电梯抗震性能研究进展

电梯作为高层建筑不可缺少的竖向交通工具,是非常重要的非结构构件。历次地震灾害表明:电梯抗震性能较差,在地震中遭受不同程度的破坏。目前,各国对加强电梯抗震的呼声越来越高,如何提高电梯抗震性能逐渐引起重视。从三个方面系统梳理了国内外关于电梯抗震性能的研究进展:（1）回顾了电梯在以往地震中的破坏情况,归纳总结了电梯地震破坏类型。（2）从数值模拟和试验研究两个方面介绍了电梯抗震性能的研究现状,指出了不足之处。（3）总结了各国关于电梯抗震的设计方法,比较了规范之间的异同。通过梳理电梯抗震性能的研究现状,展望了未来研究方向,以期为提高电梯抗震性能设计水平提供参考。     

结构抗震设计理论与方法的沿革和比较

结构抗震设计理论与方法是地震工程学的核心内容,随着破坏性地震的不断发生和人们对震害认识的不断深化,结构抗震设计理论与方法逐步发展和完善。本文较全面地总结了结构抗震设计理论的形成与发展演化过程,并对不同结构抗震设计理论与方法进行比较研究,详细介绍基于强度的结构抗震设计方法、基于性态的结构抗震设计方法和基于韧性的结构抗震设计理念。在此基础上,提出了进一步开展建筑抗震韧性研究的建议。     

被动控制技术在大跨空间结构中的应用概况

结构被动控制技术将传统的依靠结构自身强度和刚度来增强结构抗力的设计方法转变为利用控制装置吸收并耗散振动能量,是抗震防灾的一种积极有效的设计手段.基于被动控制机理,分别从隔震、消能减震和调谐减震3种途径系统总结了被动控制技术在大跨空间结构中的应用概况,介绍了相应的控制措施和控制效果,给出了实用性的结论,结果可为大跨空间结构的工程设计提供参考.本成果对推动振动控制手段在大跨空间结构中的实际应用具有积极意义.     

抗震与减震结构的能量分析方法研究与应用

本文总结了抗震,减震结构能量分析方法的研究及其在设计中的应用情况,包括能量垢要领和原理,结构能量反应方程的建立、地震动总输入能量及结构各部分能量的分析,计算方法及其影响因素,并对能量分析方法与设计方法在抗震,隔震及耗能减震结构体系中的应用做了介绍,提出了该方法在今后研究与应用中应注意的若干问题。     

多点地震激励对大跨度结构抗震设计的影响

以上海浦东机场(二期)候机楼为例,讨论了大跨结构多点激励效应对结构抗震设计值的影响。文中首先进行了结构静力荷载作用下的反应分析,并与上海浦东机场(二期)候机楼在一致激励下的地震反应相组合,得到一致地震作用下结构抗震设计值;然后根据工程场地二维地震动场反应分析结果,进行了上海浦东机场多点输入下的地震反应分析,将其与静力反应组合得到多点地震激励下结构抗震设计值。考察在一致输入和多点输入下得出的抗震设计值之间的差异,分析了不同的地震激励方式对控制结构抗震设计值以及结构动力位移和加速度值的影响。研究结果表明:多点地震输入对浦东机场二期工程候机楼的抗震设计影响较大,特别是对承力柱的影响最大,可以使一些柱的控制截面内力的抗震设计值比一致地震输入时的数值增大10～50%,同时使另外一些柱的控制截面内力的抗震设计值减小40%左右。因此,为合理地进行这类结构的抗震设计,在结构抗震分析中考虑地震动的多点输入的影响是非常必要的。     

减隔震桥梁设计方法及抗震性能研究综述

桥梁作为交通系统中的生命线工程,其抗震性能问题尤为重要。桥梁减隔震技术主要通过减隔震装置来降低结构的地震损伤,目前已发展成为提高强震区桥梁抗震能力的重要措施。为促进减隔震技术在中国桥梁工程领域的进一步发展,首先总结减隔震桥梁的设计方法,归纳其地震反应和震害情况,对采用不同减隔震装置桥梁的非线性动力性能、减隔震效果、地震随机响应、易损性及性能优化方法等研究情况进行梳理;其次,概述减隔震技术在斜交桥、曲线桥及铁路桥梁中的应用情况与研究进展,并介绍新型韧性抗震设计理念在桥梁工程领域中的应用情况和发展前景;最后,总结减隔震桥梁的试验研究情况,指出目前减隔震桥梁研究中的不足和发展趋势。     

