含剪力墙钢筋混凝土结构抗震能力的评估方法及应用

根据我国现行抗震设计规范、混凝土结构设计规范以及目前既有建筑结构抗震能力研究成果,借鉴强度与延性评估理论,探讨了一种适合我国工程实际的既有含剪力墙钢筋混凝土结构的抗震能力评估方法。应用自行编制的评估程序EAC-RCSW应用于一工程实例,表明该方法可定量评估含剪力墙钢筋混凝土结构的抗震能力。     

含剪力墙钢筋混凝土结构抗震能力评估软件的开发及应用

根据已有的含剪力墙钢筋混凝土结构抗震能力评估理论研究成果,开发了含剪力墙钢筋混凝土结构抗震能力评估软件EAC-RCSW. 通过在一个工程实例中的应用,证明该软件既能对结构进行抗震能力定量评估,又能通过它详细了解结构单元的抗震特性.将本软件与ETABS软件相结合,使结构的评估过程完全通过计算机来实现,从而有助于含剪力墙钢筋混凝土结构抗震能力评估工作的普及和开展.     

按现行规范设计的Ⅷ度区RC框架结构的倒塌性能评估

选取按照现行规范设计的既有建筑进行有限元建模,考虑地震动的不确定性对其进行大量增量动力分析(IDA),得到模型的IDA曲线簇。在此基础上对其进行地震需求概率分析和概率抗震能力分析,拟合得到结构的易损性曲线,据此对结构的倒塌概率进行定量评估,并比较基于非线性分析与性能评估软件PERFORM-3D的纤维模型和塑性铰模型的分析结果。结果表明:按照我国现行规范设计的钢筋混凝土(RC)框架结构,在预期的罕遇地震作用下倒塌概率较小,可满足"大震不倒"的要求;基于PERFORM-3D的截面纤维模型所得的RC框架结构,经非线性分析所得的倒塌概率相对保守,安全储备更高。     

基于Zhou-Nowak数值积分法的结构整体概率抗震能力分析

结构整体概率抗震能力分析是新一代基于性能的地震工程中的一个重要模块,以往的研究主要采用平均值一次二阶矩法或Monte Carlo模拟法,分析了这2种方法存在的问题。为了有效地考虑结构系统随机性对结构整体抗震能力的影响,将Zhou-Nowak数值积分法与结构非线性静力推覆分析相结合,提出了基于Zhou-Nowak数值积分法的结构整体概率抗震能力分析方法,以新一代地震工程模拟仿真软件OpenSees为计算平台,以最大层间位移角作为结构整体抗震能力参数,对钢筋混凝土框架结构的整体概率抗震能力进行分析,并用Monte Carlo模拟法结果进行验证,从而建立了钢筋混凝土框架结构相应于不同性能水准的整体概率抗震能力模型。算例分析表明,所提方法是一种具有较高效率和较好精度的结构整体概率抗震能力分析方法。     

基于改进点估计法的结构整体概率抗震能力分析

确定能力中位值和能力离差值是结构整体概率抗震能力分析的两个关键问题,文中分析了现有方法存在的缺点。在Zhao-Ono点估计法的基础上,引入基于随机向量边缘概率分布信息的Nataf变换,提出了改进的点估计法。将改进点估计法与Pushover分析相结合,提出了评估结构整体概率抗震能力统计矩的随机Pushover分析方法。以某五层三跨钢筋混凝土框架结构为例,应用本方法,进行结构整体概率抗震能力分析,得到了结构整体抗震能力的易损性曲线。分析表明,所提方法是一种具有较高效率和较好精度的结构整体概率抗震能力的分析方法。     

建筑结构抗震能力评估技术的研究及应用

简要介绍影响建筑结构抗震能力的主要因素，重点评述目前建筑结构抗震能力评估的主要技术方法并指出其存在的问题，展望今后抗震能力评估技术的应用及发展趋势。     

钢筋混凝土框架地震破坏研究概述

关于钢筋混凝土结构的破坏过程,是当前建筑抗震设计与研究中提出的新问题,本文介绍了国内外钢筋混凝土构件非线性地震反应分析和破坏过程研究的进展,和钢筋混凝土框架地震破坏评价的定量描述方法,以及钢筋混凝土框架结构地震破坏过程模拟的最新研究动态,指出地震工程研究领域中研究钢筋混凝土框架结构破坏过程有效手段。     

基于MVFOSM有限元可靠度方法的结构整体概率抗震能力分析

结构整体概率抗震能力分析既属于结构体系抗力统计分析研究内容,也属于地震易损性分析研究范畴,多采用数值模拟方法.作为一种不确定性传递的近似解析分析工具,平均值一次二阶矩方法(MVFOSM)广泛地应用于结构构件抗力的统计分析,但是很难应用于结构整体抗力的统计分析,主要困难在于结构反应是基本随机变量的隐式函数,梯度信息很难得到.将结构体系抗力的统计分析和地震易损性分析结合起来,通过基于MVFOSM的有限元可靠度方法,以新一代的地震工程模拟仿真软件OpenSees为计算平台,以最大层间位移角作为结构整体抗震能力参数,对钢筋混凝土框架结构的整体概率抗震能力进行分析,并用Monte Carlo模拟法结果进行验证,从而建立了钢筋混凝土框架结构的整体概率抗震能力模型.算例分析表明,MVFOSM有限元可靠度方法的精度和效率都很高,只需要进行一次有限元分析即可较为准确地获得结构整体概率抗震能力的前二阶矩信息.     

