不同类型结构中楼梯受力性能研究

通过对有楼梯的框架结构、框架-剪力墙结构和剪力墙结构的地震反应分析,研究了不同类型结构中楼梯构件的受力性能。结果表明,在框架结构中当楼梯与主体结构共同工作时,楼梯中梯段板、梯梁和梯柱等构件的内力显著增大,且受力状态复杂,从而造成楼梯构件不同程度的破坏;在框架-剪力墙结构和剪力墙结构中,当楼梯与主体结构共同工作时,楼梯中梯段板的内力明显增大,且受力状态复杂,易造成梯段板的破坏;而梯梁、梯柱等所受内力较小,不易产生破坏。     

方钢管混凝土框架抗震性能试验研究与非线性有限元分析

为研究采用穿芯高强螺栓-端板节点的方钢管混凝土柱-钢梁平面框架的抗震性能,制作了3榀方钢管混凝土框架试件,通过低周反复荷载试验,研究了框架的抗震性能,分析了轴压比、梁柱线刚度比对框架抗震性能的影响.在考虑几何、材料及接触非线性的基础上,采用有限元软件ABAQUS 6.10对试验框架进行了低周反复荷载作用下的精细化数值模拟.与试验结果的比较表明,数值分析结果与试验结果吻合较好,具有较好的精度,可用于方钢管混凝土框架的分析.基于数值分析结果,剖析了框架梁柱连接节点、柱脚等关键受力部位的应力发展过程,明确了框架的受力机理和破坏机制.     

中小跨径桥梁地震作用下横向损伤模式分析

为研究横桥向地震作用下板式橡胶支座对桥梁抗震性能的影响,比较了传统延性抗震设计方法与考虑支座摩擦滑移抗震设计方法的差异,采用Open Sees软件建立桥梁有限元模型,对一简支变连续梁桥进行了非线性增量时程分析,对比研究桥梁支座、挡块和桥墩的受力性能,并根据延性系数对桥梁各构件的损伤顺序进行了分析。研究结果表明:按传统延性体系设计时,桥梁破坏首先从墩底开始,在大震作用下会造成墩底发生严重损伤;考虑支座摩擦滑移时,桥梁损伤首先是支座和挡块的破坏,然后是墩柱发生损伤,支座摩擦滑移后可大大减小传递到下部结构的地震力,大震下桥墩保持弹性或只发生轻微损伤,建议桥梁抗震设计时采用考虑支座摩擦滑移的抗震设计方法。     

框架-密肋复合墙结构新体系研究

结合密肋复合墙结构的研究成果和框架结构抗震性能的发展趋势,提出一类新型结构体系:框架-密肋复合墙结构体系.简要介绍了密肋复合墙结构受力特点,阐述了将密肋复合墙引入框架结构的重要意义,即增强大震下框架结构的抗震能力,扩展密肋复合墙结构在工业与民用建筑中的应用范围,以及丰富多高层框架结构整体加固方法等.根据外框架类型和密肋墙对抗侧刚度贡献机制的不同,对框架-密肋复合墙结构进行了分类,详细介绍了正在进行研究的几种结构形式,并指出现阶段框架-密肋复合墙结构的研究内容和方向.     

框架倾覆弯矩比例对框架——剪力墙结构抗震性能的影响

为研究不同框架倾覆弯矩比例的框剪结构抗震性能的差异,按现行中国规范设计了6个框剪结构模型,运用IDARC程序对其进行7度大震下弹塑性时程分析和比较,并进行基于性能的抗震评估.结果表明:按中国规范设计的超过框架结构最大适用高度且在基本振型地震作用下框架倾覆弯矩比例达60%的框剪结构,在7度大震下抗震性能能够得到保证;相对于框架倾覆弯矩比例小于50%的框剪结构,其抗震性能没有明显下降.     

