若干典型巨型钢框架结构的罕遇地震反应分析

针对若干有代表性的巨型钢框架结构进行了在强震作用下考虑几何非线性的弹塑性时程反应分析，得到了结构的位移、速度、加速度时程响应，给出了结构各层位移包络值、层问位移包络值和塑性铰出现的位置，并讨论了巨型梁柱、地震波等因素对巨型钢框架结构抗震性能的影响。     

高层钢结构建筑横向支撑地震动力响应分析

为测试高层钢结构建筑抗震性能,在有限元模型中以某高层钢框架结构办公大厦作为研究对象,测试其横向支撑地震动力响应状况。选取地震峰值加速度为200 cm/s^2的El-Centro波作为地震波输入,采用瞬态动力方法分析不同楼板厚度下建筑地震模拟响应,得到建筑顶层位移时程曲线;在SAP2000结构软件中分析建筑工程添加横向支撑前后的反应谱,记录各楼层垂直与水平方向位移与层间位移角。得到如下结果:高层钢结构建筑在地震响应下产生的位移不随楼板厚度的增加而增大,楼板厚度为100 mm、170 mm时位移波动显著;添加横向支撑后,建筑水平刚度显著提升,同理,添加横向支撑后横向层间位移角的最大值变化较大,且低于1/250,符合相关建筑标准。     

长春光大银行主体钢结构在罕遇地震作用下的时程反应分析

分别采用基于塑性铰法的空间梁柱单元分析程序和简化的DRAIN-20分析程序，对其主体巨型钢框架结构进行了考虑双重非线性的罕遇地震作用下的时程反应分析。分析中使用了三条典型地震波和一条当地人工地震波，分别得到了顶层位移和加速度时程曲线、层间位移包络值和塑性铰出现的位置与先后顺序。分析结果表明结构在体系设计上是合理的和在大震作用下具有足够的安全度。     

钢筋混凝土圆筒仓仓壁结构的地震反应分析

以实际工程为依托,采用有限元软件ANSYS对钢筋混凝土圆筒仓仓壁结构进行数值模拟。通过模态分析,得到了筒仓结构的自振频率和周期。在模态分析的基础上,采用时程分析法,输入TAFT地震波,对模型结构进行动力有限元分析,得出结构在地震作用下的顶点位移时程曲线,找出最大位移发生时刻,并绘制该时刻结构的整体应力、变形图。最后,考虑不同贮料工况,对结构在TAFT地震波作用下进行了地震反应分析,得到相应的结论,为同类结构的抗震设计提供理论依据。     

高层框架结构远场长周期地震响应分析

首先对3条普通地震波和3条远场长周期地震波进行了频谱特性分析,并对比了普通地震波与远场长周期地震波傅里叶幅值谱的不同点;其次采用ABAQUS大型通用有限元软件建立了16层钢筋混凝土框架结构有限元分析模型,并对高层结构的动力特性进行分析。按照弹塑性时程分析的方法,研究高层框架结构在远场长周期地震动作用下的响应,包括楼层剪力、楼层位移和楼层位移角,并与普通地震动作用下的结构响应进行对比,得出远场长周期地震动对高层框架结构的各个响应均大于普通地震动。     

钢筋混凝土高层建筑抗震时程分析选波方法比较研究

针对钢筋混凝土高层建筑抗震时程分析输入地震波选择问题,以《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2016）设计谱为目标谱,将满足谱匹配原则的加权调幅选波方法与国内学者建议的其它输入地震波选择方法进行了对比研究。以3栋钢筋混凝土高层建筑（15层、30层和44层）为实例,针对8度罕遇地震作用和Ⅱ类场地条件,将上述方法建议的各7条地震波输入结构进行弹塑性时程分析。以结构最大层间位移角均值沿楼层分布为比较参数。结果表明:加权调幅法可用于钢筋混凝土高层建筑抗震时程分析,可以较好地降低结构地震反应均值的离散性。在8度罕遇地震作用条件下,以不同学者建议选择的地震波为输入,高层建筑时程分析结果仍呈现出较大的不同。     