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。     

结构震后残余位移研究进展

结构在强震作用下进入非线性阶段会产生不可恢复的永久位移或残余变形,结构残余位移是震后结构抗震性能和地震损失评估的重要参数,具有重要的理论意义和工程实用价值。为了深入分析残余位移的研究现状,为面向性态抗震设计和抗震韧性评估的地震动强度指标研究提供参考,全面和系统分析了国内外结构残余位移相关文献,介绍了残余位移的定义,重点论述了影响结构残余位移的主要因素,总结归纳了残余位移计算模型、残余位移控制方法及考虑残余位移的抗震性能评估方法,最后讨论了残余位移研究中存在的问题和建议。     

汶川地震对建筑结构设计的启示

汶川大地震造成了大量房屋建筑的破坏。本文通过对钢筋混凝土结构和砌体结构的震害研究、非结构构件的震害分析以及典型震害进行的调查归类分析,探讨了此次地震对建筑结构抗震设计的启示,总结了经验并给出了以下相关的建议：（1）适当提高抗震设防标准。（2）房屋建筑设计要更好实现“强柱弱梁”机制：改进加强楼梯间设计：进一步研究非结构构件与主体结构的连接。（3）进一步推广隔震技术。     

黄土地区地铁地下结构抗震研究综述

介绍了地铁地下结构抗震研究的发展历史、研究现状及黄土地区地铁地下结构抗震的相关研究,总结归纳出地震作用下地铁地下结构的地震破坏形式与地震反应特征;对地铁地下结构的不同抗震研究方法进行对比研究,指出各种研究方法的优缺点与适用情况。针对我国黄土地区地铁地下结构抗震分析理论研究不足,基础资料积累欠缺,抗震设计尚无可靠依据的实际情况,探讨了黄土动力本构模型、黄土与结构动力相互作用、离心机振动台试验研究及抗震分析方法等因素对黄土地区地铁地下结构抗震研究可靠性的影响,提出黄土地区地铁地下结构地震动力反应分析、地震破坏机理分析、抗震性能分析及抗震设计中需要深入研究的关键问题。     

基于下一代性能设计理论的全概率抗震性能评估

对建筑物灾变发生时经济损失和人员伤亡情况做出准确预估是未来建筑结构设计初期需要努力的方向。基于下一代性能化设计理论,通过精细化建模和动力时程分析对结构进行易损性分析,并以此得到抗震性能评估所需的各类地震响应参数,建立RC框架结构全概率抗震性能评估方法。以云南大学力行楼为例,通过地震损失预测得到了该栋建筑的经济损失、修复时间和人员伤亡情况。该方法直观清晰地展示了结果,便于业主及非本专业从业者理解。     

不同支撑形式高强钢组合偏心支撑抗震性能研究

耗能梁段作为偏心支撑结构的耗能元件,在大震作用下通过弹塑性变形吸收地震能量,保护主体结构处于弹性受力状态。现行规范基于强度的设计理论,为了保证耗能梁段进入塑性或破坏,梁柱构件需要进行放大内力设计,导致截面过大,而且基于强度的设计方法很难保证结构的整体破坏状态。目前,抗震设计越来越重视基于性能的设计思想,该方法能够评估结构的弹塑性反应。对于高强钢组合偏心支撑,其中耗能梁段和支撑采用Q345钢,框架梁柱采用Q460或者Q690高强度钢材,高强钢不仅带来良好的经济效益,而且能够推广高强钢在抗震设防区的应用。利用基于性能设计方法设计了4种不同形式的高强钢组合偏心支撑钢框架,包括K形、Y形、V形和D形,考虑4层、8层、12层和16层的影响。通过Pushover分析和非线性时程分析评估该结构的抗震性能,研究结果表明:4种形式的高强钢组合偏心支撑钢框架具有类似的抗震性能,在罕遇地震作用下,几乎所有耗能梁段均参与耗能,而且层间侧移与耗能梁段转角沿高度分布较为均匀。其中:D形偏心支撑具有最大的抗侧刚度,但延性较差,而Y形偏心支撑的抗侧刚度最弱,但延性最佳。     

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。     

木结构隔震减震技术研究进展

结构隔震减震技术已经具有相对成熟的理论体系及工程应用经验,但由于木结构的飞速发展,对其在木结构中的应用技术提出了新的要求。在回顾过去几十年国内外木结构隔震减震技术的研究及其应用的基础上,总结木结构隔震减震技术在国内外研究现状以及新型阻尼器的应用等方面的成果,包括古建筑木结构的减震措施、现代木结构的隔震减震方法、木结构减震体系和耗能连接件等方面的成果;并进一步探讨木结构减震技术有待深入研究的问题。     