基于已有地震的云南农居易损性矩阵分区研究

建筑物易损性矩阵是震后房屋直接经济损失初评估的重要计算参数。根据地域特征,把云南地区分为滇东北、滇西—滇西北以及滇南—滇西南地区,基于1993—2017年57次破坏性地震的震害资料,运用基于已有震害数据的经验分析法和经验震害矩阵完善的方法构建不同分区云南农居易损性矩阵;再通过各类建筑破坏比概率和易损性指数分析不同建筑结构的抗震能力以及不同分区同类结构的抗震能力。结果表明:土木结构和砖木结构具有较大的区域差异,滇东北地区土木结构、砖木结构抗震能力最差;砖混结构、框架结构抗震能力区域差异不明显。     

强震作用下钢筋混凝土框架结构倒塌破坏的三维仿真分析

近年来强烈地震造成的钢筋混凝土框架结构倒塌破坏日益受到关注。本文利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对强震作用下钢筋混凝土框架结构,从弹性工作阶段到构件开裂直至倒塌破坏的全过程进行了三维非线性仿真分析,仿真结果与真实倒塌过程吻合较好。证明了框架结构底层抗震能力薄弱,由梁柱连接部位的剪切破坏引起的节点区混凝土碎裂是导致结构倒塌的主要原因。同时也说明通过合理选取计算参数和计算模型,可以成功地再现钢筋混凝土框架结构倒塌破坏的全过程,从而发现其在强震作用下的薄弱环节,为揭示框架结构倒塌破坏机理以及提高结构的抗震性能提供理论分析依据。     

型钢混凝土梁柱框支剪力墙结构抗震性能试验研究

框支剪力墙结构在实际工程中经常被采用,震害表明钢筋混凝土框支剪力墙结构抗震性能较差,本文提出型钢混凝土梁柱框支剪力墙结构对此加以改进。作者进行了4个1/4缩尺模型在竖向荷载和单调及低周反复水平荷载作用下的对比试验,其中3个试件采用型钢混凝土转换梁、型钢混凝土框支柱,1个试件采用钢筋混凝土转换梁、钢筋混凝土框支柱。我们分析其承载力、刚度、变形、延性和破坏形态等。试验结果表明,型钢混凝土梁柱框支剪力墙结构承载力高、延性好、滞回曲线丰满,变形能力和耗能能力较强。     

工程结构地震破坏概率矩阵分析

本文提出了一种计算工程结构地震坡坏概率矩阵的方法，建立了地震地面运动模型和结构分析模型，对结构进行了随机地震反应分析，并获得了结构随机分应的统计量，进而采用双参数的结构破坏模型，给出了教育处结构地震破坏概率的表达式，利用此方法计算了一座按8度要求设计的钢筋混凝土框架型，给出了计算结构地震坡坏概率的表达式，利用此方法计算了一座按8度要求的钢筋混凝土框架结构的地震破坏概率矩阵，本文提出了方法可以在确定抗震设防标准和进行震害预测时采用。     

SRC框支剪力墙结构地震反应简化分析模型研究

针对钢筋混凝土高层框支剪力墙结构抗震性能差的缺点,提出采用型钢混凝土（SRC）梁柱框支剪力墙,试验结果表明了其良好的抗震性能。提出了框支剪力墙结构地震反应简化分析模型,将结构简化为由墙单元和框支单元组成的弹簧体系,墙单元采用二元件模型。推导了框支单元刚度矩阵,基于理论公式和试验结果给出了框支单元恢复力模型。根据提出的简化模型,编制了结构地震反应时程分析程序。程序计算结果与ETABS分析结果及振动台试验结果吻合较好,为进一步对SRC框支剪力墙结构进行地震反应分析提供了理论基础。     

基于软化拉-压杆模型的RC空间边节点抗剪承载力计算方法

实际地震作用是多维的、随机的,框架节点在2个方向同时受力,其抗震能力相比于单向地震作用会降低。目前,对节点核心区在2个方向同时受力时抗剪承载力的研究尚未完善。在双向受力下,节点核心区2个方向传来的剪力形成合剪力作用面,在节点核心区内部形成不同于单向受力下的斜向斜压杆。本文基于软化拉-压杆模型,针对水平双向受力相同的空间边节点,在合剪力作用面内建立抗剪承载力计算模型,确定空间边节点核心区斜压杆以及钢筋拉杆的计算方法。利用有限元软件建立不同参数空间边节点模型,并收集部分空间节点试验数据,将剪力计算值与模拟值或试验值进行对比。结果表明,基于软化拉-压杆模型建立的双向受力下钢筋混凝土框架,其边节点抗剪承载力计算值与模拟值或试验值吻合良好。     

