钢框筒Pushover 析侧向力分布方式的影响比较

钢框筒结构是空间受力结构,Pushover分析时侧向力直接施加在腹板框架上是否合适和对钢框筒设计安全性的影响需要评估。利用SAP2000软件对2个30层钢框筒结构进行了双向地震弹塑性时程分析和四种侧向力分布方式的Pushover分析,并比较了它们的层间位移角、基底剪力、塑性铰分布,以及分析了高度等效分布中高度影响因子k的影响。研究表明:倒三角分布、多振型组合分布(SRSS分布)和高度等效分布与时程分析的结果存在一定的偏差,不足以考虑大震下剪力滞后效应对结构偏下楼层的柱的影响;均匀分布在大震下的塑性铰分布可在一定程度上预测偏下楼层可能的柱铰和梁铰;高度等效分布在中震或大震下过高估计了高阶振型的影响,可考虑k取1.4来减小这种影响。Pushover方法在钢框筒的初步设计中具有一定的价值,宜优先考虑SRSS分布和均匀分布方式,且应重点关注大震下的塑性铰分布,仍建议在Pushover分析基础上用弹塑性时程分析进行双向或三向大震下的校核。     

钢结构加层混凝土框架结构Pushover分析侧向力分布研究

针对钢结构加层混凝土框架结构,考虑地震作用下其层间刚度变化的影响,提出了一种计算侧向力分布的方法——层间刚度侧向力分布法。通过对一钢结构加层混凝土框架结构进行推覆分析,得到各楼层侧移、层间位移角和塑性铰分布情况,并与时程分析结果进行了比较分析。结果表明,文中方法推覆分析得到的楼层侧移和层间位移角与时程分析结果吻合较好,塑性铰分布情况也较一致,并且本方法得到的推覆曲线是推覆计算结果的下限,用于结构的抗震评估更安全。     

基于能量原理的钢筋混凝土筒体结构抗震性能研究

本文通过能量法研究了钢筋混凝土筒体结构的抗震性能。文中采用振型分解法按等效单自由度体系求解筒体结构的滞回输入能;用pushover法分析了滞回耗能在结构层间的分布规律及结构自身的耗能能力;根据楼层滞回耗能与弹塑性层间位移的关系求出了薄弱层的弹塑性位移。对一高层钢筋混凝土框架-筒体结构在7度罕遇地震下的抗震性能进行了评估,通过与非线性动力时程分析的对比,证明了方法的可行性。     

8.5度设防区剪力墙结构层间位移角限值探讨

为满足小震作用下结构层间位移角限值的要求,抗震设防高烈度区设计的结构竖向构件多,截面尺寸大,影响建筑使用空间。控制小震作用下的层间位移角除满足舒适度、装饰结构和机械设备正常使用的需求外,主要目的是确保结构大震不倒。根据新疆喀什地区(8.5度设防)128条强震地震动和当地实际工程,参照现行不同规范对层间位移角限值的规定,以层间位移角和高度为控制参数,设计6个剪力墙结构模型,采用基于构件变形的抗震性能评估方法研究大震作用下结构的安全性。结果表明：6个剪力墙结构在8.5度大震作用下均满足“大震不倒”的要求,且在两倍大震作用下具有合理的屈服耗能机制。建议小震作用下新疆喀什地区剪力墙结构的弹性层间位移角限值放松至1/500。     

基于增量动力分析的带耗能腋撑钢筋混凝土转换结构抗震性能评估

增量动力分析(IDA)是一种用于结构抗震性能评估的参数分析方法。通过分析IDA曲线,可更全面地了解结构的地震需求、刚度退化、强度退化与地震动强度的关系。基于转换结构抗震性能差的问题,在转换层处设置耗能腋撑,以普通和带耗能腋撑钢筋混凝土框架转换结构为研究对象,对其进行增量动力分析,评估普通与带耗能腋撑钢筋混凝土转换结构的抗震性能。分析表明,耗能腋撑能有效地降低转换层处的地震反应,不同工况下的最大层间位移角减幅为20%～60%,最大层间位移角均值曲线在转换层处的突变得到减缓。普通与带耗能腋撑钢筋混凝土框架转换结构对应"基本完好"和"防止倒塌"性能水准的层间位移角限值分别为1/850、1/100与1/720、1/80,均小于高规规定框架结构在相应性能水准下的层间位移角限值1/550和1/50。普通与带耗能腋撑钢筋混凝土框架转换结构无法满足"大震不倒"的要求,需要调整耗能腋撑的参数以满足规范要求。     

