基于IDA方法的小雁塔结构抗震性能评估

以小雁塔结构为原型,通过试验研究建立其材料本构模型;应用IDA分析方法,建立IDA分析曲线并对小雁塔结构进行增量动力弹塑性分析,判断小雁塔结构的最不利位置,定义IDA分析的极限状态;将IDA曲线的斜率下降幅值与小雁塔结构性能水准相对应,划分小雁塔结构的性能水准指标;通过对小雁塔结构在增量地震动强度作用下地震响应分析和不同性能状态下各层的楼层位移和层间位移角的变化规律,对小雁塔结构进行了抗震性能评估;研究表明:基于IDA分析方法的小雁塔抗震性能评估可以考虑结构抗震能力的随机因素,精确地描述小雁塔结构在地震过程中的行为。该方法为类似砖石古塔结构的抗震性能评估提供了新途径。     

银川海宝塔动力特性测试及抗震性能分析

为了给银川市海宝塔的修缮保护工作提供参考依据,对其动力特性及结构损伤状况开展测试和数值模拟分析。首先对海宝塔的材料强度进行测试和计算,得出塔砌体的抗压强度及弹性模量;然后对该塔进行环境激励作用下的振动响应测试,得到塔东西和南北方向的1阶频率;最后建立数值模型并分析其模态与抗震性能,得到海宝塔的动力特性与地震作用下塔体各层的层间位移角,并基于砖石古塔破坏状态位移准则以及损伤指标开展损伤分析。结果表明：海宝塔东西方向和南北方向的1阶频率较为接近,但不同楼层的振动频谱曲线差异较大,尤其是峰值点数量;楼层越高,最大位移和层间位移角越大,受损也越严重;结构总体刚度退化较为严重,存在较大安全隐患,需进一步开展深入分析并采取保护措施。     

城市轨道交通大型地下空间结构抗震性能分析

以某城市轨道交通大型地下空间结构工程为背景,研究和分析大型地下空间结构在设防地震和罕遇地震作用下的结构抗震性能。利用MIDAS/GTS大型有限元程序建立三维动力模型,采用时程分析法,获得了结构的变形和内力响应,分析了结构的层间位移差、层间位移角和结构静动力力学特性。基于场地条件下的大型地下空间结构,在设防地震下顶底板处层间位移差最大值为12.00mm,位移角最大值为1/20831/550;在罕遇地震下顶底板处层间位移差最大值为21.82mm,位移角最大值为1/11451/250,总体上满足结构变形要求。研究结果表明:对于大型地下空间结构,在进行结构设计时,除了静力计算工况,应综合考虑抗震工况,开展三维动力时程分析,以便全面掌握其抗震性能;在地震作用下,结构顶板、侧墙和底板等某些部位的内力值较静力计算工况大;大型地下空间主体结构开口处为薄弱环节,应在设计中进行相关加固措施考虑。     

基于性能的既有钢筋混凝土建筑结构抗震评估与加固技术研究

根据我国现行的建筑结构抗震规范,无论是新建建筑结构的抗震设计还是既有建筑结构的抗震评估与加固,均通过小震弹性承载力计算 抗震延性构造措施来达到"小震不坏、中震可修、大震不倒"的抗震设防目标(对于不规则且具有明显薄弱部位的建筑结构还需要进行罕遇地震作用下的弹塑性层间变形验算)。对于抗震延性构造措施不满足现行规范的既有建筑结构的评估、改建、扩建,如果仅通过小震弹性的承载力计算,显然无法达到"大震不倒"的目标。本文通过引入国际上先进的基于性能的结构抗震思想,以结构层间位移和结构构件变形作为性能目标,从定量上解决了既有钢筋混凝土建筑结构的抗震评估与加固问题。     

砖石古塔抗震性能计算

砖石古塔为典型的中国古代建筑。由于建造年代久远,大多数古塔都遭受过地震的破坏。5.12汶川大地震对四川省都江堰奎光塔造成了严重的破坏。为了对其进行有效的抗震保护,本文结合奎光塔的结构特点,讨论了中国砖石古塔的抗震机理,得到了砖石古塔的抗震性能计算方法。     

碳纤维布增强混凝土框架抗震性能的有限元分析

利用碳纤维布（CFS）对一个9层钢筋混凝土框架的底层柱进行了加固,运用有限元程序对加固前后结构的整体抗震性能进行了动力分析.分析结果表明,利用碳纤维布加固底部框架柱有助于提高框架的整体抗震性能,从而减少框架在地震作用下的最大侧移和各层间位移.     

