剪切型多层框架抗震设计的最优刚度分布

为了探索将结构最优设计的成果应用到设计规范中去,本文建议一种简便的优化设计方法,即变化同一类型结构及其荷载的主要参数求出这些情况下结构的最优设计,并把所得大量最优设计方案进行统计分析,找出这种结构的最优刚度分布或最优强度分布的统计经验公式,然后即可把它们用来作为类似条件下设计这种结构的“经验优化准则”。对一般结构,可以直接把这样得到的优化准则作为它们的设计方案,然后按常规方法进行设计。这样在不增加计算工作量的情况下便可以收到相当的优化(经济)效果。当设计的要求较高时,可按优化准则作出“初始方案”,然后再按各种最优化方法进行设计,这时可以减少迭代次数,从而大大减少计算工作量。本文利用上述概念,对108个剪切型多层框架进行了满控抗震设计,得出了它们的优化方案,并据此求出了相应的最优刚度分布。显然本文提出的方法还可用于研究其他结构在各种条件下的经验优化准则。     

两层半子结构框架试验方法研究

本文以两Ping异型柱框架结构为研究对象，设计了专门的两层半子结构试验装置。通过低周反复加载试验，分别从试验现象、破坏特征和变形特点等方面研究了两层半子结构试验方法。分析结果表明，两层半子结构试验方法能较好地模拟多层结构的受力特点，是值得推广的。     

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。     

多层钢筋混凝土框架楼房震害预测方法研究

利用结构抗震验算的思路,计算在大震作用下楼房的弹塑性变形,进而确定结构薄弱层,然后根据震害等级与结构层间相对变形的统计关系,确定房屋的破坏状态。     

合理确定异型柱框架层刚度的研究

分析了影响异型柱框架层刚度的主要因素及其作用，提出了合理确定异型柱框架层刚度的方法。     

带楼梯框架弹性层刚度的试验研究

本文通过试验研究，探讨了带楼梯框架弹性层的刚度问题，建立了计算模型，计算值与实测值符合得较好。     

基于结构控制的框架优化刚度研究

本文结合《建筑抗震设计规范》及结构控制理论，建立起框架结构刚度优化模型及控制力与刚度的联合优化模型，最后得到刚度的优化分布规律。     

近断层地震作用下多层RC框架火灾后抗震性能分析

为研究近断层地震动特性对火灾后多层RC框架抗震性能的影响,以火灾后某多层RC框架结构为研究对象,结合火灾后现场材料的检测与鉴定报告,开展了结构火灾前后在近场有脉冲和无脉冲地震作用下的结构动力弹塑性时程分析,对比分析了近场有脉冲和无脉冲地震动特性对火灾前后RC框架结构整体的抗震性能的影响。研究结果表明:火灾后,整体结构地震响应明显大于火灾前,火灾后结构底层层间位移角在脉冲型地震和无脉冲地震作用下分别达到火灾前的1.44和1.54倍;近场脉冲型地震作用下结构响应明显大于无脉冲地震,罕遇地震作用下,近场脉冲型地震工况下的底部层间位移角相较于无脉冲地震工况增加了96.0%,火灾后更是增加了118.0%。研究成果可为多层RC框架火灾后安全性评估和加固设计提供参考。     

地震区多层异形框架柱-框架结构体系应用研究

异形框架柱-框架结构是由异形框架柱、普通矩形框架柱和框架梁组成的现浇钢筋混凝土框架结构.对等效长宽比不同的竖向异形截面构件分别按柱计算和按墙计算的差别进行了计算分析,基于周期、层间位移值、基底剪力及倾覆弯矩等主要动力指标和构件在水平力作用下变形特点认为长宽比为3～6的异形截面竖向构件在以框架为主体的多层结构中按异形框架柱进行计算和设计是可行的,并给出了该类构件按框架柱设计和按剪力墙设计的区分原则.振动台试验证明了异形框架柱-框架结构体系的安全性能.文中所给的2个工程实例可为类似结构设计提供参考.     

