框架结构抗震性能影响研究

为了更真实地进行钢筋混凝土结构抗震性能评估,应该考虑材料的应变率效应影响。600 MPa级高强钢筋作为新一代建筑钢材,尚无考虑应变率效应影响的600 MPa级高强钢筋混凝土框架结构抗震性能研究。首先进行了不同应变率下600 MPa级高强钢筋拉伸力学性能试验,利用试验数据拟合得到600 MPa级高强钢筋在不同应变率下的强度提高系数表达式,并利用OpenSees软件进行了配置600 MPa级高强钢筋混凝土框架结构抗震性能模拟分析,研究了应变率效应对框架结构抗震性能的影响。研究结果表明:随着应变率的增大,钢筋的屈服强度和极限强度均得到提高,屈服强度最大提高11.5%,极限强度最大提高8.9%;随着所考虑的材料应变率增加,配置600 MPa级高强钢筋框架结构最大顶点位移总体上呈减小趋势,地震波强度越强,应变率效应影响越大,而层间位移角减小幅值相差不大。研究成果可作为600MPa级高强钢筋混凝土框架结构抗震评估的依据。     

建筑结构监测与抗震韧性评估

建筑结构响应是有效反映结构动力特性的最直接参数,开展结构动力响应实时监测可为结构抗震韧性评估提供准确的地震动输入。本文基于非结构构件损失构建结构抗震韧性评估方法,研究确定位移敏感型和加速度敏感型非结构构件的易损性模型。选择某六层钢筋混凝土框架结构进行实时监测系统建设,基于监测数据开展结构抗震韧性评估。通过构建建筑信息模型（BIM）,并在有限元分析软件OpenSees中建立结构弹塑性分析模型,利用实时监测数据实现结构模型更新,直至监测数据与模型分析结果一致。由于实时监测数据峰值较低,结构不会发生塑性变形,因此选择10条双向非脉冲地震动模拟实时监测地震记录。根据层间位移角和楼面加速度分布,开展结构功能损失评估,得到该建筑结构的抗震韧性得分。分析表明,该结构抗震性能较好,在遭受地震破坏后,会发生非结构构件脱落,需要采取有效措施进一步提升建筑抗震韧性水平。     

高阶振型对建筑结构层间位移的影响1

建筑结构层间位移是抗震设计的研究重点。本文基于广义层间位移谱,分析高阶振型对结构最大层间位移角以及对结构层间位移沿无量纲高度分布的影响,并通过调整结构侧向刚度比,分析高阶振型对结构层间位移变形类型的影响。结果表明:随着结构固有周期的增加,仅取一阶振型进行分析将会显著低估结构的最大层间位移角,高阶振型的影响决不能忽视;从结构层间位移沿无量纲高度分布的角度分析,高阶振型将会显著增加结构中上部位的层间位移需要;高阶振型将增加长周期结构的剪切变形和中上部位的弯曲变形需求,但对中下部位弯曲变形的影响并不明显;针对长周期结构的设计和分析,除计算最大层间位移角外,建议考虑层间位移沿结构高度的分布情况。     

地下与地上钢筋混凝土矩形结构抗震性能对比研究

地下结构由于受周围土体的约束作用,其受力与变形特点与地上结构存在差异。采用Pushover分析方法分别对考虑土-结构相互作用的地下结构和不考虑土体的地上结构的抗震性能进行对比研究,探讨单层单跨和单层双跨钢筋混凝土矩形结构在有、无土体存在时抗震性能的差异。研究表明:考虑土-结构相互作用的地下结构变形能力与无土体时存在差异。在相同结构尺寸与初始轴压比的情况下,考虑土-结构相互作用的地下结构弹性层间位移角限值变小,地下结构更早出现塑性铰;单跨地下结构变形能力比地上结构的差,周围土体的剪切变形约束作用使得地下结构的延性变差;双跨地下结构与地上结构中柱变形能力相差不多,但侧墙的变形能力比地上结构的略差。因此,即使相同尺寸和初始轴压比的钢筋混凝土矩形结构,地上与地下结构的抗震性能仍存在较大差异,地上结构的相关研究成果不宜直接用于地下结构。     

