变电站地震可恢复性研究

提出变电站地震可恢复性等级划分方法,设立评价变电站地震可恢复性的量化指标——可恢复性指数,给出基于建筑物和高压电气设备的权重系数与震害指数的变电站可恢复性指数计算公式,确定可恢复性指数与可恢复性等级对应关系,通过变电站实际震害与恢复样本研究建立变电站可恢复性矩阵。研究结果表明:随着可恢复性指数降低,变电站可恢复性越来越差,当可恢复性指数低于0.45时,变电站达到极难恢复的阈值;变电站所处的地震烈度越高时,变电站可恢复性就越低,恢复时间也越长。在9度区,变电站可恢复性指数开始快速降低,多数变电站为可恢复和难恢复,烈度为10度及以上地区,变电站极难恢复。     

从16届世界地震工程大会看可恢复功能抗震结构研究趋势

可恢复功能抗震结构是指地震后不需修复或者稍加修复就可恢复使用功能的结构,目前已成为地震工程领域一个新的研究方向,近年来受到了全球地震工程学者与工程技术人员的广泛关注。2017年1月在智利圣地亚哥召开的第16届世界地震工程大会的主题为"可恢复功能-土木工程的新挑战"。本文从摇摆及自复位结构、带可更换构件的结构两方面对本次世界地震工程大会展示的有关可恢复功能抗震结构的国际研究进展进行了总结。按照结构体系的不同,介绍了可恢复功能抗震结构在框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、桥梁结构中的研究现状。大量的试验研究和数值模拟结果表明了可恢复功能结构优良的抗震性能。在此基础上,对该领域今后的研究方向进行了展望。     

双防线可恢复性能斜交网格结构耗能机制和抗震性能研究

为提高斜交网格结构的抗震性能,提出一种双防线可恢复性能斜交网格结构。双防线可恢复性能斜交网格结构采用剪切耗能段和特定梁端塑形铰进行集中耗能,使主体结构构件保持弹性。剪切耗能段不承受和传递重力荷载,易在震后修复或更换,使建筑可迅速恢复功能。为实现目标耗能机制,对等效能量塑形设计法进行改进以适用于可恢复性能斜交网格结构,并进行结构设计举例。采用OpenSees软件对所设计结构建立详细的有限元计算模型,进行非线性动力时程分析,以验证双防线耗能机制并评估抗震性能。分析结果表明:（1）小震、中震和大震下的结构顶部位移角分别为0.28%、0.8%和1.7%,与性能设计目标基本相同;（2）中震时剪切耗能段屈服,特定梁端未出现塑性铰;（3）大震时,特定梁端出现塑性铰以增加结构耗能能力,剪切耗能段屈服且处于延性范围内。因此新型可恢复性能斜交网格结构具有有效的双防线耗能机制,在中震后可迅速修复,在大震中可保持延性,实现"中震可修,大震不倒"的性能目标。     

随机地震作用下隧道结构抗震可靠度研究

地震引起的地面运动是非常复杂的随机过程,具有时间和频率非平稳的特性。用确定性方法对隧道结构抗震性能的评价未能考虑地震动的随机性。本文提出采用概率密度演化法计算隧道结构在随机地震作用下变形响应的概率分布,并引入变形指标计算其在随机地震作用下的可靠度以评估抗震性能。首先根据概率守恒原理的随机事件描述建立概率密度演化方程;其次,根据相应的初始条件与边界条件,采用总变差不增(TVD)格式的有限差分方法求解方程;最后求和得到隧道结构变形指标的概率分布并依据指标限值给出可靠度。结果表明,在随机地震作用下,隧道结构变形响应的概率分布与地震动强度随时间变化规律一致。采用不同变形指标计算得到的可靠度存在差异,直径变形率对应的结构可靠度为0.752 1,隧道倾斜角对应的结构可靠度为0.875 0。     

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。     

三向地震作用下砌体结构抗震性能研究

本文首先介绍了两个砌体结构模型在三向地震作用下的地震模拟振动台试验，在此基础上，运用参数识别技术，对试验数据进行了参数识别计算，最后，分析了三向地震作用对砌体结构抗震性能的影响。     

