剪切型结构的抗震强度折减系数研究

为了研究剪切型结构抗震强度需求的变化规律,本文基于单自由度体系的非线性时程分析,研究了不同场地条件下延性折减系数与位移延性系数和结构自振周期的关系;采用修正等效单自由度体系位移延性折减系数的方法,研究了剪切型多自由度体系的延性折减系数;以基于中国建筑抗震规范设计的代表不同抗震能力要求的RC框架结构为分析对象,通过静力弹塑性分析,研究了RC框架结构的体系超强能力。分析结果表明场地类别、位移延性水准和结构振动周期对单自由度体系的延性折减系数有显著的影响;多自由度体系的抗震延性折减系数明显比其相应的等效单自由度体系的抗震延性折减系数小;RC框架结构的超强系数一般随结构楼层数的增加而减小,随抗震设防烈度的增大而减小,内框架的超强系数比边框架的超强系数大。     

RC框架结构超强系数与地震经济损失风险分析

基于现行的中国抗震设计规范,设计了6个不同参数的钢筋混凝土框架结构模型,利用静力弹塑性（Pushover）分析方法求得各个框架结构的超强系数;同时,利用基于性能的抗震设计（PBSD）的方法,通过增量动力分析（IDA）、易损性分析和地震损失风险分析等,定量的求出各个框架结构的经济损失风险,并比较了不同框架结构超强系数和经济损失风险的变化情况。结果表明:在层高相同的情况下,当抗震设防烈度逐渐增大时,超强系数减小,经济损失风险逐渐增大;在抗震设防烈度相同的情况下,当层高增大时,超强系数减小,经济损失风险逐渐增大。     

不同底部层高的RC框架结构地震易损性分析

为研究不同底部层高的钢筋混凝土框架结构的易损性,应用SAP2000软件,采用动力增量分析法分别对设防烈度为7度和8度区6个不同底部层高的框架结构在地震作用下进行了非线性时程分析,得到了地震易损性曲线和结构在极限状态下的地震动强度指标,经回归拟合得到了不同设防烈度区的结构的失效概率公式和结构倒塌储备系数(CMR)。研究表明:结构在弹性阶段的耗能能力较差,在弹塑性阶段表现出较好的延性耗能能力。同一抗震设防烈度的RC框架结构倒塌储备系数CMR随着底部层高的提高而线性降低,底部层高较高框架结构的抗地震倒塌能力与底层层高负相关,基于IDA方法得到了不同底部层高RC框架结构的失效概率计算公式和抗倒塌储备系数线性拟合公式,可供工程设计参考。     

规则钢筋混凝土异形柱框架结构的抗震性能研究

本文按现行规范及技术规程设计了设防烈度为8度的一个规则的钢筋混凝土异形柱框架,并进行了单向水平地震作用下的空间三维非线性地震反应分析,考查了异形柱框架结构在设防和罕遇地震水准下的整体抗震性能,对结构能否达到抗震设防目标进行了初步评价。结果表明,8度区按规范设计的结构在设防烈度及罕遇烈度地震作用下基本能够达到预期的抗震设防目标。     

考虑两次地震作用的RC框架结构地震反应分析研究

大量地震表明,地震过程中仅发生单次地震的情况较少,即孤立型地震发生的概率较低,一般为11%。强震的发生通常伴随多次余震,且大部分余震与主震时间间隔较短,受损结构在未进行加固的情况下再次遭受地震作用,致使结构发生更为严重的破坏,甚至倒塌。目前国内外抗震规范的设计方法仅考虑了单次地震作用,即只考虑主震影响。因此,探讨合适的途径考虑多次地震作用对结构的影响具有重要理论意义和工程价值。本文收集了国内外广泛用于结构地震反应分析的地震动记录,以典型RC框架结构为例,研究了两次地震作用下结构的抗震分析方法;探讨了两次地震作用时设计PGA调整系数的确定方法;当设防烈度、场地条件以及输入地震动特征不同时,分析了单次与两次地震作用下结构损伤状态的差别,确定了设计PGA的调整系数。主要内容包括以下几部分:(1)选取了损伤指标及强度折减系数模型。从加速度时程、反应谱、傅立叶谱及对结构的损伤4个方面分析了两次地震与单次地震的联系和区别;通过分析不同损伤指标的适用情况,确定了损伤指标;通过对3种强度折减系数模型的比较,选取了Vidic模型。(2)提出了考虑两次地震作用的抗震分析方法。以典型结构为例,比较了目前用于单次地震作用结构抗震分析的常用方法。在分析各类方法的优点和不足的基础上,给出了结合动力时程分析、静力往复加载分析与Pushover分析的考虑两次地震作用的结构抗震分析方法;并以3层典型RC框架为例,验证了方法的可行性。(3)基于损伤相等的原理,提出了考虑两次地震作用的设计加速度峰值的调整系数的确定方法。通过选取、构造序列型地震动,对某3层典型RC框架结构进行了600次单一地震和3 600次连续两次地震的动力弹塑性时程分析,统计了结构整体损伤指数特征,定义了整体损伤指数(DI)的放大系数和PGA的等效调整系数两个参数,给出了考虑两次地震作用时的结构设计加速度峰值的调整系数建议值。(4)建立了考虑两次地震作用时DI的放大系数和PGA的等效调整系数的经验公式。对不同典型RC框架结构进行了动力弹塑性时程分析,并统计了结构整体损伤指数特征,得到了放大系数、等效调整系数与结构自振周期之间成正比的结论。(5)研究了设防烈度、场地条件和输入地震动对放大系数和等效调整系数的影响。通过研究4层RC框架结构在设防烈度、场地条件和输入地震动等因素影响下的动力时程分析,根据整体损伤指数统计分析,得到放大系数和等效调整系数与设防烈度成正比,与输入地震动场地VS30均值成反比的结论,给出了输入地震动对放大系数和等效调整系数的影响的建议值。     

