强震下钢筋混凝土框架和砖混结构的动力响应分析——以云南漾濞6.4级地震为例

以2021年5月21日云南漾濞6.4级地震所获取的漾濞台强震动记录作为输入,对不同高度(低层、多层和高层)钢筋混凝土框架结构以及一低层砖混结构进行动力时程分析,探讨不同高度钢筋混凝土框架结构动力响应特点,对比砖混结构与低层框架结构地震响应的不同,并对结构进行性能评定.主要分析结果表明,所有结构的楼层加速度响应中,竖向加速度放大效应显著,尤其是低层框架;框架结构Y方向楼层傅里叶幅值谱峰值主要在1~2.5 Hz频率范围;多层框架的层间位移角响应更大;所有框架结构以及设防的砖混结构层间位移角均未超过中等破坏限值;与低层框架结构相比,基本周期更短的砖混结构水平向楼层加速度放大效应更为显著;设防的砖混结构具有良好的抗震性能.分析结果可为灾区震害评估和震后修复提供指导,同时为建筑结构抗震设计提供一定参考.     

黏滞阻尼器用于层间位移角超限的既有建筑的优化研究

在水平地震作用下,结构产生较大的层间变形或者结构底部地震剪力较大导致了很多建筑发生破坏.对于既有建筑,可采用安装黏滞阻尼器的加固方法减小其层间位移角,而结构层间位移角和基底剪力等均受阻尼器的位置与参数影响.因此,阻尼器的位置及参数优化的研究有重要意义.对于层间位移角超过现行规范限值的既有建筑结构,文中综合考虑结构变形与...     

钢筋混凝土结构基于地震损伤性能的设计

本文结合我国地震设防水准,在国内外有关地震损在量研究结果的基础上,提出钢筋混凝土结构地震损伤的“三水准”性能目标;其次,对于剪切型钢筋混凝土结构,提出了结构层间柱－压弯构件三线性恢复力模型参数确定和地震损伤计算方法;第三,提出了地震损伤直接验算和将地震损伤验算归结为变形验算的钢筋混凝土结构地震损伤性能设计方法;最后,通过设计例题说明了本文方法应用的可行性。     

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。     

钢筋混凝土耗能支撑框架结构的震害预测

首先介绍了一种新的震害预测方法——基于模糊概率的震害预测模型。在分析了钢筋混凝土框架结构抗震性能以及摩擦耗能支撑框架结构在地震作用下力学性能的基础上，提出用结构层间屈服强度系数、层间剪切位移角和地震损伤指数这三个指标作为其主要震害影响评价因子。同时，利用所提出的预测方法，建立了钢筋混凝土耗能支撑框架结构房屋的震害预测模型。     

钢筋混凝土框架结构层间位移角与构件变形关系研究

层间位移角已作为检验建筑结构抗震性能的主要指标之一而被广泛应用。为实现该指标在钢筋混凝土框架结构基于位移的抗震设计中的应用,研究了层间位移角与构件变形之间的关系。首先,采用对部分子结构的弹性理论分析得到了弹性阶段梁变形对层间位移角贡献比例的计算公式。接着,采用对15层钢筋混凝土框架整体结构的非线性地震反应计算结果的统计分析得到了在塑性阶段梁变形对层间位移角的贡献比例回归计算公式。所建立的计算公式反映了梁与柱的相对刚度和强度比例、层闽塑性变形程度的影响。最后,应用该方法进行了一算例分析,计算结果和试验结果比较一致。利用本文提出的计算方法可以方便地把对框架结构的层间位移需求转变为对梁、柱构件的变形要求。     

强震下框架-剪力墙结构损伤破坏量化指标研究

为了探究能够全面评估钢筋混凝土结构抗震性能的量化指标,借助有限元软件ABAQUS对一拟建的10层框架-剪力墙结构进行了大量的非线性动力时程数值计算,对比分析了不同地震作用下最大层间位移角与滞回耗能的分布情况,从结构滞回耗能的角度揭示了破坏机制,得到主要结论如下:结构层间位移角最大的位置不一定是损伤破坏最严重或者薄弱的部位,以层间位移角作为整体结构抗震性能的判别指标离散性较大,计算结果易受所选地震波的方法及数量影响;结构滞回耗能沿楼层的分布受地震波选取方法和数量的随机性影响较小,结构底层耗能对结构整体耗能贡献最大,约占结构总耗能的60%,其余各楼层滞回耗能约占结构总滞回耗能的1%~8%;梁和柱滞回耗能主要集中于结构底部1层,总的框架梁滞回耗能仅占结构总滞回耗能的18%~22%,绝大部分地震输入能由框架柱吸收,总的框架柱滞回耗能占结构总滞回耗能的80%左右,该计算结果与实际震害中结构主要形成"柱铰"破坏机制的现象较为一致。     

