钢筋混凝土建筑结构的抗地震破坏倒塌能力评估研究

在地震作用下钢筋混凝土建筑结构出现破坏倒塌为地震灾害中的关键,有效评估建筑结构抗地震破坏倒塌能力是建筑结构设计的前提,也是当前建筑结构提高抗震性能与加固的依据。提出变形指标极值、失效判断标准以及钢筋混凝土建筑结构倒塌极限状态判断标准,据此获取倒塌储备系数、倒塌易损性、结构整体超强系数、结构整体延性系数等评估标准。采用Pushover分析法选择相应地震波。依据梁柱线刚比对建筑结构抗倒塌能力的影响,以及柱端弯矩增加系数对建筑结构抗地震破坏倒塌能力的影响,对建筑结构易损性进行分析。结果表明:等跨建筑结构抗地震破坏倒塌能力更强;建筑结构底层是薄弱层,COF值越高,结构越容易倒塌。     

多维地震作用下钢筋混凝土建筑结构的抗连续倒塌仿真分析

为了提高钢筋混凝土建筑结构的抗震性能,分析多维地震作用下钢筋混凝土建筑结构的抗连续倒塌能力,结合钢筋混凝土建筑结构特性、节点构造特点以及其在多维地震作用下的破坏机理,采用离散单元法建立结构连续倒塌的理论模型,对建筑结构连续倒塌过程进行数值模拟。基于数值模拟化结果,通过备用荷载路径法,实现建筑结构的抗连续倒塌分析。仿真实验结果得出,所提方法能实现对建筑结构抗连续倒塌的准确分析,且在多维地震作用下建筑结构扭转的幅度明显变大,结构顶层位移发散状态显著,不同楼层会产生不同的层间位移以及薄弱部位,建筑结构的抗连续倒塌性能随着失效构件位置的提升而增强。     

钢筋混凝土框架结构强震连续倒塌破坏分析

为研究结构在强震作用下的连续倒塌机制,提高建筑抗震性能,对10层钢筋混凝土框架结构进行了倒塌模拟,得到其破坏起始点和传递路径并与实际震灾进行对比。研究发现:框架结构设计时应重点加强潜在破坏起始点和传递路径上的抗震能力。强柱弱梁结构真正起到增加结构延性的常是底部几层梁,当其达到耗能极限,底柱便开始破坏,易导致结构整体倒塌。研究结构对钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌设计具有参考价值。     

7度区典型框架教学楼抗震加强措施效果对比

由于汶川地震导致大量中小学校建筑倒塌,造成巨大伤亡,住建部、中国工程院和中国地震局分别提出了不同的校舍抗震设计加强要求,但这些加强措施的实际抗倒塌效果尚缺乏定量研究.本文采用纤维梁模型,并选择合适的钢筋约束混凝土本构,对汶川地震7度区典型钢筋混凝土框架结构教学楼进行了基于IDA的倒塌率分析,研究了不同抗震加强措施的防倒...     

不同强度等级混凝土对混凝土框架结构的抗倒塌分析

近几十年来地震频发,给世界各国带来了严重的经济损失和人民生命安全威胁。灾后调查发现,由于建筑物的倒塌带来的灾难影响非常重大。利用PKPM建筑设计软件和SAP2000有限元分析软件,根据美国国防部编制的《结构抗连续倒塌设计》(Do D2005)提出的拆除构件法,对建筑结构常用的一种形式——钢筋混凝土框架结构进行了倒塌过程的分析。通过比较使用不同强度等级的混凝土来分析结构的倒塌,最后得出:混凝土框架结构使用高强度等级的混凝土可以减少结构的层间位移角,从而减少倒塌的范围。     

公共建筑结构的抗地震倒塌能力优化评估分析

以往基于模态增量动力方法对公共建筑进行抗地震倒塌能力评估时是单纯地从总体角度进行考察的,其得到的结果较为粗糙,无法准确反映出公共建筑的抗地震倒塌能力,导致其经济效益较差。提出新的公共建筑结构抗地震倒塌能力优化评估方法以分析公共建筑整体的抗地震倒塌能力,总结出其与子结构以及构件三者间的关系,进而研究构件的损毁情况,以实现对建筑抗地震倒塌能力的整体评估。基于公共建筑的倒塌破坏区间,采用其结构抗震倒塌能力评估方法,对公共建筑结构的抗地震倒塌能力实施优化评估分析,得到其具体破坏指数,实现对其进行准确评估。实验结果说明,所提方法可准确描述公共建筑结构的抗地震倒塌能力,提高建筑结构抗地震倒塌能力和经济效益。     