饱和砂土地基中群桩侧向动力响应试验与数值模拟对比研究

可液化场地中桩基尤其是群桩的横向动力响应特性的研究,一直是国内外岩土地震工程领域关注的热点问题。由于桩-土-承台结构动力相互作用过程的复杂性,基于砂土-群桩-承台结构模型振动台试验,对饱和砂土中群桩侧向动力响应特性进行了分析。在此基础上,通过大型有限元软件OpenSees建立了三维模型,展开了数值模拟研究,并将数值模拟结果与试验结果进行了对比研究。结果表明:在正弦波输入下,无论是干砂还是饱和砂土试验,群桩承台加速度和位移时程与模拟承台加速度和位移时程在曲线趋势和峰值上基本吻合;在El-Centro地震波输入下,干砂和饱和砂土的模拟承台加速度时程曲线峰值和趋势与试验的比较吻合,而承台位移时程曲线频率比试验要高,但承台位移峰值基本一致。     

地震动反应谱与RC框架结构地震响应相关性分析

弹塑性时程分析一般用来评估和验算结构抗震性能,如何选取合适的输入地震动是其中关键工作之一。为给结构弹塑性时程分析选取地震动提供合理的参考参数,本文讨论了地震动反应谱参数与结构地震响应之间的相关性。首先建立了6层和7层两个钢筋混凝土(RC)框架结构数值模型,分别对两个结构进行了大量地震动作用下的时程反应分析,并考察了地震反应特点;然后将结构地震响应与地震动反应谱参数建立关系并进行了相关性分析。结果表明:对RC框架而言,结构地震响应与弹性谱参数相关性较小,与等强度反应谱相关性随标准屈服强度降低而增大,与等延性反应谱相关性随延性增大而增大,而与地震动输入能量谱在标准屈服强度较小时相关性最大。建议RC框架结构在进行地震反应时程分析时,可以参考地震动的弹塑性输入能量谱、等强度速度谱和等延性加速度或位移谱,以选取引起结构不同地震反应水平的输入地震动。本文结果和结论可供结构弹塑性时程分析选取合适的输入地震动参考。     

半刚性连接空间钢框架在地震作用下的侧移分析

利用有限元软件ANSYS建立10个层数为2层、6层和10层空间框架结构模型进行了时程分析。对比了层数、连接相对刚度以及不同地震波对于框架结构楼层位移和层间位移角的影响;同时对刚性连接和半刚性连接框架柱的剪力变化情况进行了对比分析。结果表明在地震作用下梁柱连接节点半刚性的存在在一定程度上增加结构的侧移,但同时使结构的内力有所降低。     

"工字型"平面不规则钢结构的弹塑性时程分析研究

为了研究"工字型"平面不规则钢框架体系结构,分析房屋的抗震技术性能影响以及此种不规则建筑的薄弱位置,应用Abaqus有限元软件建立一个三维杆系模型对"工字型"平面不规则钢框架进行模拟.通过对钢框架结构在3种不同地震波作用下进行动力弹塑性时程分析,对产生的结构顶层位移、最大层间位移、层间位移角和底部剪力进行对比研究,以及对钢结构的薄弱环节进行了分析.最后从计算结果得出结论,"工字型"不规则钢架结构的抗震性能良好,主要控制指标符合规范要求.     

基于增量动力地震易损性分析的高层结构抗震加固研究

由于承重结构构件分布不均匀,导致高层建筑框架承重构件间的距离不相等。在地震时,这种不规则分布可能引起加速度共振效应,从而导致建筑失稳。为此,以地震动强度、地震动速度峰值、最大层间位移角为参数指标,分析高层建筑的极限状态,提出基于增量动力地震易损性分析的高层结构抗震加固研究。以某实际工程为试验对象,运用ABAQUS软件构造高层建筑框架结构三维模型,选取多条地震波以及符合场地条件的地震动记录进行验证,绘制地震易损性曲线。结果表明:在高层建筑框架结构中安装阻尼器,可增强结构中各构件的承载力,改善高层建筑抗震性能;增加钢板厚度可提高结构抗震水平,降低极限状态下框架结构IO、LS与CP的超越概率;提高混凝土强度,可改善框架结构抗倒塌性能。高层结构完成抗震加固后,抗震能力由0.91提升至1.01。由此证明,以增量动力分析得到的结构易损性为基础,对建筑易损性较大的地方进行加固、完善,能够改善高层建筑框架结构地震易损性,减少地震灾害损失。     

