高坝抗震设防问题的探讨

本文探讨了高坝抗震设防的决策问题。分别从高坝设计使用年限及高坝的功能2个角度出发,探讨了进行高坝抗震设防标准决策的2种不同方法。从高坝设计使用年限出发,提出同样重要性的结构在不同的设计使用年限应具有相同的可靠度水平,以此来进行抗震设防烈度的决策。从基于功能分析的角度出发,提出应使总的期望损失最小为准则来进行最优抗震设防烈度的决策。     

基于“投资—效益”准则的结构全寿命总费用模型

作为基于结构性能抗震设计的重要原则,“投资—效益”准则反映了抗震设计思想由只注重结构安全到综合考虑技术、经济、社会等诸多因素影响的转变,而结构性能水平和抗震性能目标是实现这一准则的前提和基础.采用五级结构性能水平细化现行规范给出的三水准设防,以层间位移角为定量指标,建立了结构性能水平与层间位移角限值之间一一对应的关系.提出抗震性能目标优化决策,根据最优设防烈度并引入地震危险性分析,建立了基于“投资—效益”准则的结构全寿命总费用模型.该模型规避了直接求解体系可靠度的复杂过程,将问题转化为求解结构的失效概率.其优点在于既能考虑结构的初始造价,又充分根据结构性能失效的特点考虑结构在各级性能水平下的损失期望,全面注重了结构性能、安全及经济等条件,体现了基于性能的抗震设计理念.     

关于在基础设施抗震规范中规定最低设防要求的一点建议

作者针对目前我国基础设施抗震设计时遇到的问题,给出了以下建议:①根据地震作用水平,对结构不同部位、不同构件制定不同的设计目标,明确设计构件所用的强度、延性参数指标;②我国地震动区划图提供的地震动参数仅仅是中震水平(地震重现期475年),实际发生的地震可能远远超过中震水平,在基础设施设计时应对大震(罕遇地震)有所考虑,甚至应考虑超预期地震发生后的应对、应急措施;③提高最低设防水准,并非是提高一度设防,应通过确定最小地震动参数满足最低设防要求,并在地震动区划图中以地震重现期代表地震危险程度;④对于Ⅵ度以下设防地区的基础设施结构物,都应按照Ⅵ度设防标准设计并考虑采取相应的抗震措施.     

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。     

海峡两岸公路桥梁抗震设计规范比较与研究

简要回顾了海峡两岸公路桥梁抗震设计规范的沿袭和发展,并以一典型桥梁为例,从抗震设防标准、抗震设防目标、水平向反应谱等方面对两岸现行的抗震规范进行了比较研究。研究结果表明,台湾地区抗震规范在抗震设防标准和抗震设防目标方面总体高于大陆地区的抗震规范;两岸抗震规范水平向反应谱形状相似,但台湾地区抗震规范在场地条件、结构周期、地震动强度、近断层效应等因素对水平向反应谱特征的影响考虑得更为全面和细致。因而可为大陆地区桥梁抗震规范的进一步修订、完善提供参考。     

抗震结构最优设防水平决策与全寿命优化设计的简化易损性分析方法

地震破坏状态概率分析是抗震结构最优设防水平决策与全寿命优化设计的关键问题之一,作者们曾根据"三水准"设防原则和地震烈度的危险性分析结果提出了二种实用分析方法.本文建立了结构破坏状态概率分析的地震易损性理论基础,提出了极限状态地震易损性和破坏状态地震易损性的概念.从地震易损性理论的角度,对二种地震破坏状态概率简化分析方法进行了深入分析,指出第1种方法是一种考虑结构宏观抗震能力不确定性的半理论半经验易损性分析方法,而第2种方法则是一种不考虑结构宏观抗震能力不确定性的简化易损性分析方法,根据地震破坏状态概率的计算结果对二种方法进行了对比分析,并提出了相关的建议.     

