抗震规范应用强度折减系数的现状及分析

世界上大多数的抗震规范都采用了基于强度的设计方法,强度折减系数是基于强度的抗震设计中确定设计地震力的关键因素,提高强度折减系数的可靠性已经被认为是提高现有抗震规范可靠性的有效途径。本文主要介绍了抗震研究处于世界先进水平的美国(UBC97)、欧洲(EC8)、日本、墨西哥、加拿大、中国等国家抗震规范中强度折减系数取值的有关规定,然后给出了各国学者关于规范规定的强度折减系数的一些重要讨论和分析,最后指出了世界各国应用强度折减系数过程中存在的不足,指出了需进一步研究的问题。     

基于性能抗震设计中的等效线性模型研究

对6种等效线性化方法等效模型进行分析和总结,研究等效线性化方法应用于桥梁结构基于位移抗震设计的可行性及计算过程.以箍筋体积配箍率和桥梁结构承载能力为评价因素,对钢筋混凝土桥梁墩柱采用不同等效线性化方法进行基于位移的抗震设计,研究了等效线性化方法及阻尼调整系数对抗震设计结果的影响.研究表明,各种等效线性化方法应用于基于位移的抗震设计其计算结果存在较大差异,等效阻尼比对基于位移的抗震设计结果影响显著,不同的阻尼调整系数得到的计算结果也不同.在所研究的6种等效线性化方法中,Kowalsky方法、Iwan方法和欧进萍方法计算误差较小,随着位移延性系数的增大,Kowalsky方法的计算误差减小.应用Eurocode8规范提供的阻尼调整系数计算得到的结果与真实值较为接近.建议采用Eurocode8规范提供的阻尼调整系数和Kowalsky方法进行基于位移的抗震设计.     

轻钢增层结构的实用抗震设计方法

轻钢增层结构属于复合结构，我国建筑抗震规范尚未对复合结构的抗震设计方法作出具体规定，传统的抗震设计方法偏于不安全。本文提出了轻钢增层结构的实模态强振型解耦法，并对现行规范的地震影响系数提出了修订意见。     

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。     

剪切型结构的抗震强度折减系数研究

为了研究剪切型结构抗震强度需求的变化规律,本文基于单自由度体系的非线性时程分析,研究了不同场地条件下延性折减系数与位移延性系数和结构自振周期的关系;采用修正等效单自由度体系位移延性折减系数的方法,研究了剪切型多自由度体系的延性折减系数;以基于中国建筑抗震规范设计的代表不同抗震能力要求的RC框架结构为分析对象,通过静力弹塑性分析,研究了RC框架结构的体系超强能力。分析结果表明场地类别、位移延性水准和结构振动周期对单自由度体系的延性折减系数有显著的影响;多自由度体系的抗震延性折减系数明显比其相应的等效单自由度体系的抗震延性折减系数小;RC框架结构的超强系数一般随结构楼层数的增加而减小,随抗震设防烈度的增大而减小,内框架的超强系数比边框架的超强系数大。     

土与结构相互作用效应的中外抗震规范对比

为优化我国抗震设计规范基于土与结构相互作用效应的抗震设计方法,对中国大陆、台湾及美国和欧洲抗震设计规范中有关SSI条文进行了介绍,从规范条文应用范围、地震作用折减方法、修正参数、折减系数沿结构高度变化、侧向水平位移、基底剪力折减量等方面进行对比分析,总结出了我国大陆抗震设计规范考虑SSI效应与其他规范的不同及不足之处,明确了我国大陆抗震设计规范考虑SSI效应条文方面进一步修改的方向和相应的研究内容,对我国抗震设计规范关于SSI条文提出相应的修改建议。     

中美欧水平地震作用的比较

分析了中美欧抗震设计中的水平地震作用问题。首先,比较了中美欧抗震规范中建筑物重要性、强度折减系数的差异,介绍了中国规范的底部剪力法、美国规范的等效侧向荷载法以及欧洲规范的侧向荷载法。然后对一多层框架结构,分别作为办公楼和医院,计算了不同设防烈度下、不同延性等级下的水平地震作用,并进行了比较分析,获得了3种规范关于水平地震作用的一些差异。     

关于改进我国抗震设计反应谱的探讨

本文回顾了地震反应分析理论发展的三个阶段,指出反应谱理论仍然是许多国家现阶段抗震设计的理论依据,我国规范也主要采用反应谱法进行抗震设计分析。进一步讨论了反应谱与抗震设计反应谱的联系和区别。把我国《建筑抗震设计规范(GB50011—2001)》中有关地震影响系数分别与ISO 3010:2001(E)和美国的建筑抗震设计规范中的地震影响系数做了对比,发现我国规范有些地方考虑得还不够全面,还需要不断地完善。提出在抗震设计中运用地震动参数代替地震烈度来进行计算能更好地反映工程实际情况。     

