高强钢筋高强混凝土框架结构非线性地震反应分析

研究配有高强钢筋的高强混凝土框架结构的抗震性能.采用OpenSees开放式软件对配有高强钢筋的高强混凝土框架结构进行了地震作用下的非线性有限元分析,并将计算结果与同等参数条件下的结构拟动力试验进行了对比.得到不同峰值加速度情况下的结构层间反应时程曲线,层间位移滞回曲线,以及破坏模式等,数值计算结果与试验吻合程度较好.研究结果表明利用基于OpenSees的有限元分析方法,能够有效地分析配有高强钢筋的高强混凝土框架结构的地震响应,可以辅助研究该结构的抗震性能.     

型钢高强混凝土柱抗震性能的试验研究

通过14根型钢高强混凝土柱的低周反复加载试验，得到了型钢高强混凝土柱在压、弯、剪共同作用下的主要破坏形态，并探讨了剪跨比、配箍率、混凝土强度对型钢高强混凝土柱滞回曲线、耗能能力以及延性的影响。试验结果表明，型钢高强混凝土柱具有抵御二次地震作用的能力，其抗震性能优于钢筋混凝土柱。     

高强钢筋高延性纤维增强混凝土框架结构的屈服机制和抗震性能

为了对混凝土框架结构的地震破坏机制和抗震性能进行控制,在框架柱中配置高强钢筋,并将纤维增强混凝土(FRC)用于框架结构的预期损伤部位。结构柱中的高强钢筋用来减小结构的残余变形,FRC材料用来增加结构的耗能能力和损伤容限。设计了三个框架,采用动力弹塑性时程分析方法进行分析。研究结果表明,采用高强钢筋提高了结构的整体承载能力,在层间侧移角达到3%之前避免了柱铰的出现(包括底层柱底),并且减小了结构的残余变形;预期损伤部位采用FRC材料能够提高结构的塑性耗能。     

CFRP布加固损伤钢筋混凝土框架的抗震试验研究

将用碳纤维布加固的损伤混凝土框架结构试件,进行水平低周反复荷载作用下的试验研究.根据试验现象和数据,分析了碳纤维布加固损伤混凝土框架结构在模拟地震作用下,裂缝及塑性铰出现的顺序和位置;绘出了试件的滞回曲线、骨架曲线.结果表明碳纤维布加固损伤框架结构有较好的耗能能力;延性系数达到4.5;其耗能机制是"梁端和柱端均屈服的混合机制",建议CFRP布横向加固至柱和基础连接处的根部.     

高强混凝土渡槽支架抗震性能试验研究

渡槽支架是渡槽结构中的重要组成部分、其抗震性能直接关系到渡槽结构的抗震能力。通过３个Ｃ５０级高强混凝土渡槽支架模型试件在低周反复荷载作用下的抗震性能试验。从试验现象、结构破坏特征、滞回曲线、骨架曲线以及结构延性系数等几个方面探讨了高强混凝土渡槽支架的抗震性能。结果表明,在试验条件下,高强混凝土支架具有较好的抗震性能,结构延性能够满足工程抗震要求。     

高强轻骨料混凝土框架抗震性能试验研究与数值模拟

以一个3层高强轻骨料混凝土高铁站房框架结构的底部两层为研究对象,通过一榀1∶5比例的两层两跨高强轻骨料混凝土框架低周反复荷载试验,系统研究了框架的受力过程、破坏形态、破坏机制、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化及耗能能力等。同时,运用有限元软件ABAQUS,建立了该框架的三维非线性有限元模型,分析了高强轻骨料混凝土框架在低周反复荷载作用下的工作性能,并与试验结果进行了对比分析。研究表明:框架破坏机制为混合机制,试件以柱脚混凝土压溃为破坏标志。有限元模拟得到的滞回曲线、骨架曲线和破坏形态,与试验结果符合良好。     