隔震防倒塌支座及楼梯间位置对框架结构抗震性能的影响研究

为研究梯段板下端设置隔震防倒塌支座和楼梯间位置对钢筋混凝土框架结构抗震性能的影响,利用ETABS软件建立不包括、包括隔震防倒塌支座的3种楼梯间布置方案,6个框架结构计算模型。通过模态分析、反应谱分析和Pushover分析,研究隔震防倒塌支座和楼梯间位置对框架结构的振型、内力及破坏机制的影响。结果表明:梯段板下端设置隔震防倒塌支座后,楼梯间位置对钢筋混凝土框架结构的扭转效应影响较小,且框架结构在两个主轴方向的动力特性比较接近;楼梯间框架柱内力均显著降低,但楼梯间布置在最边跨时,在垂直于梯跑方向地震作用下,框架结构边柱内力较大;框架梁对整体框架结构的耗能贡献较多,增强了框架结构的抗震性能,大震时楼梯构件严重破坏较晚,设置隔震防倒塌支座可保证楼梯整体稳定性。     

在大震下 RC框架结构基于Pushover方法的失效相关性分析

目前,基于性能的建筑结构抗震设计成为世界各国土木工程界研究的热点之一.结构体系可靠度理论是进行结构性能分析的重要的理论基础.在结构体系可靠度的计算中,一个急待解决的问题是结构构件或截面间的失效相关性问题.本文基于pushover方法,采用Monte Carlo法和随机有限元法,在小震研究成果的基础上,进一步研究了钢筋混凝土框架结构在大震情况下的失效相关性问题,分别得出了框架梁、柱在大震作用下的部分失效相关性规律.     

学校多层RC框架结构地震倒塌机理研究

多层钢筋混凝土(RC)框架结构广泛用于学校、医院和办公建筑中,近年发生的多次破坏性地震中,大量RC框架结构发生粉碎性倒塌,造成大量人员伤亡。而位于同一场地的一般多层砖混结构反而不倒塌。这显示出工程界对RC框架倒塌机理的认识尚不深刻,抗震设计的结果与期望值还有很大差距。本文选取汶川地震中位于极震区的两栋典型结构作为研究对象,代表一般学校多层RC框架的漩口中学教学楼发生倒塌,而北川盐务局职工宿舍楼结构则由于底层框架柱增设适量翼墙而未倒。本文通过地震模拟振动台试验对两者的抗震性能进行了深入研究,剖析前者的倒塌机理,探讨翼墙-框架结构体系的地震响应特点。主要结果有:(1)依据国内外多次地震震害资料,总结了多层RC框架结构震害特点,重点对汶川地震极震区的两个具体结构的构造特点和实际震害进行描述。(2)通过振动台试验,研究了漩口中学结构模型地震响应规律、宏观破坏模式。依据各关键测点的实测数据和倒塌过程,分析了触发倒塌的主要原因。指出局部设置的半高填充墙显著增大了刚度,降低了延性,是倒塌的关键因素。(3)因框架柱增设适量翼墙,北川盐务局职工宿舍历经强震而不倒。对翼墙框架结构体系的概念和抗震机制进行介绍,基于翼墙框架结构和纯框架结构的pushover分析,对比研究了其抗震性能、损伤和屈服模式。(4)为研究翼墙加固RC框架体系在强烈地震作用下的抗震性能和加固效果,完成了一个缩尺比为1:4的翼墙-框架结构模型振动台试验,定量分析了结构在设防小震、中震、大震以及更高强度地震动作用下的受力特征、动力反应和损伤机制。并对试验模型与未加翼墙的纯框架数值模型进行了动力有限元分析,对比得到二者抗震性能的差异。通过以上研究证明,通过翼墙加固多层RC框架结构可以大幅提高多层RC框架的抗震性能,且经济实用、布置方便,可作为抗倒塌措施应用推广。     

高强轻骨料混凝土框架抗震性能试验研究与数值模拟

以一个3层高强轻骨料混凝土高铁站房框架结构的底部两层为研究对象,通过一榀1∶5比例的两层两跨高强轻骨料混凝土框架低周反复荷载试验,系统研究了框架的受力过程、破坏形态、破坏机制、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化及耗能能力等。同时,运用有限元软件ABAQUS,建立了该框架的三维非线性有限元模型,分析了高强轻骨料混凝土框架在低周反复荷载作用下的工作性能,并与试验结果进行了对比分析。研究表明:框架破坏机制为混合机制,试件以柱脚混凝土压溃为破坏标志。有限元模拟得到的滞回曲线、骨架曲线和破坏形态,与试验结果符合良好。     