传统框架及楼板局部设缝框架梁端剪力增大系数分析

梁端剪力增大系数是实现结构"强剪弱弯"的关键措施之一。分析了传统框架的梁端剪力增大系数,表明现浇楼板对框架梁端抗剪承载力的影响不可忽略,抗震规范给出的梁端剪力增大系数难以实现梁"强剪弱弯"的抗震要求,由此对框架梁侧楼板局部设缝,以消除楼板对框架梁端抗弯承载力的贡献。进而分析了该楼板局部设缝框架的梁端剪力增大系数,表明当框架底部实配钢筋αAs≤1.1βAs+0.1As时,即框架梁端底部实配钢筋面积不超过该处计算配筋面积的1.1倍与支座负弯矩配筋面积的0.1倍之和时,现行抗震规范给出的梁端剪力增大系数对于楼板局部设缝的框架可以实现"强剪弱弯"的要求,从而使梁弯曲破坏先于受剪破坏。     

钢筋混凝土框架结构抗震超强系数分析

基于我国建筑抗震规范要求设计的14栋代表不同抗震特征要求的多高层规则钢筋混凝土框架，通过静力弹塑性分析详细地评估了框架结构的体系超强能力。分析中采用与抗震规范等效静力地震作用效应分布模式相同的单调递增侧向荷载，以二维平面框架为分析对象。分析结果表明地震分区对超强系数的影响较大；有填充墙框架比无填充墙框架的超强能力明显要大；内框架的超强能力比外框架的超强能力大；超强系数随框架楼层数的增加而减小。     

关于钢结构抗震存在的问题及建议

本文探讨了目前钢结构抗震设计中存在的两个主要问题:其一是钢结构的地震作用,由于多高层钢结构房屋被列入“建筑抗震设计规范”(GB50011-2001)中时没有考虑钢结构延性好和弹性阶段阻尼比较小的特点,使得钢结构地震作用偏大,用钢量偏高;其二是钢结构承载力抗震调整系数对梁和焊缝的规定与焊缝强度高于母材强度的实际情况不符,造成设计困难。本文对现行抗震规范、“建筑工程抗震性态设计通则”和美国UBC规范的地震作用进行了分析比较,提出按照耗能能力将钢结构体系分为四类,在此基础上引入结构体系调整系数,对每类结构的地震作用取值给出建议。针对梁柱刚性连接,从抗震设计原则出发,对7、8和9度区分别建议了适合采用的连接形式,并给出了小震和大震下的设计验算公式。     

中日规范中关于液化和侧向扩流场地桥梁桩基抗震设计考虑之比较

评述了我国液化场地和侧向扩流场地桥梁桩基抗震设计规范。总结了中日两国液化场地和侧向扩流场地桥梁桩基的抗震设计方法与技术细节,阐述了日本规范中液化场地和侧向扩流场地桥梁桩基抗震设计中的液化地基土反力折减系数的确定方法,以及土体液化侧向扩流对桩作用力的计算模式。指出我国规范中在液化和侧向扩流场地桩的抗震分析方法、不同土层分界处桩的抗震措施、桩的竖向承载力及桩的屈曲稳定性分析等方面存在的主要问题,据此给出了亟待改进的初步建议。这对我国桥梁工程的抗震安全性具有重要意义,可供我国工程技术人员参考借鉴。     

基于规范弹性反应谱建立需求谱的方法

阐述了通过力的折减系数R和延性系数μ建立弹塑性反应谱的原理，并由新《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）的加速度反应谱建立了弹塑性需求谱，为结合新抗震规范应用能力谱方法进行结构弹塑性分析奠定了基础。同时本文比较了不同的R-μ关系对需求谱的影响。     

考虑设计地震分组的强度折减系数的研究

强度折减系数既是基于强度的抗震设计中确定设计地震力的关键因素,又是基于性态的抗震设计理论中确定非弹性反应谱的主要依据. 本文结合我国抗震设计反应谱的形式和特点,应用823条国内外水平向地震动记录（充分利用了我国取得的强震记录）,给出了一种考虑设计地震分组和场地类别的强度折减系数模型,研究了结构周期、延性、场地类别、设计地震分组、震级、震中距等因素对强度折减系数的影响. 结果表明:场地条件对强度折减系数的影响是不可忽略的,特别是对延性较大的短周期结构更应注意场地条件的影响;设计地震分组是影响强度折减系数的一个重要因素,在应用我国规范设计反应谱构造非弹性反应谱所用的强度折减系数必须考虑设计分组的影响;震级对强度折减系数的影响较小;如不考虑近场大脉冲地震动记录的影响,震中距对强度折减系数的影响是可以忽略的.      

