基于时域相关分析的结构损伤指数

阐述了一种基于时域相关分析的结构损伤指数,并进行了该指数的实验研究,目的是探讨一种对损伤敏感的损伤识别方法。试验模型为具有4根柱子的2层钢框架,模型通过底部4根桩埋在土壤里。在底层柱顶端设置缺口代表损伤,设计了2种损伤,有限元数值模拟分析得到的基频变化率分别为0.42%和0.94%。采用激振器对底板进行正弦激励,激励频率为25Hz。利用顶板和中板响应计算该损伤指数,绘制了损伤指数及其变化率与结构损伤程度的关系曲线。结果显示,该指数对损伤敏感,具有进行损伤判定与标定的潜力。     

基于损伤指数矩阵对层状管道结构损伤识别的有限元模拟

为研究基于损伤指数对层状管道结构损伤程度识别的可行性,创造性地采用小波包分解方法,以损伤指数为参数,分别研究损伤径向深度与损伤指数的关系和多种轴向位置损伤对损伤指数的影响。使用有限元分析软件ABAQUS,建立在同一轴向位置且多种径向损伤深度的层状管道结构模型,对压电元件位置提取的压电传感信号进行5层小波包分解,计算损伤指数值,将其组成损伤指数矩阵。针对同一轴向损伤位置,结合多种损伤程度组成损伤指数矩阵,分析损伤径向深度与损伤指数的关系并建立拟合曲线。随后改变损伤轴向位置且径向损伤深度同样递增,建立有限元模型,并获得相应的损伤指数拟合曲线。结果表明：在同一损伤轴向位置处,损伤指数拟合曲线都随着损伤径向深度的增加而呈现出先减后增的变化趋势;当改变损伤轴向位置时,损伤与信号接收位置轴向距离的增加使损伤指数的变化幅度减缓,但不改变曲线的总体趋势。研究结果表明：针对传感信号采用小波包分解方法,获得的损伤径向深度与损伤指数的拟合曲线可用于层状管道结构损伤程度的识别,并且该损伤程度识别方法受与信号接收位置轴向距离的限制较小,为快速诊断层状管道结构损伤程度提供了有效的有限元分析方法。     

中强地震下建筑结构动力弹塑性损伤模型研究

抗震性能是建筑设计中的一项重要指标,需要对地震作用下的建筑结构动力弹塑性损伤情况进行分析。提出一种中强地震下建筑结构动力弹塑性损伤模型研究方法。从有效应力与Cauchy应力张量\,建筑材料损伤演化方程等方面对弹塑性损伤模型基本原理进行分析,以此为理论基础,分析建筑材料应变率与建筑结构损伤能释放率的相关关系,通过Bonora损伤模型获取失效建筑材料损伤指数,并计算整体建筑结构构件损伤指数,以建筑材料损伤指数和建筑结构构件损伤指数为依据,完成中强地震下的建筑结构动力弹塑性损伤模型构建。利用实例进行分析,地震加速度值为0.3g的情况下,该模型的建筑结构相对位移时程曲线与实际位移曲线拟合度较高,且具有较好的建筑结构动力弹塑性损伤模拟精度,表明该模型具有一定的可行性。     

RC框架结构地震塑性损伤分析

基于经典塑性模型与连续损伤模型,根据广义应力空间塑性力学确定了塑性变形的演化法则,文中发展了一种地震塑性损伤分析方法。用来进行混凝土框架结构的抗震分析,将塑性损伤的本构关系运用于两端具有塑性铰的梁模型,模拟框架结构的梁柱。同时该方法的损伤指数可以确定结构各单元和整体的地震时性能,确定结构极限荷载,算例表明该方法具有可靠的精度。     

基于振型曲率演化法的RC框架结构地震损伤识别

为快速识别地震导致的框架结构损伤,采用一种新的损伤识别方法,即振型曲率演化法。该方法采用S变换对结构顶部的加速度进行分析,进而得出地震前与地震期间的两个重要时刻,然后通过计算这两个时刻的振型曲率差识别结构薄弱层位置。为验证该方法的合理性和有效性,以6层3跨RC框架结构为例,在不同地震波和不同调幅工况下,分别对比振型曲率演化法与单参数层间位移角、双参数损伤指数两种损伤指标识别的结构薄弱层位置。在此基础上进一步研究了振型曲率差与两种损伤指标之间的相关性,并建立了线性关联模型来识别薄弱层损伤程度。结果表明：振型曲率演化法与两种损伤指标在不同地震工况作用下识别的薄弱层有很好的一致性,说明该方法能够准确识别结构薄弱层位置。振型曲率差与两种损伤指标之间的拟合公式的相关系数均在0.8以上,相关性都很高,通过分析这种相关性,可以利用振型曲率差获得结构薄弱层的损伤程度。     