强震下框架-剪力墙结构损伤破坏量化指标研究

为了探究能够全面评估钢筋混凝土结构抗震性能的量化指标,借助有限元软件ABAQUS对一拟建的10层框架-剪力墙结构进行了大量的非线性动力时程数值计算,对比分析了不同地震作用下最大层间位移角与滞回耗能的分布情况,从结构滞回耗能的角度揭示了破坏机制,得到主要结论如下:结构层间位移角最大的位置不一定是损伤破坏最严重或者薄弱的部位,以层间位移角作为整体结构抗震性能的判别指标离散性较大,计算结果易受所选地震波的方法及数量影响;结构滞回耗能沿楼层的分布受地震波选取方法和数量的随机性影响较小,结构底层耗能对结构整体耗能贡献最大,约占结构总耗能的60%,其余各楼层滞回耗能约占结构总滞回耗能的1%~8%;梁和柱滞回耗能主要集中于结构底部1层,总的框架梁滞回耗能仅占结构总滞回耗能的18%~22%,绝大部分地震输入能由框架柱吸收,总的框架柱滞回耗能占结构总滞回耗能的80%左右,该计算结果与实际震害中结构主要形成"柱铰"破坏机制的现象较为一致。     

带黏滞阻尼器SRC框支剪力墙结构消能减震分析

针对某型钢混凝土框支剪力墙高层建筑结构高宽比过大、竖向刚度不规则等问题,采用耗能减震技术,在转换层与避难层处设置黏滞阻尼器,采用ETABS进行非线性动力时程分析,研究黏滞阻尼器对型钢混凝土框支剪力墙结构的地震和风荷载控制作用,提高型钢混凝土转换构件的抗震性能。研究结果表明,在不同地震动作用下黏滞阻尼器均能有效地降低型钢混凝土框支剪力墙结构的地震响应,结构峰值位移和最大层间位移角的减幅分别介于3%～45%和2%～43%,而黏滞阻尼器耗散总输入能量比例最高达73.65%;在风荷载时程作用下,结构各控制楼层的峰值位移减幅介于1%～11%之间。     

基于位移的底部框架-抗震墙房屋抗震能力分析

在基于性能/位移抗震设计思想下,通过动力时程分析,研究了底部两层框剪砖房结构在不同地震强度作用下的弹塑性反应和变形特征;针对《规范》中对底部两层框剪砖房结构侧向刚度比的限定条件,研究了不同侧向刚度比条件下结构的抗震能力,得到了相关结论。     

钢筋混凝土筒中筒结构拟动力试验研究与理论分析

制作了一个14层的钢筋混凝土筒中筒结构模型,模型比例为1∶10,等效为两自由度体系,进行了6种工况的地震动加速度峰值的拟动力试验,研究了筒中筒结构在地震作用下的动力特性、弹性和弹塑性阶段的地震反应、抗震性能和破坏机理。研究表明,该结构在7度罕遇地震作用下仍处于弹性状态,9度罕遇地震作用下,核心筒除与底板相交处开裂外无其它可见裂缝,而外框筒开裂严重,但结构仍具有较高的承载能力和侧向刚度。实测滞回曲线反映了筒中筒结构具有良好的延性和耗能性能。最后,采用改进了的非线性杆单元模型编写了程序,对筒中筒结构进行了非线性分析。结果表明,位移时程曲线计算值与试验值基本吻合。     

螺栓拼接连接可更换耗能梁段-钢框筒结构抗震性能评估

为了增强传统钢框筒结构(Steel framed-tubed structures, SFT)的抗震性能和震后功能可恢复能力,提出了螺栓拼接连接可更换耗能梁段-钢框筒结构(Steel framed-tubed structures with bolt-splice-connected repairable link beams, SFT-RLB)。首先给出了SFT-RLB结构构件的设计方法;然后基于OpenSEES平台提出了整体结构的弹塑性数值模型建模方法,通过子结构试验结果验证了有限元模型的准确性;继而设计了SFT和SFT-RLB结构算例,对比了2种结构的弹性和弹塑性性能;最后采用IDA方法对结构算例的抗地震倒塌能力进行评估。分析结果表明,SFT-RLB结构主要通过耗能梁段发展塑性耗散地震能量代替裙梁端部形成塑性铰,其耗能能力和变形能力均明显优于SFT结构。大震作用下,裙梁中设置的耗能梁段充分进入塑性耗散地震能量,可以有效地减小结构的基底剪力和层间侧移角,从而降低结构的地震作用,减轻主体构件的损伤程度。SFT-RLB的残余层间侧移角小于试验测得的可允许更换残余侧移角,证明结构具有震后...     