序列型地震作用下考虑损伤的强度折减系数

基于性态的结构抗震设计中的强度折减系数是确定结构非弹性反应谱的重要依据。本文研究主余震序列型地震作用下单自由度体系考虑损伤的强度折减系数谱。首先收集主余震实测记录并按中国抗震规范要求进行场地类别划分,对余震峰值进行调幅后进行单自由度结构弹塑性动力时程分析,研究了结构周期、延性系数、损伤指数、余震作用等因素对强度折减系数需求的影响。结果表明余震对强度折减系数的影响显著,考虑累积损伤的强度折减系数(R_D)是基于位移延性的强度折减系数(R_μ)的0.6至0.9倍。最后,经过统计平均和回归分析,建立了平均强度折减系数谱的简化公式。     

海峡两岸公路桥梁抗震设计规范比较与研究

简要回顾了海峡两岸公路桥梁抗震设计规范的沿袭和发展,并以一典型桥梁为例,从抗震设防标准、抗震设防目标、水平向反应谱等方面对两岸现行的抗震规范进行了比较研究。研究结果表明,台湾地区抗震规范在抗震设防标准和抗震设防目标方面总体高于大陆地区的抗震规范;两岸抗震规范水平向反应谱形状相似,但台湾地区抗震规范在场地条件、结构周期、地震动强度、近断层效应等因素对水平向反应谱特征的影响考虑得更为全面和细致。因而可为大陆地区桥梁抗震规范的进一步修订、完善提供参考。     

新抗震规范地震动功率谱模型参数的研究

根据我国抗震规范,建筑抗震设计规范,(GBJ11-89)将建筑场地分为4类的事实,确定了对应4类建筑场地的过滤Gauss白噪声过程功率谱密度函数(Kanai-Tajimi谱)的参数值,并导出了Kanai-Tajimi谱的谱强度与最大地面运动加速度均值,地震烈度及地震影响系数最大值的关系,这与我国新抗震规范建筑场地类别的划分相协调,便于实际应用.     

砌体结构抗震抗剪强度分析

进行了墙体抗剪强度理论和公式的研究。将主拉强度理论与剪摩强理论相结合,形成了一种新和强度理论,即拉摩强度理论。根据该理论,导出了墙体抗剪强度公式。给出了公式系数的确定方法,并确定了砖墙体的公式系数。将本文建议的砖墙体抗剪强度公式与抗震和砌体规范采用的抗剪强度公式进行了比较,比较结果表明：抗震规范公式值较小;砌体规范公式值较在,本文公式值介于两者中间。     

钢筋混凝土梁柱边节点抗震性能参数分析

通过2个钢筋混凝土梁柱边节点的低周反复荷载试验,从骨架曲线、变形能力和耗能等方面对边节点的抗震性能进行了研究,进一步应用有限元程序ABAQUS对梁柱边节点进行有限元参数分析,研究轴压比和配筋率对节点抗震性能的影响。研究结果表明:随着柱端弯矩增大系数的提高,边节点试件的破坏模式从柱端混凝土压溃破坏转变成梁端塑性铰破坏,现行规范规定柱端弯矩增大系数有效实现了"强柱弱梁"预期设计目标;若边节点试件发生梁端破坏,柱轴压比变化对钢筋混凝土节点承载力和抗震性能影响甚微;随着柱配筋率逐步提高,框架梁梁端出现了塑性铰,显著提高了节点的承载力和抗震性能。     

新抗震规范地震动力功率谱模型参数的研究

根据我国抗震规范《建筑抗震设计规范》（ＧＢＪ１１－８９）将建筑场地分为４类的事实,确定了对应４类建筑场地的过滤Ｇａｕｓｓ白噪声过程功率谱密度函数（Ｋａｎａｉ－Ｔａｊｉｍｉ谱）的参数值,并导出了Ｋａｎａｉ－Ｔａｊｉｍｉ谱的谱强度与最大地面运动加速度均值,地震烈度及地震影响系数最大值的关系。这与我国新抗震规范建设场地类别的划分相协调,便于实际应用。