基于ECC的小雁塔抗震加固性能分析

高延性纤维增强水泥基复合材料(ECC)是一种高强度、高延性的新型建筑材料,在加固工程中具有广泛的应用前景。本文利用ECC的高延性和抗剪性,提出一种采用ECC面层加固小雁塔的保护方案,以提高古塔抗震性能;通过有限元软件ANSYS进行模拟分析,比较了小雁塔加固前后的地震响应。分析结果表明:采用ECC面层加固可显著增强塔身整体的延性和承载力,有效地提高塔体损伤容限,为ECC在古塔抗震加固的实际应用中提供借鉴,可作为古塔抗震保护的新途径。     

基于有限元模拟的RC框架结构抗震性能影响因素分析

总结现行的RC框架结构抗震设计、抗震鉴定标准和震害资料,选取了场地条件、规则程度、混凝土强度以及结构层数4个影响框架结构抗震性能的主要因素进行分析;以7度设防的西南地区典型双跨外廊式教学楼为原型,设置8个分析工况,采用基于位移控制的非线性静力（Pushover）分析方法得到各工况在不同烈度罕遇地震下的最大层间位移角（ISDA）,以此为指标对4个框架结构抗震性能影响因素的重要性进行评价分析;最后采用模糊层次分析法,给出了以上影响因素在RC框架结构抗震性能评估中的重要性排序以及初始权重值。     

近断层地震作用下多层RC框架火灾后抗震性能分析

为研究近断层地震动特性对火灾后多层RC框架抗震性能的影响,以火灾后某多层RC框架结构为研究对象,结合火灾后现场材料的检测与鉴定报告,开展了结构火灾前后在近场有脉冲和无脉冲地震作用下的结构动力弹塑性时程分析,对比分析了近场有脉冲和无脉冲地震动特性对火灾前后RC框架结构整体的抗震性能的影响。研究结果表明:火灾后,整体结构地震响应明显大于火灾前,火灾后结构底层层间位移角在脉冲型地震和无脉冲地震作用下分别达到火灾前的1.44和1.54倍;近场脉冲型地震作用下结构响应明显大于无脉冲地震,罕遇地震作用下,近场脉冲型地震工况下的底部层间位移角相较于无脉冲地震工况增加了96.0%,火灾后更是增加了118.0%。研究成果可为多层RC框架火灾后安全性评估和加固设计提供参考。     

窗户孔洞对砖石古塔地震反应的影响

以四川省都江堰奎光塔为工程背景,采用ANSYS软件建立实体有限元模型,应用时程反应分析法分析窗户孔洞对砖石古塔塔身控制截面应力分布规律,揭示该塔在2008年汶川地震中的震害机理。结果表明:塔身10层顶(塔身双层与单层的转换处)与1层顶为主塔抗震薄弱部位。砖石古塔窗孔附近区域应力集中现象较为突出,墙体外缘的最大、最小主应力都明显高于墙体内缘,靠近窗户附近区域的应力约为远离窗户处应力的2~3倍。在垂直于地震激励方向的主塔对称轴截面上,在窗顶出现较明显的剪应力集中,因此强震时窗顶为抗震薄弱部位。     