工程结构抗震设防标准的决策分析

提出了工程结构抗震设防标准的决策方法,该决策方法以结构初始造价分析和地震损失分析为基础。建立了结构初始造价与设计烈度的关系,并提出了地震损失的估计方法。使用该决策方法导出了最佳设计烈度和重现周期的解析表达式,从而得出了对抗震设计具有重要意义的结论。     

考虑模糊可靠度的抗震结构优化设计

在结构优化的目标函数中，不仅应考虑结构造价，而且应考虑结构服役期的损失期望。为此，我们定义了抗震结构模糊可靠度的概念。利用抗震设计原则和地震危险性分析给出了一个计算模糊可靠度的方法。然后提出了三步优化法；第一步，寻求一系列对应于不同设防烈度的最小造价设计；第二步，同时考虑造价和地震引起的损失期望，寻求最优设防烈度；第三步，寻找相应于此最优烈度的最小造价设计。     

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。     

基于能力设计原理的罕遇地震作用下转换层结构设计研究

本文将基于能力的设计原理引入转换层结构设计,提出了“强转换弱上部”思想,给出了转换构件的能力设计公式。考虑了转换结构刚度和质量变化以及抗震设防烈度和转换层设置高度的不同对转换结构所受罕遇地震作用的影响,从工程应用的角度给出适用各类转换形式的能力设计简化公式,给出转换层结构能力设计的具体步骤。通过工程算例,对运用能力设计方法、我国现行规范方法以及在工程界应用的水平地震作用增大系数法(G βE)进行对比,并对转换层结构的能力设计方法应用提出了建议。     

风电塔结构抗震设计的地震作用取值研究

本文采用均匀Poisson随机过程地震发生模型,以极值Ⅲ型分布描述地震烈度的概率分布,在考虑风电塔具有低阻尼特性的基础上,建立了不同设计使用期的地震作用计算模型,并且给出了地震烈度、地面峰值加速度与水平地震影响系数之间的换算关系。阐明了等设防烈度法,等重现期法和等超越概率法进行抗震设防烈度调整的基本原理,明确了不同设计使用期的抗震设防"三水准"。在借鉴现行建筑抗震鉴定标准中相关规定的基础上,对不同设计使用期的风电塔进行了合理的分类,利用等超越概率法分别计算不同设计基准期的风电塔的地震动。文中匹配现行抗震设计规范,列出了具体的地震作用计算步骤和计算结果。本文的研究结果不仅适用于新建的风电塔结构,也可供风电塔的抗震评估参考。     

基于易损性指数的S RC框架核心筒结构地震损伤评估

设计1个20层SRC框架核心筒结构模型,考虑地震的随机性和结构材料的不确定性,采用拉丁超立方体抽取结构-地震动样本,之后对其进行增量动力分析（IDA）,以第1周期谱加速度为强度指标,最大层间位移角为结构需求,定义4个性能水平,研究该结构的易损性。通过引入群体结构震害评估中易损性指数的概念,计算多遇、设防和罕遇地震下的易损性指数。结果表明:以易损性指数作为评价指标,该结构在多遇地震作用下,处于轻微破坏状态;在设防地震作用下,处于中等破坏状态;在罕遇地震作用下,结构处于严重破坏状态。可认为依据我国抗震规范设计的SRC框架核心筒结构能够满足"小震不坏"、"中震可修"和"大震不倒"的抗震设防目标。     

规则钢筋混凝土异形柱框架结构的抗震性能研究

本文按现行规范及技术规程设计了设防烈度为8度的一个规则的钢筋混凝土异形柱框架,并进行了单向水平地震作用下的空间三维非线性地震反应分析,考查了异形柱框架结构在设防和罕遇地震水准下的整体抗震性能,对结构能否达到抗震设防目标进行了初步评价。结果表明,8度区按规范设计的结构在设防烈度及罕遇烈度地震作用下基本能够达到预期的抗震设防目标。     

大型桥梁工程的抗震设防标准探讨

在桥梁工程的抗震设计中,抗震设防标准是必须首先解决的问题。本文探讨了桥梁工程的抗震设防标准决策问题,澄清了最低抗震设防标准和大型桥梁工程抗震设防标准的关系,并基于多级设防的抗震设计思想,探讨了强调设防水准与结构性能要求、验算指标相对应的大型桥梁工程的抗震设防标准。     

抗震设防烈度的决策分析方法研究

研究了抗震设防烈度的决策分析方法，提出了“最优经济设防烈度”和“最优安全设防烈度”的两种决策分析模型，并引出了社会可接受死亡率的概念。通过算例分析可以发现，社会可接受死亡率的不同等级对最优设防烈度的确定具有决定作用，确定最优设防标准仅考虑经济效益是十分不全面的，还需要考虑人员伤亡的影响。     