钢筋混凝土框架抗震结构地震能量分布及耗散研究

基于能量平衡原理,对多层钢筋混凝土框架结构的地震输入能量的分布及耗散规律进行了研究。选用8条天然地震波和2条人工波,运用Perform-3D软件,对多层钢筋混凝土框架结构模型在7度罕遇地震作用下的弹塑性能量进行数值仿真计算。计算了钢混框架结构在不同地震波下的地震总输入能量、滞回耗能、阻尼耗能以及滞回耗能占总耗能的比例时程,分析了地震能量在各分量中的分布及分配规律;分析了阻尼比和延性比对地震输入能量的影响,确定了滞回耗能随阻尼比和延性比的变化规律;研究了钢筋混凝土框架结构梁柱构造和竖向侧移刚度变化对地震输入能及其分量的影响,确定了多层钢筋混凝土框架结构滞回耗能沿竖向的分布规律及沿横向在框架构件中的分配,研究了框架结构存在薄弱层情况下的滞回耗能的分布规律。揭示了多自由度钢筋混凝土框架结构地震输入能量及其分布规律,可为基于能量平衡原理的抗震设计理论在工程实际中的运用提供有益的参考。     

地下结构地震反应规律和抗震设计方法研究

随着城市轨道交通系统,尤其是地铁的大规模建设,城市轨道交通系统的安全问题已经成为重中之重。地铁系统要在长时间的运行周期内保证安全,就必须具有良好的抗震性能。对于地下结构抗震问题,模型试验和数值计算是必不可少的两种手段,合理且简便的抗震设计方法是研究所要达到的目标,而地下结构周围土体材料的非线性动力本构模型是研究中的难点。本文对地下结构的地震反应规律和抗震设计方法进行了深入研究,取得了如下研究成果:(1)土的本构模型。根据Hardin和Drnevich提出的土体动应力-应变关系曲线以及其在非等幅往返荷载作用下的Pyke修正,结合Dafilias和Popov等人提出的边界面理论,构造了基于Hardin曲线的土体边界面本构模型,并在ADINA中利用自定义材料的二次开发实现了该本构模型。(2)二维有限元动力计算。采用Opensees对饱和砂土场地的地震反应进行了非线性动力有限元分析,并通过改变土性、地震动幅值、持时、频率等因素后数值模拟的对比,分析了各因素对可液化场地地震反应的影响;然后对饱和砂土中带中柱箱型隧道的地震反应进行了输入不同幅值地震动时的动力计算,分析了场地和结构的加速度反应及其频谱特性、场地的永久变形、隧道的变形和位移、以及隧道的内力分布,揭示了可液化土层中箱型隧道的地震反应规律和震害机理。(3)饱和砂土中地下结构地震反应振动台试验。完成了饱和砂土中地下结构地震反应的振动台试验,从孔压、土层加速度、土层频谱、地下结构加速度、地下结构频谱、动土压力和地下结构应变等方面分析了试验结果,并观测了宏观的试验现象,分析了饱和砂土场地以及其中埋置的地下结构的地震反应规律。(4)三维有限元动力计算。在Opensees计算平台中建立了穿过饱和砂土和粘土分界面箱型隧道的三维有限元模型并且进行了动力数值计算,对比分析了分界面两侧的土层和隧道的地震反应,此外,亦分析了沿隧道纵向地表竖向位移、隧道变形和隧道内力的分布,揭示了饱和砂土和粘土对隧道地震反应的不同作用,探索了穿过饱和砂土和粘土分界面的箱型隧道的地震反应规律和震害机理,对实际工程建设中此类隧道的抗震研究具有重要意义。(5)地下结构横截面抗震设计方法。详细介绍了反应位移法的原理和具体内容,以动力时程计算的结果作为参照,比较了几种地基弹簧参数取值方法计算结果的准确性;然后在反应位移法的基础上提出了大震下地基弹簧参数取值的非线性修正,并对其计算结果进行了验证;最后又依据地基弹簧参数取值的非线性修正,进而提出了基于反应位移法的地下结构简化pushover分析方法,并根据一具体算例对其计算结果进行了验证。(6)地铁隧道纵向抗震设计方法。介绍了几种常见的隧道纵向抗震设计方法,例如,BART法、质点-弹簧模型法和反应变位法等;然后将桩-土相互作用的p-y曲线弹簧引入到了地铁隧道的纵向抗震设计中,建立了超长隧道-地基土相互作用的p-y弹簧模型,并且通过对该模型的Pushover分析给出了地铁隧道的一种纵向弹塑性设计方法;最后通过多点激励对超长隧道-地基土相互作用的p-y弹簧模型进行了动力数值计算,得到了隧道纵向内力和变形的一些规律。     