型钢高强混凝土短肢剪力墙-连梁节点抗震性能试验研究

通过4个型钢高强混凝土短肢剪力墙-连梁节点试件和1个高强混凝土短肢剪力墙-连梁节点试件的低周反复荷载试验,主要研究配钢形式、轴压比和连梁结构类型对节点的滞回特性、变形能力及耗能能力等性能的影响。结果表明:型钢高强混凝土短肢剪力墙-连梁节点的滞回曲线饱满,承载力、刚度以及抗震性能较高强混凝土短肢剪力墙节点均有所改善,所有试件的延性均小于3,极限层间位移角均小于1/100,等效黏滞阻尼系数在0.17～0.24之间,表现出其延性和抗倒塌能力较差,耗能能力较好。     

钢纤维高强混凝土框架边节点梁的曲率延性

进行了9个钢纤维高强混凝土框架边节点的抗震试验.通过测试钢纤维高强混凝土框架边节点梁端的荷载-变形滞回曲线和梁相关截面的横向变形,研究了钢纤维体积率、掺加范围和轴压比等因素对高强混凝土框架边节点梁截面曲率延性和滞回曲线的影响.结果表明,钢纤维能改善高强混凝土框架边节点梁截面延性,显著提高高强混凝土框架节点的抗震延性和耗能能力,对解决节点箍筋密集、改善施工条件具有明显效果.     

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。     

分级屈服型金属阻尼器减震性能分析

本文提出一种由两个不同尺寸的环形金属阻尼器套在一起形成的新型分级屈服型金属阻尼器,阐述了其构造形式和耗能机理,提出其三折线骨架模型并采用三折线随动强化模型模拟分级屈服型金属阻尼器的滞回性能,与试验结果进行了对比分析。利用SAP2000有限元分析程序,分别对纯混凝土框架结构和装有分级屈服型金属阻尼器的混凝土框架结构进行小震、中震和大震下的弹塑性动力时程分析。研究结果表明,分级屈服型金属阻尼器的滞回环饱满,三折线随动强化模型可以较好地模拟阻尼器的滞回特性,其预测结果与试验结果吻合较好。装有分级屈服型金属阻尼器的混凝土框架结构在不同水准的地震作用下均具有较好的抗震性能,结构的地震位移响应明显减小。小震下阻尼器内环开始屈服耗能,外环保持弹性,为结构提供附加阻尼和附加刚度。中震下阻尼器外环开始屈服,和内环一起耗能,实现了内外环分级屈服耗能。大震下阻尼器能有效地控制结构的位移响应,提高结构的整体抗震性能。     

公路简支梁桥的地震能量响应分析

利用有限元软件SAP2000建立了某公路简支梁桥的有限元模型,以7条典型强震记录为输入,研究了公路简支梁桥的地震能量响应及其分配规律。结果表明:①地基柔性效应对公路简支梁桥的地震能量响应及其分配规律的影响较小;②当场地土质变软时,地震总输入能、结构阻尼耗能和结构阻尼耗能比均呈递增趋势,而结构滞回耗能和结构滞回耗能比则不断减小,即地基土体作为桥梁动力系统的一部分,增大了系统阻尼,并分担了部分非弹性变形;③随着PGA增大,输入结构的地震能量也增加,导致塑性铰的非弹性变形增加,即结构滞回耗能和结构阻尼耗能增大。     

斜拉桥纵向设置粘滞阻尼器参数分析

采用Maxwell阻尼模型模拟了粘滞阻尼器的滞回耗能特性。通过对设置粘滞阻尼器斜拉桥纵向非线性地震反应的分析，讨论了粘滞阻尼器各参数对结构地震响应的影响，并通过计算证实了粘滞阻尼器具有良好的消能减振效果。     