基于地震观测数据的结构损伤水平表征参数研究

为了能在震后更好地利用测得的结构动力响应参数快速对结构损伤程度进行评估,文中挑选了最大层间位移角、自振频率相对改变量和顶层加速度放大系数3个参数,分析结构损伤指数与3个参数之间的相关性,并且提出了一种组合结构体系参数.结果表明,结构损伤指数与最大层间位移角的相关性为高度相关,与自振频率相对改变量和顶层加速度放大系数的相...     

含自复位伸臂桁架的超高层结构地震响应研究

为了研究自复位防屈曲支撑（SCBRB）对超高层结构震时最大变形和震后残余变形的协同控制效果,本研究选取一栋75层、高度为344.85 m、伸臂桁架腹杆为防屈曲支撑（BRB）的超高层建筑作为原型结构,以此为基础设计了伸臂桁架的腹杆为SCBRB的案例结构。建立了2个超高层案例结构的弹塑性分析模型,并开展了非线性时程分析,对比了结构关键地震响应,验证了SCBRB对超高层结构震时最大变形和震后残余变形控制效果。结果表明：将框架-核心筒-伸臂桁架抗侧力体系的超高层结构的伸臂桁架中的BRB腹杆替换为设计参数合理的SCBRB腹杆,结构最大层间位移角可满足规范要求。采用2种腹杆的结构层间位移角分布模式一致,且SCBRB腹杆的最大层间位移角控制效果略优于BRB腹杆。相比于BRB腹杆,SCBRB腹杆在地震作用下残余变形更小,具有更好的自复位能力。SCBRB腹杆可有效提升框架-核心筒-伸臂桁架混合抗侧力体系的超高层结构的自复位能力,控制结构震后残余变形。基于SCBRB可实现超高层结构震时最大变形和震后残余变形的协同控制,本研究的相关成果可为超高层建筑的设计和相关研究提供参考。     

基于振动台实验的结构损伤识别研究

选择美国加州大学圣地亚哥分校7层钢筋混凝土剪力墙足尺结构振动台实验,开展结构损伤识别研究,实验采用白噪声、环境振动和不同强度的地震动交替激发,记录地震动激发实验前后的结构反应。基于该记录计算和对比自振频率和振型曲率的变化、剪切波走时及其变化和结构层间位移角,分析发现一层和二层振型曲率较大,走时较长,走时变化也较大,现场检查发现一层和二层的破坏也较为严重,这些参数可用于识别结构损伤程度和定位损伤位置,而自振频率和层间位移角变化仅可反映出结构损伤程度,难以揭示结构损伤位置。     

汶川地区震后钢筋混凝土框架结构的地震易损性研究

以汶川地震为研究背景,针对震后典型钢筋混凝土框架结构进行地震易损性研究。基于Cornell理论框架结合汶川地质资料,拟合出考虑场地特点的地震危险性模型,同时定义损伤水平状态及限值指标,以概率解析易损性研究方法为基础,运用考虑地震动参数的解析易损性评估方法绘制汶川地区钢筋混凝土框架建筑的地震易损性曲线。研究结果表明:考虑地震动参数的概率解析易损性研究方法是一种有效的地震易损性评估方法;以PGA作为地震强度输入指标的结构反应,随自振周期的增大体系最大响应的相关性降低,结构各个损伤状态的失效概率均随之增大。     

基于能量原理的钢筋混凝土简体结构抗震性能研究

本文通过能量法研究了钢筋混凝土简体结构的抗震性能。文中采用振型分解法按等效单自由度体系求解简体结构的滞回输入能;用pushover法分析了滞回耗能在结构层间的分布规律及结构自身的耗能能力;根据楼层滞回耗能与弹塑性层间位移的关系求出了薄弱层的弹塑性位移。对一高层钢筋混凝土框架-简体结构在7度罕遇地震下的抗震性能进行了评估,通过与非线性动力时程分析的对比,证明了方法的可行性。     