某异形柱框架结构抗震性能分析

异形柱结构由于其结构的特殊性,可将柱子隐于墙体,使房内不出棱角,以增加房屋有效使用面积,从而受到开发商的亲睐。将原先矩形柱结构改为异形柱结构后,通过高烈度下弹塑性动力时程分析,考查了某异形柱框架结构在设防和罕遇地震水准下的整体抗震性能,对结构能否达到抗震设防目标进行了初步评价。结果表明,该异形柱结构在设防烈度和罕遇烈度地震作用下基本能够达到预期的抗震设防目标。     

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。     

近场地震作用下多层RC框架的地震易损性分析

随着对近场地震动研究上的深入,将地震近场效应影响纳入到结构的抗震设计的考虑范畴,已成为工程中的必须。为此,文中对近场脉冲地震作用下的多层RC框架结构的抗震问题进行了研究。首先参考我国抗震规范设计出设防烈度为8度、水平地震影响系数最大值α_(max)增大系数分别取1、1.25、1.5、1.75的四榀多层RC框架结构办公楼,并在OpenSees软件中,对4榀框架在近场水平脉冲地震下的抗震性能,进行了基于增量动力分析(IDA)的地震易损性分析与评价。分析结果表明:按照我国现规范、不考虑地震动近场效应设计出来的多层RC框架结构,在近场地震下的抗倒塌性能存在明显的不足;随着地震影响系数最大值增大系数的加大,框架结构的抗震性能有明显的提高,在设防烈度8度区,规范中规定的地震动影响系数最大值的增大系数偏小,将增大系数调整至1.75时所设计框架,能更好地抵御地震动近场脉冲效应;另外,在震中距分别为5～10 km和0～5 km的近场地震作用下,多层RC框架结构的抗震性能无明显的区别,因而,地震影响系数最大值的取值,不必按震中距5～10 km和0～5 km进行区分。     

地震设防水准对典型框架土建成本的影响

本文对按不同地震设防烈度设计的6层典型框架结构,计算了在不同地震设防烈度下的土建成本。对比分析结果表明,在地震设防烈度8度以下,如果将地震设防水准提高一个等级,相应的土建成本增加比例小于5．9％,而所增加的成本占房屋售价的比例小于0.3％。由此,在框架结构土建成本有较小增加的情况下,可获得地震设防水准1个等级的提高。换一个角度讲,在减少建筑面积很小的情况下,可获得房屋抗震设防水准1个等级的提高。     

考虑抗竖向连续倒塌的RC框架结构反应修正系数

震害表明结构反应修正系数的子项冗余度系数取为1,过高地估计了结构通过备用荷载路径进行内力重分布的抗竖向连续倒塌能力。本文拟分别采用静力Pushdown和动力竖向IDA方法对根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(2016版)设计的RC框架进行分析,采用损伤强度比DSR作为冗余度系数,并根据倒塌临界值,判定结构在设计荷载作用下是否具有足够的抗倒塌能力。分析结果表明,按VII、VIII度设防设计的结构,冗余度系数均大于1,结构在设计荷载作用下不会发生连续倒塌,但是按VI度设防设计的低层结构冗余度系数小于1,在设计荷载作用下结构会发生连续倒塌。针对VI度设防设计的结构,采用实际的冗余度系数最小值0.69,对结构反应修正系数值进行修正,修正后的数值为2.02。实现在结构地震影响系数曲线中考虑抗连续倒塌能力的影响,修正后的地震影响系数为现行抗震规范中相应取值的1.45倍,提高了结构设计地震力,防止结构发生连续倒塌。     