弹塑性位移谱法的振动台模型试验验证

弹塑性位移谱法求解结构在指定强度地面运动作用下的位移需求是一种简便合理的方法。本文将弹塑性位移谱法就具体地震波计算的楼层位移需求、层间位移角需求与一比例为1／10的12层钢筋混凝土模型框架振动台试验结果作了比较。设计的12层钢筋混凝土模型框架结构在振动台上经历了7种强度等级地震波的作用,输入峰值加速度依次为：0．090g、0．258g、0．388g、0．517g、0．646g、0．775g和0．904g。求出了弹塑性位移谱法计算的楼层位移和层问位移角需求与振动台试验结果的比值,研究了二者比值的均值及方差沿楼层的分布情况。结果表明：弹塑性位移谱法的计算结果与振动台得到的位移需求值吻合较好,在基于性能的抗震设计中具有较好的应用前景。     

框架结构性能设计中钢筋混凝土变梁中节点性能指标量化研究

通过分析结构及构件变形与损伤的关系,选取层间位移角作为钢筋混凝土变梁中节点基于性能的抗震设计指标.根据钢筋混凝土结构破坏的特点和框架结构基于性能抗震设计的需要,将钢筋混凝土框架结构性能水平划分为正常使用、暂时使用、修复后使用、生命安全和防止倒塌5个层次.在8个钢筋混凝土变梁中节点伪静力试验研究的基础上,根据节点试件的破坏过程、骨架曲线以及结构性能曲线将钢筋混凝土变梁中节点的性能水平划分为“五档”,建议了不同性能水平下钢筋混凝土变梁中节点的变形和相关参数的量化标准,重点以层间位移角为性能指标量化参数,提出了节点基于性能的“五水平”参数量化指标,并结合我国现行规范给出了“三水准”设防目标下的参数量化指标.     

核心筒抗震性能水准及变形限值研究

为研究核心筒抗震性能水准及其指标限值,完成了3个核心筒拟静力试验,记录了损伤过程及对应的层间位移角。在现有核心筒研究成果及国内外规范的基础上,将核心筒的抗震性能水准划分为4个等级,并给出了相应的宏观描述。通过总结相关试验研究结果,发现《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)对层间位移角限制过于严格,考虑到结构带裂缝工作,层间位移角限制过严会增加建筑成本,并导致结构自重增加而不利于抗震,故建议适当放宽核心筒的层间位移角限值,分别给出框架-核心筒及筒中筒结构最大层间位移角建议值。     

基于多元模糊的钢筋混凝土结构地震抗损性评估方法研究

评估钢筋混凝土结构抗损性具有重要工程意义,但目前以单因素叠加为基础的评估方法误差较大。为解决此问题,提出基于多元模糊的钢筋混凝土结构地震抗损性评估方法。以Park-Ang地震损伤模型为前提,引入正规化累积耗能参数,得到建筑结构层间损伤表达式,加权平均获取震后建筑结构整体损伤值;利用有害层间位移角参数计算震后结构层间位移角;将获取的结构整体损伤值、层间位移角作为多因素论域,进行多元模糊结构抗损性评估,选取模糊损伤评估数学模型与隶属度函数,克服单一因素影响,计算判别因素权重与结构综合损伤指数,根据结构抗损性能判断规则得到建筑结构抗损性所属标准。经实验测试验证:基于多元模糊的钢筋混凝土结构地震抗损性评估方法精确度大于95%,评估精确性高,是一种有效的钢筋混凝土结构抗损性评估方法。     

非一致地震波动输入下大型钢筋混凝土框架结构-地基体系地震响应规律

为探索非一致地震波动输入对大型钢筋混凝土框架结构地震响应的影响,基于OpenSees软件平台建立二维钢筋混凝土框架结构\|地基动力相互作用有限元模型。将El-Centro地震波按P波波形分别以0°、15°、30°和35°角入射该有限元模型进行计算,对比分析框架柱内力和楼层层间位移的地震响应。研究发现非一致地震波输入方法对于大型钢筋混凝土框架结构建筑动力响应影响明显,随着地震波入射角的增大,钢筋混凝土框架结构底层柱的轴力幅值减小,剪力幅值增大,而弯矩幅值变化较小,楼层层间位移幅值也随之增大。研究结果对于大型钢筋混凝土框架结构抗震设计具有参考意义。     