Seismic damage evaluation in urban areas using the capacity spectrum method: Application to Barcelona

Conceptual aspects related to seismic vulnerability, damage and risk evaluation are discussed first, together with a short review of the most widely used possibilities for seismic evaluation of structures. The capacity spectrum method and the way of obtaining seismic damage scenarios for urban areas starting from capacity and fragility curves are then discussed. The determination of capacity curves for buildings using non-linear structural analysis tools is then explained, together with a simplified expeditious procedure allowing the development of fragility curves. The seismic risk of the buildings of Barcelona, Spain, is analyzed in the paper, based on the application of the capacity spectrum method. The seismic hazard in the area of the city is described by means of the reduced 5% damped elastic response spectrum. The information on the buildings was obtained by collecting, arranging, improving and completing a broad database of the dwellings and current buildings. The buildings existing in Barcelona are mainly of two types: unreinforced masonry structures and reinforced concrete buildings with waffled-slab floors. The ArcView software was used to create a GIS tool for managing the collected information in order to develop seismic risk scenarios. This study shows that the vulnerability of the buildings is significant in Barcelona and, therefore, in spite of the low-to-moderate seismic hazard in the region, the expected seismic risk is considerable.     

基于滞回曲线以及结构动力方程的混凝土结构抗震稳定性分析

为准确全面地量化分析研究土木工程建筑中混凝土结构抗震稳定性,提出基于滞回曲线以及结构动力方程的混凝土结构抗震稳定性分析方法。首先采用滞回曲线描述混凝土结构在地震作用下的损伤情况,对滞回曲线模型拐点进行有效操作,确保动力方程对混凝土结构抗震稳定性进行有效分析。其次采用基于混凝土结构动力方程的抗震稳定性分析方法,对地震地面运动模型以及结构分析模型来分析混凝土结构的随机地震反应情况,得到混凝土结构随机反应的汇总量,在此基础上通过双参数的结构破坏模型,基于结构稳定性原理,获取运算混凝土结构抗震稳定性的概率表达式,再基于该表达式分析混凝土结构的抗震稳定性情况。实验结果说明,所提方法能够对土木工程建筑中不同类型混凝土构件抗震稳定性进行有效分析,分析结果准确且全面。     

Seismic resilience of retrofitted RC buildings

Existing buildings can be at a greater seismic risk due to non-conformance to current design codes and may require structural retrofitting to improve building performance. The performance of buildings is measured in terms of immediate consequences due to direct damage, but the continuing impacts related to recovery are not considered in seismic retrofit assessment. This paper introduces a framework of retrofit selection based on the seismic resilience of deficient buildings retrofitted with the conventional mitigation approaches. The assembly-based methodology is considered for the seismic resilience assessment by compiling a nonlinear numerical model and a building performance model. The collapse fragility is developed from the capacity curve, and the resulting social, economic, and environmental consequences are determined. The seismic resilience of a building is assessed by developing a downtime assessment methodology incorporating sequence of repairs, impeding factors, and utility availability. Five functionality states are developed for the building functionality given investigated time interval, and a functionality curve for each retrofit is determined. It is concluded that seismic resilience can be used as a performance indicator to assess the continuing impacts of a hazard for the retrofit selection.     