基于能量原理的钢筋混凝土筒体结构抗震性能研究

本文通过能量法研究了钢筋混凝土筒体结构的抗震性能。文中采用振型分解法按等效单自由度体系求解筒体结构的滞回输入能;用pushover法分析了滞回耗能在结构层间的分布规律及结构自身的耗能能力;根据楼层滞回耗能与弹塑性层间位移的关系求出了薄弱层的弹塑性位移。对一高层钢筋混凝土框架-筒体结构在7度罕遇地震下的抗震性能进行了评估,通过与非线性动力时程分析的对比,证明了方法的可行性。     

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。     

基于抗震承载力和改进能力谱法的钢筋混凝土结构耐久性设计

钢筋混凝土结构是一种广泛使用的结构形式,其耐久性设计是一个十分迫切需要解决的问题。在一般大气环境下,混凝土碳化和钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构耐久性的重要影响因素,在其作用下结构的抗震承载力发生变化,因此可将结构抗震承载力因素引入结构的耐久性设计中。采用改进能力谱法,以罕遇地震下薄弱层的弹塑性层间位移作为结构承载力指标,研究了一般大气环境下钢筋锈蚀因素对钢筋混凝土结构抗震耐久性的影响,提出了基于抗震承载力和改进的能力谱法的钢筋混凝土结构耐久性设计方法。通过一个五层钢筋混凝土结构的算例说明了验算结构抗震性能耐久行的必要性。     

钢筋混凝土建筑结构的抗地震破坏倒塌能力评估研究

在地震作用下钢筋混凝土建筑结构出现破坏倒塌为地震灾害中的关键,有效评估建筑结构抗地震破坏倒塌能力是建筑结构设计的前提,也是当前建筑结构提高抗震性能与加固的依据。提出变形指标极值、失效判断标准以及钢筋混凝土建筑结构倒塌极限状态判断标准,据此获取倒塌储备系数、倒塌易损性、结构整体超强系数、结构整体延性系数等评估标准。采用Pushover分析法选择相应地震波。依据梁柱线刚比对建筑结构抗倒塌能力的影响,以及柱端弯矩增加系数对建筑结构抗地震破坏倒塌能力的影响,对建筑结构易损性进行分析。结果表明:等跨建筑结构抗地震破坏倒塌能力更强;建筑结构底层是薄弱层,COF值越高,结构越容易倒塌。     

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。     

Seismic response estimation method for earthquake‐damaged RC buildings

This study proposes a procedure for identifying spectral response curves for earthquake‐damaged areas in developing countries without seismic records. An earthquake‐damaged reinforced concrete building located in Padang, Indonesia was selected to illustrate the identification of the maximum seismic response during the 2009 West Sumatra earthquake. This paper summarizes the damage incurred by the building; the majority of the damage was observed in the third story in the span direction. The damage was quantitatively evaluated using the damage index R according to the Japanese guidelines for post‐earthquake damage evaluation. The damage index was also applied to the proposed spectral response identification method. The seismic performance of the building was evaluated by a nonlinear static analysis. The analytical results reproduced a drift concentration in the third story. The R‐index decreased with an increase in the story drift, which provided an estimation of the maximum response of the building during the earthquake. The estimation was verified via an earthquake response analysis of the building using ground acceleration data, which were simulated based on acceleration records of engineering bedrock that considered site amplification. The maximum response estimated by the R‐index was consistent with the maximum response obtained from the earthquake response analysis. Therefore, the proposed method enables the construction of spectral response curves by integrating the identification results for the maximum responses in a number of earthquake‐damaged buildings despite a lack of seismic records. Copyright © 2016 The Authors. Earthquake Engineering & Structural Dynamics published by John Wiley & Sons Ltd.     

汶川8.0级地震房屋建筑震害特征

尽管在汶川大地震中大量房屋建筑遭受了严重破坏,然而,不同类型的房屋建筑所表现出的反应特征各不相同。本文在地震灾区震害现场调查所收集的大量资料的基础上,着重对几类主要房屋建筑,如砖木房屋、多层砌体房屋、钢筋混凝土房屋等在强烈地震作用下的地震反应及震害进行了总结和分析,以期从中得到一些有益的认识,为灾区恢复重建提供科学依据。