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。     

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。     

钢筋混凝土框架结构整体超强系数需求分析

针对我国现行抗震设计规范尚未对结构的超强性能作明确的考虑,本文考虑不同设防烈度,不同层数严格按现行抗震规范设计了17个典型RC框架结构,采用Open Sees进行有限元建模与分析,并通过结构拟静力试验数据对有限元模型进行验证。采用文中提出的动力能力谱方法,对RC框架结构在地震作用下的反应进行分析,得到结构在不同设防水准下的整体超强系数需求值,并将其分析结果与传统静力能力谱方法分析结果进行对比分析。按VI、VII、VIII度设防烈度设计的不同层数的结构,设防地震作用下,超强系数需求值的变化范围分别为0.51~1.89、0.46~1.94、0.57~1.80;罕遇地震作用下,超强系数需求值的变化范围分别为1.18~4.05、1.33~3.45、1.42~2.66。采用动力能力谱方法可以有效地分析结构在地震作用下的超强系数需求值,量化结构在特定地震设防水准作用下承载力的实际需求,改善静力能力谱方法中动力需求谱与静力能力谱曲线的不和谐性。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于IDA方法的框架结构震害风险评估

为了评估不同抗震设防烈度区建筑结构震害风险,即场地地震危险性与结构地震易损性的卷积,本文以典型框架结构为例,对其震害风险进行研究。依据抗震设计规范,分别按照6度、7度和8度设计3个3跨10层框架结构模型,采用动力增量分析方法（Incremental Dynamic Analysis,IDA）对其进行地震易损性分析。同时,基于我国地震烈度概率分布特点,应用MATLAB软件生成符合极值Ⅲ型分布的地震烈度,并将其转化为地震加速度峰值,联合地震易损性结果评估模型震害风险。通过划分震害风险等级,为建筑结构抗震防灾对策的制定提供借鉴。     

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。     

抗震设防烈度对剪力墙结构土建成本的影响分析

国家标准《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015）已于2016年6月1日起开始实施。新一代区划图的实施,使得建筑的土建成本相对于之前有所变化。运用结构设计软件按照相关规范规定的最低标准完成剪力墙结构构件在不同地震动参数情况下的内力和配筋计算,并根据最新的建设工程预算定额和估价表,对上述情况进行施工图预算并在经济性方面进行系统的对比分析。结果表明:随着设防烈度的提高,剪力墙结构土建工程每平米成本上浮的比例也会增大,且随着设防烈度的提高,土建成本的增长比例越来越大。     

基于IDA方法的高层剪力墙结构抗震能力影响因素分析

介绍了IDA方法的基本原理和分析步骤,采用Etabs软件对12个不同设防烈度、不同层数的高层剪力墙结构进行增量动力分析,给出了各结构模型在不同性能水平的最大层间位移角,并探讨了抗震设防等级和高度对剪力墙结构抗震能力的影响。研究表明,随着抗震设防等级的提高,结构的抗震能力会有显著的提升,而随着结构高度的增加,结构的抗震能力会相应降低。     

Study of the seismic response of a recycled aggregate concrete frame structure

Based on six-degree-of-freedom three-dimensional shaking table tests, the seismic response of a recycled aggregate concrete （RAC） frame was obtained. The analysis results indicate that the maximum story shear force and overturning moment reduce proportionally along the height of the model under the same earthquake wave. The story shear force, base shear coefficient and overturning moment of the structure increase progressively as the acceleration amplitude increases. The base shear coefficient is primarily controlled by the peak ground acceleration （PGA）. The relationships between the PGA and the shear coefficient as well as between the PGA and the dynamic amplification factor are obtained by mathematical fitting. The dynamic amplification factor decreases rapidly at the elastic-plastic stage, but decreases slowly with the development of the elastic-plasticity stage. The results show that the RAC frame structure has reasonable deformability when compared with natural aggregate concrete frame structures. The maximum inter-story drift ratios of the RAC frame model under frequent and rare intensity 8 test phases are 1/266 and 1/29, respectively, which are larger than the allowable value of 1/500 and 1/50 according to Chinese seismic design requirements. Nevertheless, the RAC frame structure does not collapse under base excitations with PGAs from 0.066 g up to 1.170 g.     

城市抗震设防标准的优化

本文提出了城市抗震设防标准的优化方法, 该方法利用了建筑结构的易损性分析理论, 初始造价与设防烈度的关系, 地震设防时增加的经济投入与设防烈度的关系, 地震经济损失与设防烈度的关系等, 根据抗震设防增加的经济投入与地震经济损失之和最小的模型得到经济最优设防烈度, 并以按经济最优烈度设防时地震中的人员伤亡率小于社会可接受地震人员死亡率为限制条件, 求得最优设防烈度。     

基于BP神经网络的有限特征参数砌体结构震害等级推演

详细的建筑结构特征参数是得到合理地震易损性分析结果的基础.本文给出了一种结合已有地震易损性分析成果,在具备有限特征参数的情况下,利用BP神经网络进行单体或群体结构震害等级推演的方法.以陕西省渭南市607栋设防砌体易损性评估结果为样本构建了一个3层BP神经网络模型,并对北京市海淀区近2万栋设防砌体不同地震烈度下的可能破坏...     

新型滑移隔震结构模型的振动台试验研究

利用实体软钢棒作为消能限位装置,将一种摩擦性能优良的二硫化钼材料作为隔震支座的滑移材料,提出并制作了一种可以应用于框架结构既能隔震又可以消能的新型摩擦滑移隔震装置。探讨了其设计方法和应用方法,并对安装了该新型摩擦滑移隔震装置的一相似比为1:5的5层框架结构模型进行了振动台试验,测试了框架结构在单向地震波作用下的地震反应规律,分析了摩擦滑移隔震结构的加速度反应、层间剪力反应、隔震层滑移量及隔震层剪力的变化规律。结果表明:一般情况下当设防烈度为8度,Ⅱ类场地时,该隔震结构的加速度响应可降低50%左右,层间剪力响应可降低50%左右,减震效果比较明显。另外,只要确定合理的构造方案和实施方案,这种新型摩擦滑移隔震装置就能满足框架结构的隔震减震要求,可应用于实际工程结构中。     

钢筋混凝土框架结构震后功能恢复能力的量化研究

震后功能恢复能力是指建筑物、社区或城市等遭受地震影响后实现功能恢复的能力。以一钢筋混凝土框架结构为对象,基于OpenSees有限元分析平台,对其进行增量动力分析,得到其对应于不同损伤状态的地震易损性曲线。进而基于单体建筑损失评估理论,评估该结构在不同强度水准地震动作用下的地震损失,包括直接经济损失和间接经济损失等。在此基础上,分别利用直线型、指数型以及三角函数型功能恢复模型,在不同强度水准地震动作用下,分别计算该结构的震后功能恢复能力。结果表明:随着地震动强度的增加,基于3种恢复模型计算得到的震后功能恢复能力都在下降,而且直线型和三角函数型恢复模型得到的恢复能力均比指数型的下降更快;在同一强度水准地震动作用下,基于指数型恢复模型计算得到的震后功能恢复能力均高于直线型和三角函数型恢复模型,即使在较强水准地震动作用下,根据指数型恢复模型得到的恢复能力依然较大。而在各个强度水准地震动作用下,基于直线型和三角函数型恢复模型得到的震后功能恢复能力非常接近。     

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。