重要性不同的现有结构抗震加固设计地震动参数研究

提出了重要性不同的现有结构抗震加固设计基准期取值原则,给出了现有结构抗震加固设防水准的定义。基于地震危险性特征分区,利用地震动参数的危险性曲线公式对重要性不同的现有结构抗震加固设计地震动参数进行了分析。同时,为了便于工程设计人员使用,给出了现有结构设计地震动参数取值的简化方法。最后,通过算例解释了理论方法和简化计算方法中抗震加固设计地震动参数的取值方法和步骤。     

典型砖木结构农居地震弹塑性有限元分析

针对我国农居结构中比例最高的砖木结构,选取典型结构运用ABAQUS有限元软件进行模态和地震时程弹塑性分析。给出M0.5和M5两种砌筑强度砖木结构农居的前三阶特征周期和振型,并与经验周期公式值进行对比分析,提出后者存在的问题和修改建议。选取天津波作为地震动时程输入,分别计算不同峰值加速度下两种砖木结构农居弹塑性地震反应,给出相应的拉损伤云图,并对结构的破坏特征进行分析,给出结构抗震薄弱部位。结果表明,砌筑强度是决定结构抗震能力的关键因素之一。     

仿古建筑钢-混凝土组合结构枋-柱节点力学性能研究

通过钢-混凝土组合结构形式及在雀替位置处设置黏滞阻尼器,可提升仿古建筑枋-柱节点的力学性能。为研究其力学性能,共设计3个试件,包括2个附设黏滞阻尼器的试件及1个未附设黏滞阻尼器的对比试件,进行快速往复加载试验,分析加载全过程中试件的破坏特性及破坏机制,对其力学特性关键指标进行对比分析,包括恢复力特征曲线、骨架曲线、延性及刚度变化等。试验结果显示：采用钢-混凝土组合结构形式的仿古建筑双枋-柱节点力学性能得到一定幅度的提高;结构破坏时形成梁铰机制,符合抗震设计要求;在阑额与柱连接处设置黏滞阻尼器能有效提升节点的变形性能及承载能力,并在一定程度上抑制试件的刚度退化速率。总体上,结构整体抗震性能有大幅提高。     

基于复杂网络的建筑物强震下抗毁性估计模型

城市所处的地震危险性环境和城市建筑物的易损性是影响复杂网络建筑物强震环境下抗毁能力的关键因素。由于现阶段对建筑物抗震抗毁能力的评定仍存在一定困难,对建筑物震害程度测评只能通过强震之后建筑物受破坏的程度进行评估,且评估结果不够精准,因此提出基于复杂网络的建筑物抗震能力的评估方法。考虑到地震中的危险性因素,以地面峰值加速度为参数对强震环境下复杂网络建筑物抗毁性进行测评和分析,在此基础上提出对复杂网络下建筑物的防震抗毁能力进行评估的相对建筑物抗震性能指数,并结合建筑物抗震能力评估标准确定其抗震能力水平;再进行仿真实验加以测量,并结合震害经验,证实该方法的有效性。     

汶川地区震后钢筋混凝土框架结构的地震易损性研究

以汶川地震为研究背景,针对震后典型钢筋混凝土框架结构进行地震易损性研究。基于Cornell理论框架结合汶川地质资料,拟合出考虑场地特点的地震危险性模型,同时定义损伤水平状态及限值指标,以概率解析易损性研究方法为基础,运用考虑地震动参数的解析易损性评估方法绘制汶川地区钢筋混凝土框架建筑的地震易损性曲线。研究结果表明:考虑地震动参数的概率解析易损性研究方法是一种有效的地震易损性评估方法;以PGA作为地震强度输入指标的结构反应,随自振周期的增大体系最大响应的相关性降低,结构各个损伤状态的失效概率均随之增大。     

评估结构抗震性能的能量方法

在抗震概念设计中，虽然确立了一些准则，但这些准则基本上是定性的，目前尚缺乏简明的定量评估准则。本文结合抗震设计规范提出了一种对结构抗震性能评估的能量方法，可用于抗震设计方案的定量评估和比较，以及场地对结构影响的定量评估，减震方案的评估。该方法在实际工程设计中的应用取得预期效果。