带缝空心RC剪力墙结构变形与耗能性能研究

为了研究带缝空心钢筋混凝土剪力墙结构的抗震性能,本文进行了六层1／3．0比例模型房屋的拟动力及拟静力试验,分析了带缝空心钢筋混凝土剪力墙结构在地震作用下的变形与耗能性能,探讨了结构在地震作用下的破坏机理、滞回特性及其薄弱环节或部位。试验结果表明：该结构模型延性的弯剪破坏形态与普通钢筋混凝土剪力墙结构不同;竖缝的设置增加了结构在弹塑性阶段的变形及耗能能力,结构具有较强的变形及耗能能力。作为一种抗震性能良好的新型的结构形式,带缝空心钢筋混凝土剪力墙结构具有一定的工程推广应用前景。     

内藏X形软钢板铅复合耗能器的力学性能及减震分析

在内藏X形软钢板铅复合耗能器和软钢耗能器低周反复荷载试验研究基础上,进行了理论分析,理论计算滞回曲线与实测滞回曲线吻合较好。建议了恢复力模型。将内藏X形软钢板铅复合耗能器应用到了悬挂减震结构中,进行了地震反应时程计算分析,计算结果表明,装有内藏X形软钢板铅复合耗能器的结构具有良好的减震性能。     

双层打包带加固窗间墙抗震性能试验研究

地震时砌体结构窗间墙易发生破坏,为了提高其抗震性能,对高宽比为1的2组共4片墙体,其中:2片为双层打包带加固墙体,2片为原墙,进行了拟静力试验,研究墙体的破坏形态、水平承载力、滞回曲线和耗能等抗震性能。试验发现原墙发生剪切破坏,加固后墙体发生摇摆破坏,加固改变了墙体破坏模式,加固后墙体滞回曲线饱满但有捏笼,破坏荷载、延性和耗能能力都有提高,破坏时未发生剥离,表明双层打包带加固法有效地提高了窗间墙体抗震性能,对承受较大竖向应力墙体效果更好,建议加固时要加强加固层与窗下和窗上墙体的连接。     

半刚性连接钢框架抗震性能的模型试验研究

通过两榀1／2比例的一跨两层半刚性连接钢框架模型的低周反复荷载试验,研究了框架模型的破坏机制、、出饺顺序、滞回特性、耗能能力等抗震性能。从而得出结论：具有腹板双角钢的顶底角钢连接的钢框架由于节点连接刚度较小,因此框架在侧向力作用下变形较大,但同时此连接也改善了梁柱的内力分布,提高了框架的耗能能力,增加了结构抗震性能。     

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。     

Non-linear seismic behavior of structures with limited hysteretic energy dissipation capacity

This paper investigates the non-linear seismic behavior of structures such as slender unreinforced masonry shear walls or precast post-tensioned reinforced concrete elements, which have little hysteretic energy dissipation capacity. Even if this type of seismic response may be associated with significant deformation capacity, it is usually not considered as an efficient mechanism to withstand strong earthquakes. The objective of the investigations is to propose values of strength reduction factors for seismic analysis of such structures. The first part of the study is focused on non-linear single-degree-of-freedom (SDOF) systems. A parametric study is performed by computing the displacement ductility demand of non-linear SDOF systems for a set of 164 recorded ground motions selected from the European Strong Motion Database. The parameters investigated are the natural frequency, the strength reduction factor, the post-yield stiffness ratio, the hysteretic energy dissipation capacity and the hysteretic behavior model (four different hysteretic models: bilinear self-centring, with limited or without energy dissipation capacity, modified Takeda and Elastoplastic). Results confirm that the natural frequency has little influence on the displacement ductility demand if it is below a frequency limit and vice versa. The frequency limit is found to be around 2 Hz for all hysteretic models. Moreover, they show that the other parameters, especially the hysteretic behavior model, have little influence on the displacement ductility demand. New relationships between the displacement ductility demand and the strength reduction factor for structures having little hysteretic energy dissipation capacity are proposed. These relationships are an improvement of the equal displacement rule for the considered hysteretic models. In the second part of the investigation, the parametric study is extended to multi-degree-of-freedom (MDOF) systems. The investigation shows that the results obtained for SDOF systems are also valid for MDOF systems. However, the SDOF system overestimates the displacement ductility demand in comparison to the corresponding MDOF system by approximately 15%.