既有钢筋混凝土框架结构的多指标云模型地震损伤评估

目前的既有钢混结构地震损伤研究没有同时考虑不同抗震设计规范差异和耐久性两个因素对结构抗震性能的影响,且损伤指标较简单,在动力损伤分析中也存在局限。基于云模型的特点,提出了包括弹塑性耗能差率、刚度损伤指数、层间位移角和顶点位移角的多元结构损伤状态综合评估方法,能够同时考虑结构各损伤指数的随机性和模糊性。考虑不同版本抗震设计规范造成的结构性能差异和耐久性下降对结构性能的影响,设计3个典型五层钢混框架结构,进行增量动力分析,验证损伤评估方法的准确性。结果表明：随着抗震规范版本的更新,结构的损伤程度有适当减轻;同一结构的损伤程度因混凝土碳化作用先减轻后加重;采用弹塑性耗能差率表征既有结构的地震损伤效果优于刚度损伤指数;基于多指标云模型损伤评估方法获得的云模型综合隶属度和综合损伤值能够更加细化和精确地描述结构损伤状态。     

江苏地区220 kV标准变电站抗震性能评估

220 kV变电站建筑在电网系统中地位非常重要,其承载能力安全性,尤其是其抗震能力,对电网系统稳定有决定性影响。为评估变电站结构抗震承载能力,明确其倒塌机理,从而为新建变电站结构抗震设计提供技术支撑。以国家电网江苏公司220 kV标准变电站结构为例,选取3条地震波,采用弹塑性时程法,分析结构在不同地震波不同输入方式下的响应。研究结果发现:三向地震波输入下变电站结构地震响应很大;结构的损伤、失效主要发生于结构薄弱部位;现有220 kV变电站结构的抗震承载力不高,鉴于其重要程度,其安全度应增强。     

基于BIM的建筑砌体结构抗震性能评估方法研究

建筑砌体结构抗震性能评估,对建筑结构安全的稳定性至关重要。本文从四个方面分析建筑砌体结构抗震性能提升的条件,根据建筑结构的抗震性影响因素,评估抗震能力。构建建筑砌体结构抗震性能的评估BIM指标体系;利用BIM模型中的三角模糊数,定量计算建筑砌体结构抗震性能指标的模糊判断矩阵,得到建筑砌体结构的三角模糊数值,分析筑砌体结构抗震性能指标的单排序情况,结合对建筑砌体结构抗震性能评估体系指标权重系数和单项得分的计算,实现基于BIM的建筑砌体结构抗震性能评估。结合模拟建筑实例分析,利用建筑结构倒塌概率测试建筑砌体结构的抗震性能,并利用评估结果与实际评估结果的拟合度测试提出方法的准确性。实例结果证明,能够准确的得到抗震性能的评估结果。     

在役损伤结构基于能力谱方法的抗震性能评估

由于环境引起的耐久性损伤使结构的抗震性能不断劣化,但在役结构的后续使用期往往又小于其设计使用期,从概率角度考虑,应对结构在今后可能遭遇的地震作用予以折减,显然,前者对结构性能评估是不利因素,而后者却是有利因素。应用当前国际上流行的性能设计理论的思路,考虑了在役结构的上述特点,对在役结构抗震性能评估方法提出了一种基于能力谱方法,并通过算例分析,验证了综合考虑这两方面因素的必要性和实际可行性。     

Uniform fragility spectra for the performance‐based seismic design of structures considering variabilities in structural properties

This paper presents a new methodology based on structural performance to determine uniform fragility design spectra, i.e., spectra with the same probability of exceedance of a performance level for a given seismic intensity. The design spectra calculated with this methodology provide directly the lateral strength, in terms of yield‐ pseudo‐accelerations, associated with the rate of exceedance of a specific ductility characterizing the performance level for which the structures will be designed. This procedure involves the assessment of the seismic hazard using a large enough number of seismic records of several magnitudes; these records are simulated with an improved empirical Green function method. The statistics of the performance of a single degree of freedom system are obtained using Monte Carlo simulation considering the seismic demand, the fundamental period, and the strength of the structure as uncertain variables. With these results, the conditional probability that a structure exceeds a specific performance level is obtained. The authors consider that the proposed procedure is a significant improvement to others considered in the literature and a useful research tool for the further development of uniform fragility spectra that can be used for the performance‐based seismic design and retrofit of structures.