Seismic behaviour of steel plate shear wall systems with staggered web configurations

Unstiffened steel plate shear walls (SPSWs) are used as lateral load‐resisting systems in building structures. The energy dissipation mechanism of SPSWs consists of the tension yielding of web plates and the formation of plastic hinges at the ends of horizontal boundary elements. However, vertical boundary elements (VBEs) of high‐rise SPSWs may experience high axial forces under lateral loading. This study explores the effectiveness of staggering of web plates on the reduction of VBE forces and drift response of SPSWs during an earthquake event. An analytical study has been conducted to determine the base shear reduction factor so as to match the overstrength of staggered systems with conventional SPSWs. A design methodology has been proposed for staggered SPSWs. Six‐, 9‐, and 20‐storey staggered and conventional SPSWs with varying aspect ratios are considered in this study to compare their seismic response. These study frames are modelled and analysed in OpenSEES platform. Nonlinear static and dynamic analyses are performed to compare the drift response, hinge mechanisms, and steel tonnage. Staggered SPSWs showed uniform drift distribution and reduction in interstorey drift and axial force demand on the VBEs.     

交错桁架多层钢结构推倒分析方法研究

随着基于性能的抗震设计思想的发展,推倒分析开始成为罕遇地震下多、高层结构抗震设计的有力工具。本文以交错桁架多层钢结构为例,采用推倒分析对其在E l Centro波作用下的地震反应进行研究,分别采用位移系数法和能力谱法确定结构目标位移,同时进行结构在相同地震动下的弹塑性时程分析。研究表明,推倒分析能准确地评价交错桁架多层钢结构的抗震性能,采用位移系数法和能力谱法确定的结构顶点侧移均与弹塑性时程分析吻合较好,对层间位移及塑性铰分布的预测,能力谱法比位移系数法更为准确。     

双防线可恢复性能斜交网格结构耗能机制和抗震性能研究

为提高斜交网格结构的抗震性能,提出一种双防线可恢复性能斜交网格结构。双防线可恢复性能斜交网格结构采用剪切耗能段和特定梁端塑形铰进行集中耗能,使主体结构构件保持弹性。剪切耗能段不承受和传递重力荷载,易在震后修复或更换,使建筑可迅速恢复功能。为实现目标耗能机制,对等效能量塑形设计法进行改进以适用于可恢复性能斜交网格结构,并进行结构设计举例。采用OpenSees软件对所设计结构建立详细的有限元计算模型,进行非线性动力时程分析,以验证双防线耗能机制并评估抗震性能。分析结果表明:（1）小震、中震和大震下的结构顶部位移角分别为0.28%、0.8%和1.7%,与性能设计目标基本相同;（2）中震时剪切耗能段屈服,特定梁端未出现塑性铰;（3）大震时,特定梁端出现塑性铰以增加结构耗能能力,剪切耗能段屈服且处于延性范围内。因此新型可恢复性能斜交网格结构具有有效的双防线耗能机制,在中震后可迅速修复,在大震中可保持延性,实现"中震可修,大震不倒"的性能目标。     

Seismic response evaluation of the linked column frame system

The linked column frame (LCF) system is proposed as a seismic load resisting system that uses conventional components to limit seismic damage to relatively easily replaced elements. The LCF features a primary lateral system, denoted the linked column, which is made up of dual columns connected with replaceable links, and a secondary flexible moment frame system with beams having fully restrained connections at one end and simple connections at the other. The linked columns are designed to limit seismic forces and provide energy dissipation via link yielding, while preventing damage to the moment frame under certain earthquake hazard levels. A design procedure is proposed that ensures plastic hinges develop in the links of the linked columns at a significantly lower story drift than when plastic hinges develop in the moment frame beams. The large drift difference helps enable design of this system for two distinct performance states: rapid return to occupancy, where only link damage occurs and relatively simple link replacement is possible, and collapse prevention, where both the links and the beams of the moment frame may be damaged. A series of 3‐story, 6‐story, and 9‐story prototype LCF buildings were designed using the proposed design approach. Nonlinear models were developed for the designs with the link models validated using recent experimental results. The seismic response of these systems was investigated for ground motions representing various seismic hazard levels. Results show that the LCF system not only provides collapse prevention, but also has the capability of limiting economic loss by reducing structural damage and allowing for rapid return to occupancy following earthquakes with shorter return periods. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