不规则性对基础隔震结构抗连续倒塌性能影响研究

为研究基础隔震结构抗连续倒塌性能,以备用荷载路径法为基础,采用静力非线性Pushdown方法和静力线性方法对一栋典型的收进式竖向不规则钢筋混凝土基础隔震结构进行分析,从备用荷载路径的抗连续倒塌机制和需求能力比两个角度研究竖向不规则钢筋混凝土基础隔震结构的抗连续倒塌性能,为基础隔震结构抗连续倒塌设计提供参考;为进一步研究结构布置形式不规则性以及裙楼和塔楼层数变化对竖向不规则基础隔震抗连续倒塌性能的影响,分别建立塔楼布置不同、裙楼与塔楼层数变化的模型进行对比研究。研究表明:除角柱失效工况自身无法产生悬链线机制外,其余底层框架柱失效工况中备用荷载路径在整个推覆倒塌过程中均表现出明显的悬链线机制;当隔震支座失效时,由于隔震层水平刚度小,相邻支座无法提供足够的侧向约束作用而难以形成明显的悬链线机制;增加结构冗余度和备用荷载路径中参与荷载传递的构件数量可以有效提高剩余结构抗连续倒塌能力;除角柱和角支座外,隔震支座失效工况DCR值普遍大于对应位置底层框架柱失效工况,备用荷载路径中某些构件的失效风险相对较大。     

底商多层砌体房屋地震倒塌机理及加固方法研究

<正>我国地震多发且震害严重,震害的主要表现是人员伤亡,而导致人员伤亡的最重要因素是房屋倒塌。汶川地震显示,在我国中小城镇,地震破坏严重的建筑结构类型主要有底商多层砌体结构、多层RC框架结构、多层砖混结构,其中极震区底商多层砌体结构倒塌比率达85%。分析这类房屋倒塌机理,提出相应的抗倒塌设计方法及对既有建筑抗倒塌加固方法十分必要。本文通过对汶川地震极震区中底商多层砌体结构好、坏两种典型代表进行深入剖析,通     

冲击荷载作用下RC框架梁剪切破坏试验研究

通过对2个钢筋混凝土框架梁节点试件进行冲击荷载试验,研究了钢筋混凝土框架柱下支撑移去后框架梁的剪切破坏机理。试验中在两端固定的钢筋混凝土梁的1/4跨、1/2跨、3/4跨位置,通过施加荷载的方式来模拟次梁和现浇板传来的荷载,梁跨中通过自制的自动脱钩器移去等效柱来模拟结构在失去边跨中柱,框架梁跨度成倍增长时力学性能的变化。研究结果表明:当梁发生剪切破坏时,拱效应不能充分发挥,使得梁的极限承载力降低,所以在建筑结构抗倒塌设计时必须按照"强剪弱弯"的原则进行抗剪设计。     

外廊式RC框架破坏机理及倒塌原因分析

钢筋混凝土框架结构因具有施工简单、传力路径清晰和建筑平面布置灵活等优点,已成为现有建筑的主要部分。然而抗震性能较好的钢筋混凝土框架在极震区却出现大量倒塌,造成重大人员伤亡。如何使RC框架结构具有更良好的抗震性能,做到超大震不倒塌,这将是未来很长一段时间内钢筋混凝土框架结构抗震研究的主要目标。鉴于此,本文量化了填充墙     

抗震设防烈度对钢框架连续性倒塌的影响

建筑结构在爆炸荷载作用下的连续倒塌问题近些年被很多学者所关注。从本质上讲,结构的抗倒塌和抗震都是动荷载作用下的结构响应问题,因此,结构抗震设计的很多理念对结构的抗连续倒塌设计同样适用。本文采用数值模拟的方法,分别对按抗震设防烈度Ⅵ度、Ⅶ度和Ⅷ度的钢框架结构进行了40kg炸药爆炸作用下的连续倒塌分析,探讨了抗震设防烈度对钢框架连续性倒塌的影响。计算结果表明,抗震设防烈度高的钢框架结构其抵抗连续倒塌的能力较强。其中,按Ⅵ度设防的结构发生了连续倒塌;按Ⅶ度设防的结构没有发生连续性倒塌,只发生了一定程度的变形和破坏;而相比之下,按Ⅷ度设防的结构变形和破坏最为轻微。     