Seismic loss estimation of non‐ductile reinforced concrete buildings

Non‐ductile reinforced concrete buildings represent a prevalent construction type found in many parts of the world. Due to the seismic vulnerability of such buildings, in areas of high seismic activity non‐ductile reinforced concrete buildings pose a significant threat to the safety of the occupants and damage to such structures can result in large financial losses. This paper introduces advanced analytical models that can be used to simulate the nonlinear dynamic response of these structural systems, including collapse. The state‐of‐the‐art loss simulation procedure developed for new buildings is extended to estimate the expected losses of existing non‐ductile concrete buildings considering their vulnerability to collapse. Three criteria for collapse, namely first component failure, side‐sway collapse, and gravity‐load collapse, are considered in determining the probability of collapse and the assessment of financial losses. A detailed example is presented using a seven‐story non‐ductile reinforced concrete frame building located in the Los Angeles, California. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

ABAQUS混凝土损伤塑性模型的动力性能分析

地震作用在混凝土结构上会在其材料中产生较高的应变率,混凝土材料具有一定的率敏感性,准确模拟混凝土结构在地震作用下的反应需采用混凝土动态本构模型。为评估ABAQUS有限元软件中的混凝土损伤塑性模型模拟混凝土动力性能的能力,采用该模型对混凝土材料和构件在不同加载速度下的动态反应进行了有限元数值分析。结果表明,随着加载速度的提高,混凝土的抗压强度提高,下降段坡度增大,混凝土梁的承载能力提高,模拟结果与相关试验结果吻合较好;该混凝土损伤塑性模型可以模拟混凝土材料和构件的主要动力特性,但也存在不足之处。     

Risk‐based seismic design for collapse safety

Risk‐based seismic design, as introduced in this paper, involves the use of different types of analysis in order to satisfy a risk‐based performance objective with a reasonable utilization rate and sufficient reliability. Differentiation of the reliability of design can be achieved by defining different design algorithms depending on the importance of a structure. In general, the proposed design is iterative, where the adjustment of a structure during iterations is the most challenging task. Rather than using automated design algorithms, an attempt has been made to introduce three simple guidelines for adjusting reinforced concrete frames in order to increase their strength and deformation capacity. It is shown that an engineer can design a reinforced concrete frame in a few iterations, for example, by adjusting the structure on the basis of pushover analysis and checking the final design by means of nonlinear dynamic analysis. A possible variant of the risk‐based design algorithm for the collapse safety of reinforced concrete frame buildings is proposed, and its application is demonstrated by means of an example of an eight‐storey reinforced concrete building. Four iterations were required in order to achieve the risk‐based performance objective with a reasonable utilization rate. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Shaking table testing for masonry infill walls: unreinforced versus reinforced solutions

Several factors influence the behaviour of infilled frames, which have been a subject of research in the past with moderate success. The new generation of European design standards imposes the need to prevent brittle collapse of the infills and makes the structural engineer accountable for this requirement, yet it fails to provide sufficient information for masonry infills design. Therefore, the present work aims at understanding the seismic behaviour of masonry infill walls within reinforced concrete frames, using both unreinforced and reinforced solutions (bed joint reinforcement and reinforced plaster). For this purpose, three reinforced concrete buildings with different infill solutions were constructed at a scale of 1:1.5, all with the same geometry, and were tested on the shaking table of the National Laboratory for Civil Engineering, Portugal. All solutions performed adequately for the design earthquake, with no visible damage. Still, the experimental tests show that the double‐leaf‐unreinforced infill walls underperformed during a large earthquake, collapsing out of plane by rotating as rigid bodies with multiple configurations. Also the reinforced concrete buildings collapsed, because of the adverse interaction with the infill walls. The infill walls with bed joint reinforcement and reinforced plaster did not collapse out of plane, because of their connection to the concrete frame, which is an essential requirement. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Cursory seismic drift assessment for buildings in moderate seismicity regions

This paper outlines a methodology to assess the seismic drift of reinforced concrete buildings with limited structural and geotechnical information. Based on the latest and the most advanced research on predicting potential near-field and far field earthquakes affecting Hong Kong, the engineering response spectra for both rock and soil sites are derived. A new step-by-step procedure for displacement-based seismic hazard assessment of building structures is proposed to determine the maximum inter-storey drift demand for reinforced concrete buildings. The primary information required for this assessment is only the depth of the soft soil above bedrock and the height of the building. This procedure is further extended to assess the maximum chord rotation angle demand for the coupling beam of coupled shear wall or frame wall structures, which may be very critical when subjected to earthquake forces. An example is provided to illustrate calibration of the assessment procedure by using actual engineering structural models.