平面不规则混凝土框架结构非线性静力分析侧向力计算方法的研究

针对平面不规则混凝土框架结构，考虑地震作用对其产生的附加扭转振动效应，提出了两种计算侧向力分布的方法。通过对一平面不规则框架结构进行推覆分析，得到各楼层侧移、层间问侧移角和塑性铰分布情况，并与时程分析结果进行了比较分析。结果表明，两种方法推覆分析得到的塑性铰分布情况与时程分析得到的情况相符合，楼层侧移和层间位移角与时程分析结果吻合也较好，并且从结果精度上看，分层法的误差要小一些。     

Seismic behaviour of self‐centring braced frame buildings with reusable hysteretic damping brace

This paper presents the seismic behaviour of a concentrically braced frame system with self‐centring capability, in which a special type of bracing element termed reusable hysteretic damping brace (RHDB) is used. The RHDB is a passive energy dissipation device with its core energy‐dissipating component made of superelastic Nitinol wires. Compared with conventional bracing in steel structures, RHDB has a few prominent performance characteristics: damage free under frequent and design basis earthquakes in earthquake prone areas; minimal residual drifts due to the self‐centring capability of RHDB frame; and ability to survive several strong earthquakes without the need for repair or replacement. This paper also includes a brief discussion of the RHDB's mechanical configuration and analytical model for RHDB. The seismic performance study of RHDB frame was carried out through a non‐linear time history analysis of 3‐storey and 6‐storey RHDB frame buildings subjected to two suites of 20 earthquake ground motions. The analysis results were compared with buckling‐restrained brace (BRB) frames. This study shows that RHDB frame has a potential to outperform BRB frames by eliminating the residual drift problem. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于IDA的方钢管混凝土框架-SPSW核心筒结构地震易损性研究

为研究方钢管混凝土框架-钢板剪力墙（SPSW）核心筒结构在不同强度地震下破坏概率,使用拉杆模型作为钢板剪力墙等效模型,与已有试验对比验证各参数有效性。以地震动峰值加速度（PGA）作为地震动强度参数,按照场地条件等要求选择11条地震动记录。以结构最大层间位移角作为损伤指标,对一典型方钢管混凝土框架-钢板剪力墙核心筒结构进行增量动力分析（IDA）,得到IDA曲线簇。基于增量动力分析进行易损性分析,得到易损性曲线,并计算结构的抗倒塌储备系数。结果表明:8度多遇地震作用下,此结构处于正常使用状态。8度设防地震作用下,处于修复后可使用状态。8度罕遇地震作用下,处于生命安全状态。表明该结构具有良好的抗震性能,满足规范中“小震不坏”、“中震可修”和“大震不倒”的抗震设防目标。该结构抗倒塌储备系数大于规范建议值,具有较好的抗倒塌能力。     

强震下水闸结构抗震性能分析

强震下的水闸结构抗震性能尚待深入研究,结合实际工程案例,运用UC-WCOMD有限元分析软件建立精细化的水闸计算模型,并分别采用Pushover法和时程分析法讨论水闸在强震作用下的抗震性能,结果表明:结合抗震设防目标,采用Pushover分析法评估水闸的抗侧能力,并采用弹塑性时程分析方法进行强震下的抗震性能校核,是值得推荐的研究方法。     

Assessment indices for the seismic vulnerability of existing R.C. buildings

The seismic vulnerability of old multi‐storey reinforced concrete (R.C.) buildings reinforced with substandard details is assessed as a function of interstorey drift demand imposed by the design earthquake while considering brittle termination of elastic response of the critical members of the structure due to a premature shear failure. Interstorey drift demand is related to column and wall translational stiffnesses which are expressed through analytical derivations in terms of the floor area ratios of gravity and lateral load bearing members in the critical floor. Interstorey drift capacity is related to the available transverse reinforcement and the axial load ratio of the vertical members. The significance of the area ratio of vertical members in the typical floor as an index of vulnerability is explored with reference to the limitations in the value of axial load ratio used in R.C. design in order to secure ductile flexural behavior, and also with reference to the stability index of gravity load bearing members. Interstorey Drift Spectra are derived for the existing R.C. buildings suitable for rapid seismic vulnerability screening but also as a guide for rehabilitation of the existing structures. Lightly reinforced or substandard reinforced concrete buildings that reportedly collapsed during previous earthquakes are used as example case studies in order to calibrate the proposed methodology. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

中高层钢筋混凝土异形柱框架-抗震墙结构的抗震性能研究

本文通过对一幢中高层住宅在不同水准地震作用下进行的弹性计算和弹塑性动力时程分析,研究了钢筋混凝土异形柱框架-剪力墙结构的动力特性和抗震能力。结果显示该结构整体抗侧刚度大,抗震性能较好。进入塑性阶段后,塑性铰分布合理,满足了结构延性设计的要求。