考虑锈蚀的钢框架柱地震损伤模型研究

为准确评估锈蚀钢框架在地震作用下的损伤,对已有的地震损伤模型进行改进,并对框架柱的地震损伤特性进行分析。建立基于变形和能量组合的双参数损伤模型,对损伤模型中相应的参数给出具体定义和表达式,定义不同破坏等级的损伤指数范围。对3个具有不同锈蚀率的空间钢框架结构进行弹塑性时程分析,并对损伤模型的准确性进行验证。研究结果表明,该模型能够较好地描述锈蚀钢框架柱的地震损伤程度。研究结果可为该类结构构件的地震损伤评估以及基于损伤的抗震设计方法的建立提供理论依据。     

遗址建筑结构在不同地震作用下安全性能分析

以往通过专家经验判断遗址公园建筑结构地震安全性时存在一定误差,可信性低,因此提出新的遗址公园建筑结构的地震安全性鉴定方法。构建材料本构模型,判断遗址公园建筑结构损伤情况;使用局部损伤指数评价模型,计算遗址公园建筑结构局部损伤指数;通过局部损伤指数获取遗址公园建筑整体结构损伤指数,以此为依据判断遗址公园建筑结构地震安全性。以古罗马遗址公园建筑结构为例,进行地震安全性分析。结果显示,当地震波幅值达到800 gal时,该遗址公园建筑结构地震安全性最差,损坏程度为高度损坏,且此方法的分析结果精度极高,可信性强。     

基于神经网络的结构震后快速损伤评估

为了利用结构地震响应观测数据在震后对结构进行损伤快速评估,本文提出了基于BP传播神经网络多参数预测震后结构损伤程度的方法。本文设计了9个不同设防烈度和层数的钢筋混凝土框架结构,利用OpenSees有限元软件进行了非线性时程分析,并用损伤指数量化了结构损伤程度。利用有限元模拟结果,创建了神经网络的数据集,训练神经网络建立了结构参数与结构损伤指数之间的映射,对比了不同参数组合预测结构损伤水平的能力,提出了最优参数组合。结果表明：此方法预测结构损伤指数准确度高,耗时短,可为建筑工程震后损伤快速评估提供支撑。     

基于竖向承载力及能量阈值的建筑结构地震损伤准则

首先从竖向承载力角度,给出建筑结构地震倒塌破坏定义,并由此提出基于构件损伤指数的楼层损伤指数计算公式.然后在有关钢管混凝土构件低周疲劳试验基础上,对单步能量阈值与总滞回耗能线性组合的钢筋混凝土构件损伤准则进行修改,使之能够同时适用于钢筋混凝土构件与钢管混凝土构件地震损伤计算.算例表明,所建立的建筑结构地震损伤准则可靠、...     

竖向杆系构件地震损伤的模糊评估方法

由于构件地震损伤是具有模糊性的,且会受到多方面因素的影响,故在模糊数学基础上,建立了竖向杆系构件地震损伤评判模型。同时对构件地震损伤评判模型中的隶属度函数确定、评判因素权重值计算及评判模型运用等核心问题,进行了深入的研究与探讨。为方便工程应用,提出了构件地震损伤程度指数的计算公式。文末算例表明,所建议的构件地震损伤模糊综合评判模型,计算简便,结果有效可靠。     

Evaluation of a proposed damage index for a set of earthquakes

A damage index computed for a set of ground motions recorded in 11 earthquakes, including the 1985 Mexico City earthquake, the 2010 Chile earthquake, the 2011 Christchurch earthquake, and the 2011 Great East Japan earthquake, is proposed in this paper. The proposed damage index uses some basic parameters of the response of an SDOF system including the maximum hysteretic energy per unit mass that a structure can dissipate under strong ground motions. Control of lateral displacements, especially roof drift ratio of buildings, was found to be important in minimizing seismic damage. The values and distribution of the computed damage index are consistent with global building damage observations for the selected earthquakes. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

结构震害指数研究评述

结构震害指数是评价某个结构或构件在受到地震作用后的破坏状态的无量纲指数,是人们在地震后对受损建筑做出处理决策的重要理论依据。对国际上较常用的震害指数计算模型进行了简要介绍和评述,分析了这些模型的优缺点,在此基础上提出震害指数今后研究的发展方向和建议。     

从集集地震看建筑物震害与地震动参数的关系

本文根据9．21台湾集集大地震中南投县、台中县、台北县和苗栗县的建筑物震害调查资料确定出这4个主要受害地区的平均震害指数,然后义计算出这4个地区的地震动峰值加速度、峰值速度、峰值谱加速度、峰值谱速度、峰值谱位移的平均值。将这些均值分别与平均震害指数进行基于最小二乘法的线性回归,发现峰值速度和震害指数有非常好的相关性,相关系数接近1．0,而峰值加速度与震害指数相关性只有0．8,这说明地震动峰值速度能够体现地震动对脆性结构的破坏势,与以往将不同次地震的记录和资料混淆在一起研究而获得峰值加速度与震害有很好相关性形成了对比。     