钢筋混凝土抗震框架柱截面尺寸控制因素分析

通过大量算例分析，探讨了轴压比、层间弹性位移角、最大纵筋配筋率、最小抗剪截面等因素对抗震框架柱截面尺寸的影响规律，并比较了新旧规范间截面尺寸控制因素的差别。     

基于能量原理的钢筋混凝土简体结构抗震性能研究

本文通过能量法研究了钢筋混凝土简体结构的抗震性能。文中采用振型分解法按等效单自由度体系求解简体结构的滞回输入能;用pushover法分析了滞回耗能在结构层间的分布规律及结构自身的耗能能力;根据楼层滞回耗能与弹塑性层间位移的关系求出了薄弱层的弹塑性位移。对一高层钢筋混凝土框架-简体结构在7度罕遇地震下的抗震性能进行了评估,通过与非线性动力时程分析的对比,证明了方法的可行性。     

剪力墙转换结构分析下建筑抗震性能研究

传统的动力弹塑性分析法在研究剪力墙的抗震性能时,忽略了对剪力墙转换结构关键结点的有效分析,导致建筑抗震性研究结果存在局限性。提出剪力墙转换结构关键结点对建筑抗震性能影响的分析方法。塑造剪力墙转换结构平面布置图,确定剪力墙转换结构关键结点,分析剪力墙转换结构关键结点的层间位移与位移角和关键结点处的楼层剪力,关键结点位置上升使得最大楼层的位移减小、位移角也逐渐变小。根据关键结点处于不同楼层时层间位移、位移角以及受力作用的不同,获取建筑结构上下层刚度的波动。实验结果说明,所提方法能够高精度、高效的对建筑抗震性能进行分析。     

基于能量原理的钢筋混凝土筒体结构抗震性能研究

本文通过能量法研究了钢筋混凝土筒体结构的抗震性能。文中采用振型分解法按等效单自由度体系求解筒体结构的滞回输入能;用pushover法分析了滞回耗能在结构层间的分布规律及结构自身的耗能能力;根据楼层滞回耗能与弹塑性层间位移的关系求出了薄弱层的弹塑性位移。对一高层钢筋混凝土框架-筒体结构在7度罕遇地震下的抗震性能进行了评估,通过与非线性动力时程分析的对比,证明了方法的可行性。     

基于振动台实验的结构损伤识别研究

选择美国加州大学圣地亚哥分校7层钢筋混凝土剪力墙足尺结构振动台实验,开展结构损伤识别研究,实验采用白噪声、环境振动和不同强度的地震动交替激发,记录地震动激发实验前后的结构反应。基于该记录计算和对比自振频率和振型曲率的变化、剪切波走时及其变化和结构层间位移角,分析发现一层和二层振型曲率较大,走时较长,走时变化也较大,现场检查发现一层和二层的破坏也较为严重,这些参数可用于识别结构损伤程度和定位损伤位置,而自振频率和层间位移角变化仅可反映出结构损伤程度,难以揭示结构损伤位置。     

钢结构加层混凝土框架结构Pushover分析侧向力分布研究

针对钢结构加层混凝土框架结构,考虑地震作用下其层间刚度变化的影响,提出了一种计算侧向力分布的方法——层间刚度侧向力分布法。通过对一钢结构加层混凝土框架结构进行推覆分析,得到各楼层侧移、层间位移角和塑性铰分布情况,并与时程分析结果进行了比较分析。结果表明,文中方法推覆分析得到的楼层侧移和层间位移角与时程分析结果吻合较好,塑性铰分布情况也较一致,并且本方法得到的推覆曲线是推覆计算结果的下限,用于结构的抗震评估更安全。