新型节能复合混凝土空心砌块砌体抗震性能的试验研究

本文通过2片开窗洞加窗台梁节能复合混凝土小型空心砌块墙体和2片不开窗洞墙体的水平低周反复荷载试验,研究了节能复合混凝土小型空心砌块砌体墙的受力全过程、开裂部位、裂缝发展情况以及破坏形态,分析了墙体的滞回特性、延性、耗能能力,刚度退化曲线等抗震性能,同时,考察了墙体外叶保护层的受力性能、破坏程度以及与墙体的共同工作机理,探讨了不同构造措施以及开窗洞对墙体抗震性能的影响。研究结果表明:复合混凝土小型砌块砌体从开始加载到最终破坏,砌块保护层都没有明显的鼓凸和脱落现象,说明聚苯层及横向拉结筋能够提供可靠的连接,保证外叶保护层在水平剪力和竖向荷载共同作用下和墙体整体工作,此外,开窗洞对墙体的抗震性能削弱较大。     

楼板及其配筋在RC框架结构实现抗震延性机制中的作用分析

总结采用梁有效翼缘来考虑楼板及配筋对“强柱弱梁”机制形成的影响的实验和数值仿真研究。基于SAP2000采用三种侧向加载模式对RC框架结构不带楼板、不带楼板考虑梁刚度放大、带楼板的三个模型进行pushover分析,对力与位移的关系曲线、塑性铰的出铰顺序以及顶点位移与层间位移等方面进行探讨。结果表明:三个模型的“强柱弱梁”现象不带楼板的纯框架结构最明显,考虑梁刚度放大的模型次之,带楼板结构最不明显,证明负弯矩承载力和刚度等反映“强柱弱梁”的参数及塑性铰的出现顺序与楼板、板内配筋存在明显的对应关系;楼板及配筋影响框架结构的整体变形性能和塑性耗能能力,是抗震延性机制实现的重要影响因素。在后续的结构设计中,建议考虑实际楼板和钢筋建模进行计算分析。     

现浇楼板参与工作后框架结构的pushover分析研究

为了研究现浇楼板对钢筋混凝土框架结构抗震性能的影响,本文利用pushover方法对框架结构进行了分析研究,在分析中分别考虑和不考虑现浇楼板及其钢筋对梁抗弯承载力的贡献,通过对计算结果进行分析比较得出了一些结论,并对框架结构抗震设计提出了一些建议。     

考虑楼板作用的SRC柱-钢梁混合框架动力时程分析

为了解楼板空间作用对型钢混凝土(SRC)柱-钢梁混合框架抗震性能的影响,利用有限元软件ABAQUS分别建立带有楼板和不带楼板的两跨三层SRC柱-钢梁框架,选取2组天然波和1组人工波对其进行弹塑性分析,对比2种框架结构的型钢应力分布、混凝土板损伤、层间相对位移角以及框架基底剪力,分析楼板在结构抗震中的影响规律。结果表明:增加楼板可以有效增加框架抗侧刚度,最大可使层间位移角降低38.7%;同时可以减小核心区梁端塑性区域的面积,减缓型钢上翼缘应力发展速度;而且楼板的存在可使最大基底剪力提升60.7%,有利于减小结构损伤和提高抗震性能。     

Effect of masonry infills on seismic performance of a 3‐storey R/C frame with non‐seismic detailing

The objective of this study is to investigate the effect of masonry infills on the seismic performance of low‐rise reinforced concrete (RC) frames with non‐seismic detailing. For this purpose, a 2‐bay 3‐storey masonry‐infilled RC frame was selected and a 1 : 5 scale model was constructed according to the Korean practice of non‐seismic detailing and the similitude law. Then, a series of earthquake simulation tests and a pushover test were performed on this model. When the results of these tests are compared with those in the case of the bare frame, it can be recognized that the masonry infills contribute to the large increase in the stiffness and strength of the global structure whereas they also accompany the increase of earthquake inertia forces. The failure mode of the masonry‐infilled frame was that of shear failure due to the bed‐joint sliding of the masonry infills while that of the bare frame appeared to be the soft‐storey plastic mechanism at the first storey. However, it is judged that the masonry infills can be beneficial to the seismic performance of the structure since the amount of the increase in strength appears to be greater than that in the induced earthquake inertia forces while the deformation capacity of the global structure remains almost the same regardless of the presence of the masonry infills. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