地震作用下钢框架高层结构的抗震性能研究

钢框架高层建筑结构是当前高层建筑设计中使用最为广泛的技术,为提升其抗震性能,本文研究将调谐质量阻尼器安装在钢框架高层建筑结构顶部,考虑到建筑空间需求、防止集中荷载和提升控制效果等因素,在相同楼层或同顶部接近楼层中设置数个较小的、频率一致的子控制装置,通过设置调谐质量阻尼器受控结构等效阻尼比求极值的方法,获取最优刚度与最优阻尼系数;将获取的结果在有限元软件中进行模态分析获取模态质量,实现钢框架高层建筑结构扭转振动的减振控制。实验结果表明,地震荷载下,该方法使得建筑结构顶层角位移峰值和角加速度峰值分别降低50%和30%左右,建筑结构响应下降19%～26%,提高了高层建筑结构的稳定性。     

钢筋混凝土耗能墙抗震性能试验研究及结构地震响应分析

为研究钢筋混凝土耗能墙的抗震性能及其对底层柔性建筑的减震效果,设计了3片耗能墙,设计参数为截面尺寸、墙的排列方式和配筋形式。通过低周往复加载试验对3个试件的破坏特征、滞回耗能、位移延性等抗震性能指标进行了研究。选取7条近场地震波和8条远场地震波,并采用SAP2000有限元软件对设置耗能墙的底层柔性结构进行地震响应分析。结果表明:3片耗能墙均具有较好的抗震性能,在墙身设置竖向通缝可以提高耗能墙的变形能力和耗能能力;内置钢板后可明显改善耗能墙的抗震耗能效果;在近、远场地震作用下,增设耗能墙后首层层间位移角平均值分别减少21.7%、17.6%,层间剪力平均值分别减少16.3%、18.1%,表明耗能墙可以提高结构的抗震能力,明显减轻主体框架的滞回耗能,减少结构地震响应。     

结构地震反应性态的物理随机最优控制

本研究发展了结构地震反应性态的随机最优控制理论和方法。这一研究建立在物理随机系统思想的新理论框架下,突破了以I^to随机微分方程描述动力系统的经典随机最优控制的藩篱。提出了基于系统二阶统计量评价、单目标超越概率和多目标能量均衡的控制器参数设计准则,以及基于概率可控指标的控制器位置设计准则,并将它们统一为物理随机最优控制的广义最优控制律。数值算例分析表明,本文发展的物理随机最优控制方法能够实现结构地震反应性态的精细化控制。     

地震区划与抗震防灾研究

《地震区划与抗震防灾研究》由卢振恒、钟以章、尹心方同志编译,大百科出版社出版,65万字,16开本.本文集编译了近年来苏联、日本、美国等地震和抗震学者在地震区划及抗震防灾方面的研究文章.介绍了苏联地震区划近期的研究成果,包括地震区划方法、烈度和土壤振动的定量特征、地震深部构造与地震活动性、地震危险性估计及     

由玉树地震结构震害看村镇房屋抗震

根据青海省玉树县7.1级地震后,结古镇的房屋震害调查资料,总结了不同类型结构的破坏比,结合典型震害案例,从抗震概念设计和抗震构造措施角度对村镇房屋的震害原因进行分析,提出了村镇房屋抗震设计存在的问题.最后根据村镇房屋震害特点,从技术和管理2个方面提出了相应的防范措施,以减小地震中的人员伤亡及经济损失.     