工程抗震设计思考

抗震设计规范主要是理论研究与地震工程实践经验的概括和总结。而且它还将随着地震认识的深化和科学的进步,与时俱进,不断地修改、完善。因此,文中就一些理论概念、设防要求、结构分析、抗震措施等问题阐释我们的体会和看法。明确指出,地震烈度的意义应依据应用的不同状况给出合理解释;将地震烈度附上概率的概念,不易于应用;抗震设防的目的在于减轻建筑物地震破坏、避免人员伤亡、减少经济损失;地区抗震设防应以设防烈度为防范对象;工程抗震设计的设防烈度应考虑场地条件的影响;基于弹性反应谱理论,在考虑抗震设防要求的计算分析中,引入重要性系数及结构系数是合理的;重要性系数及结构系数都与地震发生概率无关;没有必要取多条地震时程曲线按所谓多遇地震下进行补充计算;地震作用的准确性有限,除结构计算分析外,采用适当抗震构造措施是必要的;超越设防烈度的地震是抗震设计的风险问题。     

钢筋混凝土框架结构抗震超强系数分析

基于我国建筑抗震规范要求设计的14栋代表不同抗震特征要求的多高层规则钢筋混凝土框架，通过静力弹塑性分析详细地评估了框架结构的体系超强能力。分析中采用与抗震规范等效静力地震作用效应分布模式相同的单调递增侧向荷载，以二维平面框架为分析对象。分析结果表明地震分区对超强系数的影响较大；有填充墙框架比无填充墙框架的超强能力明显要大；内框架的超强能力比外框架的超强能力大；超强系数随框架楼层数的增加而减小。     

高速铁路大跨连续梁桥地震反应分析及抗震校核

针对高速铁路大跨连续梁桥的结构特点,结合三水准的抗震设防目标,给出了各水准下桥梁的抗震验算指标.采用反应谱法及弹塑性时程反应分析法对一实桥进行了地震反应分析及抗震性能评价.结果表明固定墩控制该桥的抗震设计.在多遇地震作用下固定墩处于弹性状态;在罕遇地震作用下固定墩纵向进入塑性,但位移延性系数小于规范容许值,结构具有较高的延性储备.该桥的抗震能力满足三水准抗震设防目标.     

我国中、低烈度区罕遇地震设防水准的选取

采用概率地震危险性(PSHA)方法计算了我国中、低烈度区位于主要经济带内的28个大中城市50年超越概率3%和2%的地震动峰值加速度,为比较中、低烈度区罕遇地震不同设防水准的影响提供了定量数据;计算了中、低烈度区50年超越概率3%和2%地震作用下对应的建筑结构的屈服加速度,评价其抗震能力。结果表明：50年超越概率2%对应的屈服加速度明显大于50年超越概率3%的对应值。根据分析结果,建议抗震设计规范将中、低烈度区罕遇地震的设防水准统一至50年超越概率2%。     

风电塔结构抗震设计的地震作用取值研究

本文采用均匀Poisson随机过程地震发生模型,以极值Ⅲ型分布描述地震烈度的概率分布,在考虑风电塔具有低阻尼特性的基础上,建立了不同设计使用期的地震作用计算模型,并且给出了地震烈度、地面峰值加速度与水平地震影响系数之间的换算关系。阐明了等设防烈度法,等重现期法和等超越概率法进行抗震设防烈度调整的基本原理,明确了不同设计使用期的抗震设防"三水准"。在借鉴现行建筑抗震鉴定标准中相关规定的基础上,对不同设计使用期的风电塔进行了合理的分类,利用等超越概率法分别计算不同设计基准期的风电塔的地震动。文中匹配现行抗震设计规范,列出了具体的地震作用计算步骤和计算结果。本文的研究结果不仅适用于新建的风电塔结构,也可供风电塔的抗震评估参考。     