抗震设防地区评定地震烈度的平均震害指数法

在我国烈度表中提到的房屋指的是未经过抗震设计或加固的单层或数层的砖混和砖木房屋．但是随着我国经济的发展,这类房屋的数量在逐渐减少,能够根据抗震设防房屋的破坏情况进行烈度评定对目前的地震现场工作具有重要意义．本文通过震害矩阵和平均震害指数的关系,尝试利用框架结构和砖混结构的震害矩阵得到设防烈度——震害指数的拟合关系,建立不同抗震设防水准的框架结构和砖混结构的烈度评定标准,并利用近年来9次中国大陆地震的烈度评定结果对该评定标准进行验证．本文评定的结果与这些地震现场评定结果基本一致．本研究结果可作为在我国抗震设防地区利用多种结构形式的建筑物破坏情况进行烈度评定的依据      

基于不同破坏指数的建筑物震害预测不确定性分析

结构地震破坏指数是将结构地震破坏程度进行量化的指标,其应用领域十分广泛。本文针对建筑结构震害预测工作,选取了7种典型的破坏指数,分别以5层和17层钢筋混凝土结构为模型,计算了在给定地震动作用下,结构模型对应于每个破坏指数的结构震害等级。计算结果表明:由于选取的破坏指数以及相应的破坏等级划分不同,建筑物的震害预测结果会存在较大的差异,尤其在接近设防烈度的地震作用下,建筑物的震害预测结果存在很大的不确定性。     

既有钢筋混凝土框架结构的多指标云模型地震损伤评估

目前的既有钢混结构地震损伤研究没有同时考虑不同抗震设计规范差异和耐久性两个因素对结构抗震性能的影响,且损伤指标较简单,在动力损伤分析中也存在局限。基于云模型的特点,提出了包括弹塑性耗能差率、刚度损伤指数、层间位移角和顶点位移角的多元结构损伤状态综合评估方法,能够同时考虑结构各损伤指数的随机性和模糊性。考虑不同版本抗震设计规范造成的结构性能差异和耐久性下降对结构性能的影响,设计3个典型五层钢混框架结构,进行增量动力分析,验证损伤评估方法的准确性。结果表明：随着抗震规范版本的更新,结构的损伤程度有适当减轻;同一结构的损伤程度因混凝土碳化作用先减轻后加重;采用弹塑性耗能差率表征既有结构的地震损伤效果优于刚度损伤指数;基于多指标云模型损伤评估方法获得的云模型综合隶属度和综合损伤值能够更加细化和精确地描述结构损伤状态。     

基于遥感震害指数的尼泊尔地震综合烈度评估研究

2015年4月25日在尼泊尔廓尔喀县发生的8.1级地震及后续强烈余震,造成尼泊尔北部严重的人员伤亡和财产损失,灾区建筑物倒塌损失严重。本文利用现场震害调查资料和高分卫星遥感影像,开展建筑物震害遥感解译,得到各个遥感解译点的遥感震害指数,结合现场调查点评估的烈度拟合了遥感震害指数-实际震害指数转换关系,再根据遥感震害指数估计了全部解译点的震害指数及地震烈度。估计的烈度与现场调查结果对比显示出较好的一致性,研究结果为该地区今后发生地震提供了可借鉴的遥感评估震害指数转换模型。     

Decoupling algorithm for evaluating multiple beam damages in steel moment‐resisting frames

Post‐earthquake safety evaluation of steel moment‐resisting frames mainly relies on the inspection of seismic damage to beam–column connections. Recently, in order to evaluate seismic damage of steel connections in a prompt and precise manner, a local damage evaluation method based on dynamic strain responses has been proposed and receives attention. In the evaluation method where strain responses are measured by piezoelectric strain sensors, a strain‐based damage index has been developed for evaluating individual seismic beam damage in a steel frame. However, for a steel frame suffering multiple beam damages, the damage index deteriorates its performance in identifying small damages with the presence of neighboring severe damages because of the moment redistributions induced by larger damages. This paper presents a decoupling algorithm that removes the issue of damage interaction and improves the performance of the damage index. The decoupling algorithm was derived on the basis of damage‐induced moment release and redistribution mechanism. The effectiveness of the decoupling algorithm was numerically and experimentally investigated using a nine‐story steel frame model and a large scale five‐story steel frame testbed that can simulate multiple fractures at beam ends. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

建筑物震害预测模糊震害指数法

建筑物震害预测是城市防震减灾的基础工作之一。本文在分析现有震害预测方法的基础上，提出了一种新的震害预测方法－模糊震害指数法。模糊震害指数法以现有震害预测资料为基础，采用模糊数学方法实现。本文详细阐述了模糊震害指数法的理论模型，推导了其数学公式，最后给出了实例分析。     

基于损伤分析的旧曲线梁桥抗震性能评估

曲线桥梁在役期间可能面临地震灾害,导致结构损坏甚至坍塌,为了评估在役桥梁的抗震性能,提出基于损伤分析的曲线梁桥抗震性能评估方法.建立旧曲线梁桥有限元模型,基于损伤分析的原理,提出适合曲线梁桥地震响应特性的构件损伤模型,在全桥有限元模型中输入不同类型地震动,计算各构件的损伤指数,并结合旧桥检算系数,由各构件损伤指数综合得...