强震环境下带钢避难建筑抗震模型设计

避难建筑通常采用置换混凝土方法抗震,建筑对高强度地震的抗震性能差。因此提出高强度地震下带钢避难建筑抗震设计方法,采用复杂网络带钢避难建筑加固模型对加固前建筑的混泥土强度与荷载能力进行计算,增大框架柱截面,提升带钢避难建筑荷载。采用复合墙体受力加固模型提升建筑墙体抗震性。对加固后建筑模型的坍塌风险评估时,采用带钢避难建筑坍塌的全概率衡量加固后建筑在设计使用年限内的抗坍塌安全性。设计使用年限内加固后的带钢避难建筑的强震CRC超出概率是P(IMCRC),确保其在高强度地震下具有较高的抗震性能。实验结果说明,所提方法下的带钢避难建筑在遇到强震情况时具有较高的抗震性能。     

结构抗震鲁棒性分析方法研究

结合侧向增量连续倒塌过程中框架结构受力特征来研究结构抗震鲁棒性,提出其定量计算方法,通过对钢筋混凝土框架结构有限元模型的对比分析进行验证。研究表明:结构鲁棒性强弱是一个相对概念,虽然无法设计和建造出绝对鲁棒的结构,但可以通过定量分析结构鲁棒性进行建筑选型和结构布置方案优化;降低重要构件的易损性系数能够增强结构抗震鲁棒性,合理增加构件数量,同时加强其相互联系的有效性并保证备用荷载路径的可靠性,能够提高整体结构的鲁棒性;在同样荷载作用下,随着所承担荷载的不同,框架柱易损性系数按照大小排序依次为中柱、边柱和角柱,而由于备用荷载路径分布和传递荷载的机制不同,框架柱重要性按照大小排序则依次为角柱、边柱和中柱,对易损性系数和重要性系数均较大的构件设置可靠保护或增加荷载传递路径都能够提高整体结构抗连续倒塌的鲁棒性;提高结构冗余度,增强构件相互联系,可以降低结构中初始失效所造成的不利影响。     

Aftershock collapse vulnerability assessment of reinforced concrete frame structures

In a seismically active region, structures may be subjected to multiple earthquakes, due to mainshock–aftershock phenomena or other sequences, leaving no time for repair or retrofit between the events. This study quantifies the aftershock vulnerability of four modern ductile reinforced concrete (RC) framed buildings in California by conducting incremental dynamic analysis of nonlinear MDOF analytical models. Based on the nonlinear dynamic analysis results, collapse and damage fragility curves are generated for intact and damaged buildings. If the building is not severely damaged in the mainshock, its collapse capacity is unaffected in the aftershock. However, if the building is extensively damaged in the mainshock, there is a significant reduction in its collapse capacity in the aftershock. For example, if an RC frame experiences 4% or more interstory drift in the mainshock, the median capacity to resist aftershock shaking is reduced by about 40%. The study also evaluates the effectiveness of different measures of physical damage observed in the mainshock‐damaged buildings for predicting the reduction in collapse capacity of the damaged building in subsequent aftershocks. These physical damage indicators for the building are chosen such that they quantify the qualitative red tagging (unsafe for occupation) criteria employed in post‐earthquake evaluation of RC frames. The results indicated that damage indicators related to the drift experienced by the damaged building best predicted the reduced aftershock collapse capacities for these ductile structures. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

Simulation of the earthquake-induced collapse of a school building in Turkey in 2011 Van Earthquake

Collapses of school or dormitory buildings experienced in recent earthquakes raise the issue of safety as a major challenge for decision makers. A school building is ‘just another structure’ technically speaking, however, the consequences of a collapse in an earthquake could lead to social reactions in the complex aftermath of a seismic tremor more than any other type of structure may possibly cause. In this paper a school building that collapsed during 2011 Tabanli, Van Earthquake in eastern Turkey, is analysed in order to identify the possible reasons that led to collapse. Apart from the inherent deficiencies of RC buildings built in Turkey in the 80's and 90's, its structural design exhibits a strikingly high asymmetry. In the analyses conducted, much attention has been given to the direction of the earthquake load and its coincidence with the bi-axial structural response parameters. The failure of the structure to comply with the 1975 Code, in vigor at the time of construction, has also been evaluated with respect to the structure’s collapse. Among the parameters that controlled the collapse, the high plan asymmetry and the coincidence of the vulnerable directions with the dominant shaking direction were critical, as well as the underestimation of the seismic hazard and the lateral design force level, specified by the then Turkish Earthquake Code.     