基于增量动力地震易损性分析的高层结构抗震加固研究

由于承重结构构件分布不均匀,导致高层建筑框架承重构件间的距离不相等。在地震时,这种不规则分布可能引起加速度共振效应,从而导致建筑失稳。为此,以地震动强度、地震动速度峰值、最大层间位移角为参数指标,分析高层建筑的极限状态,提出基于增量动力地震易损性分析的高层结构抗震加固研究。以某实际工程为试验对象,运用ABAQUS软件构造高层建筑框架结构三维模型,选取多条地震波以及符合场地条件的地震动记录进行验证,绘制地震易损性曲线。结果表明:在高层建筑框架结构中安装阻尼器,可增强结构中各构件的承载力,改善高层建筑抗震性能;增加钢板厚度可提高结构抗震水平,降低极限状态下框架结构IO、LS与CP的超越概率;提高混凝土强度,可改善框架结构抗倒塌性能。高层结构完成抗震加固后,抗震能力由0.91提升至1.01。由此证明,以增量动力分析得到的结构易损性为基础,对建筑易损性较大的地方进行加固、完善,能够改善高层建筑框架结构地震易损性,减少地震灾害损失。     

某空旷砖混结构地震反应分析与抗震加固

某单层空旷砖混结构礼堂已使用多年,为保证安全,适应功能变化,对该建筑进行了抗震鉴定,并提出了抗震加固措施。通过建立有限元分析模型,计算结构4种不同工况的振型和自振频率,结果表明:(1)空旷砖混结构的纵墙变形不协调,不能共同工作;(2)耳房的存在能增加房屋的刚度和整体工作性能;(3)增设壁柱能显著提高空旷砖混结构的刚度,在很大程度上改善结构的整体性能;(4)在外纵墙上开设洞口,引起刚度降低,但降低的幅度较小。为验证有限元分析模型的有效性,对改造后的结构进行了动力特性测试,测试结构与模拟结果吻合较好。本文的研究成果,可为在役空旷砖混结构的地震反应分析与抗震加固提供科学依据,为此类房屋的建造和改造提供技术参考。     

松原地区群体建筑结构抗震性能与地震风险分析

吉林省松原市地震频发,震后震害明显,损失较大.但由于发生的地震震级较低,且震中位置不在大中城市而未受到广泛重视,因此非常有必要对该地区群体建筑的抗震能力和地震风险进行分析.文中以松原市查干花镇和宁江区的群体建筑结构为研究对象,利用城市震害模拟器YouSimulator,输入2017年7月23日松原4.9级地震的实测地震...     

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。     

远场长周期地震下基于规范设计隔震结构的抗震性能研究

隔震结构具有较长自振周期,且容易受地震动长周期特性的影响,因此其在长周期地震动作用下的抗震性能值得研究。以某基于规范设计的基础隔震结构为例,通过对该结构在规范规定地震作用和远场长周期地震作用下的地震响应进行分析和对比,研究长周期地震动对结构地震响应的影响;通过对钢筋和混凝土的损伤状态进行定义和标识,探讨长周期地震作用下基础隔震结构的损伤分布规律。研究结果表明,长周期地震动作用下隔震结构发生破坏的概率远大于具有相同峰值地面加速度的普通地震动,其中长周期地震动反应谱的谱峰值"后移"被认为是造成这种情况的主要原因,且长周期地震动作用下隔震结构的损伤分布并不均匀,其主要集中在结构的底层。     

核电厂抗震设计中的两个问题及厂房结构地震易损性研究

正近年来世界各地特大地震频发,尤其是2011年3月11日日本本州东海岸附近海域的9.0级特大地震,引发的海啸造成了福岛第一核电站严重的核泄漏事故,引起了全世界对于核电站安全问题的高度关注。美国和欧洲规范进一步明确了防范与缓解严重事故、提高安全可靠性和改善人因工程方面的要求。实际上,经过近20年的密集发展,全世界400多座核电站积累了8 000多堆年的运行经验,以此为基础提出了满足第二代标准的第三代核电站。而