框架结构中现浇楼梯的抗震性能分析

本文研究了框架结构的楼梯在汶川地震中出现的多种震害状况,如梯段板的断裂,框架角柱的短柱破坏,楼梯间梯柱、平台梁和平台板等构件的破坏。结合《建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)》部分规定和工程中楼梯的设计方法,分析了震害出现的原因,指出了GB 50011-2001规范中有关楼梯设计方法和构造措施的不足,给出了今后框架结构中楼梯设计和施工的相关建议。     

Experimental investigation on reparability of an infilled rocking wall frame structure

Improving seismic performance is one of the critical objectives in earthquake engineering. With the development of economy and society, reparability and fast resilience of a structure are becoming increasingly important. Reinforced concrete (RC) frame structure is prone to soft story mechanism. As a result, deformation and damage are so concentrated that reparability is severely hampered. Rocking wall provides an available approach for deformation control in RC frame by introducing a continuous component along the height. Previous researches mostly focus on seismic responses of rocking wall frame structures, while damage mode and reparability have not been investigated in detail. In this study, a novel infilled rocking wall frame (IRWF) structure is proposed. A half‐scaled IRWF model was designed according to Chinese seismic design code. The model was subjected to cyclic pushover testing up to structure drift ratio of 1/50 (amplitude 1/50), and its reparability was evaluated thereafter. Retrofit was implemented by wrapping steel plates and installing friction dampers. The retrofitted model was further loaded up to amplitude 1/30. The IRWF model showed excellent reparability and satisfactory seismic performance on deformation control, damage mode, hysteresis behavior, and beam‐to‐column joint rotation. After retrofitting, capacity of the model was improved by 11% with limited crack distribution. The model did not degrade until amplitude 1/30, due to shear failure in frame beams. The retrofit procedure was proved effective, and reparability of the IRWF model was demonstrated. Seismic resilience tends to be achieved in the proposed system.     

高强钢筋高延性纤维增强混凝土框架结构的屈服机制和抗震性能

为了对混凝土框架结构的地震破坏机制和抗震性能进行控制,在框架柱中配置高强钢筋,并将纤维增强混凝土(FRC)用于框架结构的预期损伤部位。结构柱中的高强钢筋用来减小结构的残余变形,FRC材料用来增加结构的耗能能力和损伤容限。设计了三个框架,采用动力弹塑性时程分析方法进行分析。研究结果表明,采用高强钢筋提高了结构的整体承载能力,在层间侧移角达到3%之前避免了柱铰的出现(包括底层柱底),并且减小了结构的残余变形;预期损伤部位采用FRC材料能够提高结构的塑性耗能。     

Interaction of foundation−structure systems with seismically precarious slopes: Numerical analysis with strain softening constitutive model

This paper studies the combined effects of earthquake-triggered landslides and ground shaking on foundation−structure systems founded near slope crests. Plane-strain nonlinear finite element dynamic analyses are performed. The soil constitutive model is calibrated against published data to simulate the (post-peak) softening behavior of soil during a seismic event and under the action of gravitational forces. The plastic shear zones and the yield accelerations obtained from our dynamic analyses are shown to be consistent with the slip surfaces and the seismic coefficients obtained by classical pseudostatic limiting equilibrium and limit analysis methods. The foundation and frame columns and beams are modeled as flexural beam elements, while the possibility of sliding and detachment (separation) between the foundation and the underlying soil is considered through the use of special frictional gap elements. The effects of foundation type (isolated footings versus a rigid raft) on the position of the sliding surface, on the foundation total and differential displacements, and on the distress of the foundation slab and superstructure columns, are explored parametrically. It is shown that a frame structure founded on a properly designed raft could survive the combined effects of slope failure and ground shaking, even if the latter is the result of a strong base excitation amplified by the soil layer and slope topography.     

方钢管混凝土框架内隔板节点抗震性能的试验研究

本文设计了一榀三层两跨的方钢管混凝土框架模型,梁柱节点采用内隔板节点型式。采用拟静力试验方法,对方钢管混凝土框架施加低周反复水平荷载,研究了方钢管混凝土框架内隔板节点的荷载一位移曲线、节点延性、节点破坏机制和破坏特点等抗震性能。研究结果表明,方钢管混凝土框架内隔板节点的抗震性能较好。