水泥砂浆面层加固砌体墙抗震可靠指标研究

采用水泥砂浆面层加固方法加固砌体房屋是一种简单有效的方法。对比分析了《砌体结构加固设计规范》(GB 50702-2011)^[3]和《建筑抗震加固技术规程》(JGJ 116-2009)^[4]中钢筋网水泥砂浆面层加固砌体墙的可靠性;对10片未加固低强度砖墙和20片单面钢筋网水泥砂浆面层加固低强度砖墙进行拟静力试验,分析了未加固和加固墙体的破坏模式和机理,并提出了适用于钢筋网水泥砂浆面层加固砌体墙的抗震验算公式。研究表明：两标准的可靠水平差别较大,实际应用时,易产生矛盾;未加固墙主要发生沿阶梯形斜裂缝受剪破坏,加固墙主要发生沿通缝受剪破坏和沿阶梯形斜裂缝受剪破坏;建议公式的计算值与试验值吻合良好,未加固墙抗震可靠指标为2.2,加固墙抗震可靠指标为2.5～3.1;砂浆面层加固砌体结构可以显著提高结构的抗震性能。     

基于IDA方法的交河故城金刚宝座式塔土建筑遗址地震易损性分析

增量动力分析（IDA）作为动力形式的静力推覆法,被广泛应用于建筑结构的抗震能力分析和性能评估中,但其在土建筑遗址地震易损性分析中的应用甚少。基于IDA方法尝试对交河故城塔林区金刚宝座式塔土建筑遗址进行在地震作用下的易损性和抗震能力分析,以谱加速度S_a（T₁,5%）作为地震动强度指标,最大层间位移角θ_max作为结构损伤指标进行IDA分析,得到土建筑遗址在一系列调幅地震动作用下的IDA曲线、地震需求概率模型和易损性曲线,计算出模型的倒塌率和CMR值。通过以上分析得出金刚宝座式塔的易损性和抗震能力,为今后土建筑遗址抗震保护提供理论基础和分析思路。     

新型钢节点木构架-生土墙结构抗震性能拟静力试验研究

针对我国村镇地区仍广泛存在生土结构房屋,且其结构整体性及抗震性能较差的现状,提出一种可有效提高其抗震性能、具有施工便捷性和装配属性的新型钢节点木构架-生土墙结构形式。进行了新型钢节点木构架-生土墙与农房中常见的素生土墙、上土坯下砖砌体混砌墙、传统榫接木构架-生土墙的拟静力对比试验,比较了4个墙体试件的破坏形态、滞回曲线和骨架曲线特征,以及延性系数、耗能能力、极限层间位移角等抗震性能指标。研究表明:素生土墙和上土坯下砖砌体混砌墙抗震性能较差,木构架的约束作用可有效提升生土墙的抗剪承载力和延性,新型钢节点连接的木构架-生土墙抗震性能优于榫接形式,具备一定的推广应用价值。     

内约束方钢管混凝土柱抗震性能研究

由于方钢管对混凝土约束作用较弱,地震作用下方钢管混凝土柱底部钢管易出现屈曲,因此本文提出一种新型内约束方钢管混凝土柱。基于ABAQUS有限元软件,本文采用合理的材料本构模型建立内约束方钢管混凝土柱三维实体精细有限元模型,该模型能准确反应钢管、混凝土以及拉筋之间的相互作用,又能反应拟静力作用下混凝土的塑性损伤和钢材的循环硬化规律。有限元结果与试验结果吻合良好。首先,在此基础上笔选出最佳内约束形式,对拉箍筋方钢管混凝土柱的抗震性能明显优于圆环箍筋;其次,提出在不同轴压比下内约束方钢管混凝土柱的焊接拉筋最佳布置长度和合理体积配箍率;再次,探讨不同参数对内约束方钢管混凝土柱滞回性能的影响,结果表明:提高截面含钢率和长细比能有效改善组合柱的极限承载力,而轴压比在一定范围内有利于能提高柱的承载力;最后,讨论了约束措施对内约束方钢管混凝土柱耗能性能的影响。     