考虑抗竖向连续倒塌的RC框架结构反应修正系数

震害表明结构反应修正系数的子项冗余度系数取为1,过高地估计了结构通过备用荷载路径进行内力重分布的抗竖向连续倒塌能力。本文拟分别采用静力Pushdown和动力竖向IDA方法对根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(2016版)设计的RC框架进行分析,采用损伤强度比DSR作为冗余度系数,并根据倒塌临界值,判定结构在设计荷载作用下是否具有足够的抗倒塌能力。分析结果表明,按VII、VIII度设防设计的结构,冗余度系数均大于1,结构在设计荷载作用下不会发生连续倒塌,但是按VI度设防设计的低层结构冗余度系数小于1,在设计荷载作用下结构会发生连续倒塌。针对VI度设防设计的结构,采用实际的冗余度系数最小值0.69,对结构反应修正系数值进行修正,修正后的数值为2.02。实现在结构地震影响系数曲线中考虑抗连续倒塌能力的影响,修正后的地震影响系数为现行抗震规范中相应取值的1.45倍,提高了结构设计地震力,防止结构发生连续倒塌。     

抗震销的模拟及其对异型板桥抗震性能影响分析

抗震销在上海莘庄立交工程的设计中,由于构造的特殊性,其力学特性难以用常规方法表达。基于位移和多级设防的抗震思想,以莘庄立交工程中的一异型板桥为例,首次以两个包含极端边界条件的结构分析模型考虑抗震销这一特殊构造措施对结构的影响,并按照实际结构构造充分考虑材料非线性及连接构件的非线性等因素,分别以弹塑性纤维梁柱单元、空间滑动支座单元和接触单元模拟桥墩屈服、支座滑动、相邻结构之间碰撞,建立了空间非线性时程反应分析模型,并进行了设计和罕遇地震水平两个概率水准下的地震反应分析和抗震性能评估,并根据分析结果的对比,提出强化抗震销刚度的建议。     

RC框架结构抗震目标性能水平确定方法研究

在基于性能抗震设计中,要求实现多级设防,目的是使结构抗震设计不仅要保护生命安全,同时也要控制因结构破坏而带来的经济损失,使结构在整个生命周期内费用达到最小。但由于结构抗震设计中存在着大量的不确定因素,使得实现每个性能水平都是不确定的,因此,每个性能水平的目标可靠度究竟取多高才能达到设计要求,是目前抗震设计的一个基本问题。针对这一问题,将地震作用、自重荷载、材料强度等看作随机变量,分析了结构造价与失效概率之间的近似关系,明确了不同性能水平失效概率之间的合理比例关系,采用"投资-效益"准则,且控制人员伤亡率小于社会可接受水平,来确定结构的目标性能水平。以两个钢筋混凝土框架结构为例,说明了该方法的应用。     

地震损失估计和经济决策模型

本文结合我国实际情况,提出了一个比较完整而又实用的地震损失估计和经济决策模型。地震损失估计是编制城市抗震防灾规划的重要依据之一。震前准备就在于减轻这一预期的可能遭遇的地震损失,而震后恢复计划却正需要建立在这个损失估计的基础之上。抗震设防、现有建筑物的加固、公用设施的更新,都需要就其设防水平、加固要求以及年投资率等作出决策。这个决策的根据之一就是成本效益分析,而成本效益分析又必须依赖可能损失的科学估计。因此,本文提出的模型,将是城市减轻地震灾害工作中一个十分重要的组成部分。     

新型三维隔震墩隔震单元参数设计研究

竖向地震作用对结构的影响不容忽视,如何有效的同时减小竖向与横向地震作用具有现实意义,三维隔震墩能够同时隔离水平及竖向地震作用,但其设计理论并不完善,如何确定合适的弹簧参数从而达到理想的水平与竖向隔震效果并不明确。本文推导了螺旋弹簧竖向刚度及考虑轴向荷载和水平荷载时弹簧的水平刚度公式,基于弹簧力学特性提出了隔震单元参数设计方法以及各参数取值范围。研究表明:弹簧自由长度与中径之比在[1.6 2.61]之间时弹簧不会发生失稳现象且弹簧水平刚度随竖向位移增大而减小;弹簧中径及自由高度越大、材料直径在满足强度的情况下隔震效果越好。本文对1栋8度设防的隔震结构进行隔震单元设计并进行时程分析,结果表明:竖向减震系数为0.6,水平减震系数小于0.4,隔震效果显著。