新规范框架结构强柱弱梁措施效果评估

为了了解我国新颁布的规范对框架结构强柱弱梁措施提高柱端弯矩增大系数的效果,分别按照新旧规范设计设防烈度7度(0.1 g)3级框架结构和设防烈度8度(0.2 g)2级框架结构,采用时程动力分析程序,输入不同频谱的地震波,计算不同设防烈度框架结构在罕遇地震作用下的结构反应,对比分析框架结构的位移、层间位移角和塑性铰。结果表明,设防烈度为7度(0.1 g)3级框架结构,不同频谱地震波作用下新旧规范楼层顶点最大位移差值不超过1 mm,层间位移角最大差值不超过0.12%,新规范提高柱端弯矩增大系数效果不大。旧规范规定的柱端弯矩增大系数足以保证框架结构大震不倒。设防烈度为8度(0.2 g)2级框架结构,不同频谱地震波作用下新旧规范楼层顶点最大位移差值较明显,层间位移角最大差值不超过0.21%,新规范柱端弯矩增大系数效果明显,但其安全性与设防烈度为7度(0.1 g)3级框架结构相比,仍有较大差距。建议进一步提高其柱端弯矩增大系数,以充分保证其大震不倒的安全性。     

不同设防标准RC框架结构基于易损性分析的抗震性能评估

借助非线性动力时程分析,对严格按照规范Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ度设计的5个三跨6层钢筋混凝土框架结构开展易损性分析,建立了基于峰值加速度的易损性曲线。从易损性的角度对不同设防标准RC框架结构的抗震性能做了定量评价,并探讨了设防标准对RC框架结构易损性的影响。分析表明,对应于设防小震、中震及大震水平的峰值加速度,结构“小震不坏”、“中震可修”和“大震不倒”的失效概率均在18%以内,可认为结构满足三水准的性态控制目标。随着结构设防标准的提高,其易损性随之降低,相同峰值加速度对应的各个破坏状态的超越概率均有所降低。此外,将框架结构的设防烈度提高1度,其“大震不倒”的失效概率会明显减小。而将框架结构的设防烈度降低1度,其“大震不倒”的失效概率会显著增加,最高可达4倍。     

新疆塔什库尔干5.5级地震建筑结构震害

2017年5月11日新疆塔什库尔干5.5级地震给震区建筑结构造成了不同程度破坏。选择震区钢筋混凝土（RC）框架结构、砖混结构以及土石木结构等3类典型建筑结构,介绍了各类建筑结构地震破坏特点,分析了震害特征与破坏机理。结果表明:RC框架结构在地震中表现出了优异的抗震性能,即使在震中区,破坏也仅仅表现为非结构性破坏,如填充墙开裂和吊顶脱落等;砖混结构绝大多数抗震性能优良,仅震中区的少数建筑物发生了承重墙墙体开裂情况;土石木结构房屋抗震性能最差,地震破坏最为严重,是导致该次地震人员伤亡主要原因。建议地震高烈度设防区房屋建筑应采用抗震性能较好的RC框架结构和砖混结构,而抗震性能差的土石木建筑房屋应尽量避免继续建设和使用。结果可供类似地区房屋建设和建筑结构抗震设计等工作参考。     

两次地震作用下RC框架结构抗震能力分析方法研究

为研究钢筋混凝土(RC)框架结构在两次地震作用下的抗震能力,给出了一种考虑两次地震作用的结构分析方法。首先采用动力时程分析,得到第一次地震作用下结构的顶点位移,并将其作为目标位移;然后采用静力往复加载方式对结构加载到该目标位移并卸载到零,然后反向加载到结构能力极限(即结构倒塌时的顶点位移),并对反向加载曲线进行坐标变换作为结构经历一次地震后的能力曲线,用此能力曲线对结构进行Pushover分析,得到结构经历两次地震后的损伤状态与抗震能力。利用所提方法对某3层典型RC框架结构进行分析,得到了其在两次地震作用下的抗震能力曲线与损伤状态。结果表明:连续两次地震作用下,RC框架结构损伤累积效应明显,与单次地震作用相比,其损伤水平提高较大,对本文结构来说提高约30%。因此,目前仅考虑单次地震的设计理论与方法是不完备和不安全的,建议在设计时提高结构的抗震设防水平。该文方法、结果与结论可供结构抗震设计、结构抗震分析等工作参考。     

近场地震下钢框架结构地震易损性分析

为阐明近场地震速度脉冲效应对周期较长的钢框架抗震性能的影响规律,采用增量动力分析（IDA）方法,对符合我国现行设计规范的三个不同设防水平的钢框架结构进行了地震易损性分析,并对比分析了其在近、远场地震下的地震易损性差异。结果表明：近场地震作用的速度脉冲效应将放大钢框架结构的动力响应,并增大其概率地震需求模型的不确定性;相同地震强度下,近场地震作用的速度脉冲效应将增大钢框架结构的损伤破坏概率,且周期较长的低设防水平钢框架结构在近场地震作用下更易损伤破坏;鉴于近场地震对钢框架结构地震易损性的显著影响,建议评估钢框架结构的震害风险时,应针对近场和远场地震作用分别建立易损性模型。