无人机遥感技术在新疆皮山地震灾情获取中的应用

2015年07月03日,新疆维吾尔自治区和田地区皮山县（37.6°N,78.2°E）发生M_S6.5级地震,震源深度10km。本文利用高性能无人机数据采集平台获取灾区高分辨率影像数据,结合地震现场震害调查建立建筑物震害遥感解译特征,采用人工目视解译完成了灾区6个0.01°×0.01°格网评估区房屋类型及损毁程度应急遥感调查,获取测区地震灾情信息。结果表明:测区内房屋结构类型主要包括土木、砖木、砖混结构;倒塌房屋主要为土木结构及个别老旧砖木结构房屋,倒塌和局部倒塌的土木结构房屋占评估区土木结构房屋总数的68%,倒塌和局部倒塌的砖木结构房屋占评估区砖木结构房屋总数的12%;测区砖混结构房屋局部倒塌1间,未倒塌228间,砖混结构显示出良好的抗震性能,对避免人员伤亡和减少经济损失起到重要作用。     

采用纤维模型的钢管混凝土框架-中心支撑结构抗连续倒塌非线性分析

为研究不同形式的中心支撑对钢管混凝土结构抗连续倒塌性能的影响,基于纤维梁模型建立5种钢管混凝土框架-中心支撑结构数值模型,在合理选取钢材和混凝土材料本构模型的基础上,计算不同失效工况下结构的抗连续倒塌非线性动力响应,通过非线性静力加载获得结构的整体刚度和极限承载力。研究结果表明：设置中心支撑均可以提高结构的整体刚度和抗倒塌承载能力,其中对边柱失效工况的提升效果好于中柱失效工况;设置中心支撑提供了新的荷载传递路径,可以有效减小失效柱相邻构件的分配内力;X型支撑在不同失效工况下都能显著提升框架刚度和承载能力,降低失效节点的竖向位移,反斜支撑框架表现出更好的延性和极限承载能力,研究结果可为建筑结构抗连续倒塌设计提供参考。     

Seismic performance evaluation of typical dampers designed by Chinese building code

Adding dampers is a commonly adopted seismic risk mitigation strategy for modern buildings, and the corresponding design procedure of dampers has been well established by the Chinese Building Code. Even though all types of dampers are designed by the same procedure, actual seismic performance of the building may differ from one to the others. In this study, a nine-story benchmark steel building is established, and three different and typical types of dampers are designed according to the Chinese Building Code to realize structural vibration control under strong earthquake excitation. The seismic response of the prototype building equipped with a viscoelastic damper, viscous damper and buckling-restrained brace(BRB) subjected to 10 earthquake records are calculated, and Incremental Dynamic Analysis(IDA) is performed to describe progressive damage of the structure under increasing earthquake intensity. In the perspective of fragility, it shows that the viscoelastic damper has the highest collapse margin ratio(CMR), and the viscous damper provides the best drift control. Both the BRB and viscoelastic dampers can effectively reduce the floor acceleration responses in the mid-rise building.     

基于直觉模糊层次分析法的地震压埋率模型研究

强烈地震会导致建筑物倒塌进而造成室内人员压埋,因此,把特定区域和建筑群的压埋率作为震后救援的决策指标尤为重要。但地震建筑物倒塌受多个影响因素共同作用,造成了压埋率模型的后验倒塌率评估的不确定性问题。针对这个问题采用直觉模糊层次分析法,选取了震级、震源深度、震中距、抗震设防烈度、地基和基础、建筑物结构类型和结构现状等七大影响因素进行加权分析。运用LINGO软件建模解算出了各影响因素权重,通过极大似然法估算了各影响因素对建筑物倒塌率的影响值,进而评估出了建筑物预估倒塌率,并结合先验在室率模型及其区划,建立了基于直觉模糊层次分析法的地震压埋率模型。最后以汶川灾区学校为例,进行了压埋率评估,并对其进行了误差分析。研究表明:抗震设防烈度、建筑物结构类型和结构现状是影响建筑物倒塌的主要因素;在实际评估中模型精度达到±0.15,能为震后快速应急救援提供决策辅助。