学校多层RC框架结构地震倒塌机理研究

多层钢筋混凝土(RC)框架结构广泛用于学校、医院和办公建筑中,近年发生的多次破坏性地震中,大量RC框架结构发生粉碎性倒塌,造成大量人员伤亡。而位于同一场地的一般多层砖混结构反而不倒塌。这显示出工程界对RC框架倒塌机理的认识尚不深刻,抗震设计的结果与期望值还有很大差距。本文选取汶川地震中位于极震区的两栋典型结构作为研究对象,代表一般学校多层RC框架的漩口中学教学楼发生倒塌,而北川盐务局职工宿舍楼结构则由于底层框架柱增设适量翼墙而未倒。本文通过地震模拟振动台试验对两者的抗震性能进行了深入研究,剖析前者的倒塌机理,探讨翼墙-框架结构体系的地震响应特点。主要结果有:(1)依据国内外多次地震震害资料,总结了多层RC框架结构震害特点,重点对汶川地震极震区的两个具体结构的构造特点和实际震害进行描述。(2)通过振动台试验,研究了漩口中学结构模型地震响应规律、宏观破坏模式。依据各关键测点的实测数据和倒塌过程,分析了触发倒塌的主要原因。指出局部设置的半高填充墙显著增大了刚度,降低了延性,是倒塌的关键因素。(3)因框架柱增设适量翼墙,北川盐务局职工宿舍历经强震而不倒。对翼墙框架结构体系的概念和抗震机制进行介绍,基于翼墙框架结构和纯框架结构的pushover分析,对比研究了其抗震性能、损伤和屈服模式。(4)为研究翼墙加固RC框架体系在强烈地震作用下的抗震性能和加固效果,完成了一个缩尺比为1:4的翼墙-框架结构模型振动台试验,定量分析了结构在设防小震、中震、大震以及更高强度地震动作用下的受力特征、动力反应和损伤机制。并对试验模型与未加翼墙的纯框架数值模型进行了动力有限元分析,对比得到二者抗震性能的差异。通过以上研究证明,通过翼墙加固多层RC框架结构可以大幅提高多层RC框架的抗震性能,且经济实用、布置方便,可作为抗倒塌措施应用推广。     

RC框架结构薄弱层的层间位移可靠度水平考察

讨论了钢筋混凝土框架结构层间极限变形角的近似概率特性,考察了大震作用下20余幢钢筋混凝土框架结构薄弱层的层间位移可靠度水平,从而为直接基于位移可靠度的抗震设计中层间目标位移可靠度的确定提供了一定依据。     

高层RC框架剪力墙隔震结构地震风险分析

近年来,越来越多的高层建筑采用了基础隔震技术,但研究表明,高层隔震建筑在超烈度地震作用下仍可能发生破坏或倒塌,因此开展高层建筑隔震前后的地震风险对比分析显得尤为重要,可直观显示该类建筑在将来可能发生地震作用下的表现。在进行隔震结构地震风险分析时,上部结构、隔震支座、地震动的不确定性对易损性分析结果有重要影响,因此本文以高层RC框架剪力墙结构为研究对象,在综合考虑隔震支座、上部结构和地震动参数随机性的基础上,定义上部结构层间位移角及隔震层位移2个参数为结构损伤的评价指标,对隔震前后结构的地震易损性进行了对比分析,进而开展地震风险评价。结果表明:隔震技术极大地减小了结构的地震脆弱性,提高了结构的抗震安全性,但其在超烈度大震作用下也具有倒塌的风险;相比于非隔震结构,隔震结构的风险损失值可降低6倍。     

基于多层框架的子结构远程协同试验方法研究

将互联网技术应用到子结构混合试验方法中,便形成了基于网络的远程协同试验方法。建立了一套基于OpenFresco试验平台的远程协同试验系统,以一个局部单层的三层多跨偏心支撑组合钢框架结构为原型,取左边跨带有K形偏心支撑的三层钢框架作为试验子结构1,取右边跨带有Y形偏心支撑的单层钢框架作为试验子结构2,进行了缩尺比例为1/2结构模型的局域网协同试验和互联网远程协同试验。根据试验结果,分析了试验子结构的位移加载精度,作动器加载时差,并将混合模型的命令位移与全结构的纯数值模型模拟结果进行了比较。结果表明:在局域网协同试验中,绝大多数工况下的反馈位移峰值与命令位移峰值接近,个别超过了20%,作动器平均每步的加载时差在0.349 s左右,这个时差主要由有限元分析、作动器逼近加载和稳定产生,在7度设防地震作用下,混合模型分析结果与全结构数值模拟结果基本吻合;在互联网远程协同试验中,随着地震波加速度峰值的增大,位移峰值误差有明显的减小趋势并逐渐趋于平稳,作动器平均每步的加载时差比局域网大0.035 s,这个差值主要由网络通讯产生,在8度罕遇地震作用下,混合模型分析结果与全结构模拟结果仍然比较接近。综上,基于OpenFresco建立的远程协同试验系统,具有良好的稳定性和精度,能够有效地对多层框架子结构混合模型进行抗震性能试验。     