底层窗间墙破坏模式砌体抗震性能试验研究

为研究整体开洞墙体中发生底层窗间墙破坏模式时墙体的抗震性能,对一砌体结构缩尺开洞墙体模型展开多点同步加载拟静力试验。分析了各层墙体与整片墙的破坏特征、承载与变形能力、滞回耗能特性、刚度退化规律及延性表现,重点研究了底层窗间墙位于整体结构中时其破坏过程与变形规律。试验结果表明:破坏模式相同的开洞墙体较单独墙肢抗震性能有所不同,各工况加载峰值点的上升与下降过程更为缓慢、滞回曲线更为饱满、刚度退化过程更为缓和以及延性特征更为明显。基于底层窗间墙破坏模式,依据现行规范中开洞墙体承载力计算方法所得结果与试验结果吻合,但强弱构件失效机制无从体现。试验结果可为探求砌体结构合理设计方法与实现开洞墙体延性破坏模式提供依据。     

装配式AAC砌体填充墙平面外抗震性能分析

为了适应国家绿色建筑和装配式建筑的发展,减少地震中填充墙的平面外破坏,采用ABAQUS有限元程序研究了装配式AAC砌体填充墙的平面外抗震性能。进行了不同工况下足尺有限元模型的模拟,分析了填充墙高厚比、配筋率及填充墙与框架间连接方式对其平面外抗震性能的影响,以峰值、极限状态下的荷载与跨中位移评定其平面外抗震性能。分析结果表明:采用ABAQUS进行填充墙平面外抗震性能数值模拟与试验结果吻合较好;填充墙高厚比越小,平面外承载力越大,当高厚比小于10时,墙体延性大幅下降;填充墙配筋率和承载力近似呈正比关系,但当配筋率大于0.2%时,墙体延性也会下降;高厚比在15~20和配筋率在0.1%~0.2%范围内,填充墙呈适筋延性破坏模式;填充墙与框架之间布置双向柔性连接约束,墙体具备一定延性,墙体平面外承载力较单向连接件布置有所提升。     

Evaluation of the seismic response of stone pagodas using centrifuge model tests

This study attempts to propose dynamic centrifuge model tests as a method of seismic risk assessment in order to discover how stone architectural heritages with masonry structures have endured seismic load, and whether there is any possibility of future earthquake damage. Dynamic centrifuge tests have been conducted for one fifteenth scale models of Seok-ga-tap and the five-storey stone pagoda of Jeongnimsa temple site, which are Korean representative stone pagodas. In order to make input motions of the earthquake simulator, site investigation and site-specific response analysis have been performed. The models of two stone pagodas, which have the same number of pieces with the real structures, have been produced and the dynamic centrifuge tests have been conducted for the model pagodas. Accelerometers were attached at different heights of the pagoda. The measured acceleration records and frequency responses were analysed during dynamic centrifuge test. Two real earthquake records, Hachinohe and Ofunato earthquakes and a sweeping signal with ranged frequency were utilised for input motions of dynamic centrifuge tests to evaluate the behaviour of the stone pagodas. For Seok-ga-tap models, it was observed that acceleration tends to be amplified with height. The third floor body shows at most 2.5 amplification of acceleration in comparison to the surface ground. The amplification was at a frequency of 3.83 Hz and it was considered as the natural frequency of the pagoda. For the five-storey stone pagoda, the seismic wave energy significantly reduced while it passed the first body floor, and then the peak acceleration was gradually amplified upwards. It was found that the pagodas did not collapse when the peak acceleration of ground surface was raised to 0.4 g. Given that the maximum design seismic acceleration specified in Korean seismic design guide is 0.22 g and the amplification ratio of peak acceleration in the supporting ground of the pagodas ranges from 1.45 to 1.74, it can be shown that the two pagodas are stable against 2400-year return period earthquake level, and have excellent seismic performance.     

部分预制型钢混凝土梁抗震性能试验研究

为探究部分预制型钢混凝土梁的抗震性能,进行了7个部分预制型钢混凝土梁试件的拟静力试验,研究了试件的裂缝开展过程、破坏形态、承载能力、延性、耗能能力和刚度退化情况,探究预制截面模式、剪跨比和后浇混凝土强度等对其抗震能力的影响。结果表明:地震作用下,该7个试件力学性能较好,剪跨比是影响试件抗震性能的首要要素,剪跨比大的试件耗能能力强,型钢约束部分混凝土可以提高试件的耗能能力,截面模式和后浇混凝土强度对抗震性能影响不大。