基于不同结构损伤模型的RC框架地震易损性研究

针对目前RC框架结构地震易损性分析中整体损伤模型研究的薄弱性以及广泛采用的层间位移角方法不能准确反应结构在地震作用下损伤机理的现状,本文基于现有损伤模型的对比分析,提出了一种较准确反映地震破坏机理同时便于应用的最大变形和滞回耗能非线性组合的双参数损伤模型。以8层RC框架结构为例,进行50条地震波作用下的结构增量动力分析,分别绘制了变形和能量2种单参数模型以及牛荻涛模型和本文模型两种双参数模型的结构损伤曲线与易损性曲线,并进行了模型的对比分析和检验评估。分析结果表明:仅以层间位移角作为结构整体损伤指标会高估结构的抗倒塌性能,仅以能量作为结构整体损伤指标会低估结构损伤的超越概率。本文模型能较好地平衡最大变形和累积损伤对结构损伤的影响程度。     

多层接地框架土-结构共同作用分析

多层接地框架是山地、丘陵地区多见的一种结构形式,但以往对其抗震性能研究不足很多。利用二次开发后的ANSYS对多层接地框架抗震性能进行了上下部共同作用分析,发现多层接地框架的抗震性能受到地基情况的明显影响。     

层间隔震结构工作机理研究

本文建立了层间隔震结构动力分析模型,对层间隔震结构地震反应的主要影响系数进行了分析。结果表明:在一定的频率比范围内,当隔震层的位置较高时,隔震结构下部位移和上部加速度均显著减小,表现出与TMD相似的工作机理;当隔震层的位置较低时,隔震结构下部位移和上部加速度均变化不明显,其工作机理与基础隔震相似。隔震层的阻尼比对层间隔震结构的减震效果也有较大影响,阻尼比越大,减震效果越好。     

RC框架结构直接基于位移的抗震优化设计方法

探讨了静力弹塑性分析验证过程中遇到的几种情况及其产生原因,指出建筑结构设计方案在基于位移的抗震设计中的重要性。从框架结构的侧移模式出发,导出结构一定性能水平的目标顶点位移,建立结构目标顶点位移与等效位移的关系式,根据位移反应谱,由等效位移推出框架结构在各性能水平的目标周期。然后,由pushover曲线确定结构刚度退化机理,导出结构各性能水平相应的自振周期比例关系,根据结构各性能水平自振周期与目标周期的关系确定结构最优设计方案。通过例题加以验证,说明了此设计方法的可行性。     

多层框架连廊结构柔性连接设计及计算分析

提出了在连廊与主体结构之间设置柔性连接方式,采用SAP2000 Nonlinear结构分析程序,对连廊采用柔性连接和刚性固结进行对比分析。分析结果表明连廊采用柔性连接后,连体结构自振周期增大,楼层加速度减小,结构在连廊连接处的受力状况得到改善,柔性连接具有一定的耗能能力,提高了连体结构的抗震性能,在设计中宜优先考虑柔性连接方式。     

柱顶层间隔震体系增量动力响应研究

针对悬臂柱顶有拉梁和无拉梁层间隔震体系的抗震性能问题,运用增量动力分析(IDA)方法进行弹塑性分析,模拟结构从弹性到弹塑性直至最后倒塌的全过程。通过调幅地震动得到相应的层间位移角及峰值加速度,分别绘制单条与多条IDA曲线分析拉梁对隔震结构动力响应的影响,研究两种结构的抗震性能。结果表明:在相同性能点,有拉梁和无拉梁对纤维铰弯矩值和曲率值基本无影响,而在不同性能点,纤维铰状态明显不同;两种体系从正常使用阶段到防止倒塌阶段所需的加速度峰值的差距慢慢增大;在极罕遇地震下,柱顶有拉梁层间隔震体系的下部结构抗震性能要高于柱顶无拉梁层间隔震体系。     

多结构混合控制体系研究

本文提出了多结构混合控制体系的概念及其相应的混合控制装置－常阻尼变刚度控制装置,阐明了其控制原理,建立了两结构混合控制体系的状态方程,其于瞬时最优控制的概念,提出了多结构混合控制体系的控制律,某两结构混合控制体系的仿真分析表明,多结构混合控制体系的概念是正确的,相应的混合控制装置是有效的。