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。     

基于OpenSees的强震下混凝土结构梁-梁碰撞行为数值实现

绝大多数针对极端作用下的结构连续倒塌分析,在分析过程中不能实时地根据构件的损伤状态对分析模型进行修改,也不能考虑连续倒塌过程中的各种碰撞问题。连续倒塌过程中发生的碰撞对结构响应预测有重大影响。本文依据钢筋混凝土框架结构发生梁-梁碰撞的机理,基于OpenSees平台建模,结合Matlab的混合编程计算碰撞力,通过添加碰撞时程力并对结构进行模型更新,合理地实现钢筋混凝土框架结构在强震作用下的连续倒塌过程中发生梁-梁碰撞的具体过程。将得到的结果和传统时程分析法的结果进行的对比表明,结合Matlab和OpenSees命令可以实时地计算碰撞力序列和对结构进行更新,梁-梁碰撞和构件的逐步失效使结构的水平位移和转角有一定的增大,竖向位移有一定减小。     

钢筋混凝土构件率相关恢复力模型研究

通过钢筋混凝土构件的动态试验,研究不同加载速率下的钢筋混凝土梁柱力学特性。考虑屈服强度、极限强度和刚度的动力效应,引入损伤因子,并考虑混凝土损伤对卸载刚度的影响,建立了钢筋混凝土构件率相关的三折线恢复力模型。利用有限元分析软件模拟钢筋混凝土构件的动态试验,对比模拟结果与试验结果得出：考虑应变率效应和混凝土损伤对卸载刚度的影响,能够更好地反映构件的动力特性。对一平面框架结构模型进行不同加载速率下的动态分析,研究加载速率对结构动力反应的影响,结果表明,随着加载速率的增大,结构模型各构件的强度和刚度增大,结构模型整体抗侧移刚度增强,水平位移减小。     

OPENSEES中纤维模型的研究

详细介绍了OPENSEES[2]和CANNY[1]中各种纤维模型的计算原理，并用OPENSEES中的纤维模型分别模拟了一个钢筋混凝土柱试件和一个钢筋混凝土剪力墙试验模型。通过计算结果与试验结果的对比，显示此模型能够比较准确地模拟钢筋混凝土柱构件和钢筋混凝土剪力墙构件在大变形下的非线性反应。     

基于分灾模式的钢筋混凝土梁抗弯加固性能评估方法

针对当前钢筋混凝土梁抗弯加固性能评估法未考虑不同建筑结构的抗灾差异,所求得的各项承载力参数不够客观,从而造成评估结果与实际检测结果差异大,评估精度低的问题,提出基于分灾模式的钢筋混凝土梁抗弯加固性能评估方法。计算梁底初始拉应变、梁正截面极限抗弯承载力和钢筋混凝土梁正截面荷载挠度,然后设计分灾模式的钢筋混凝土梁抗弯加固,通过分析载荷与压应变、载荷与挠度以及剪力与位移变化,得到钢筋混凝土梁抗弯加固后各项承载力参数,输入各项梁承载力参数到ANSYS通用程序,利用该程序结合钢筋混凝土梁抗弯加固性能进行评估。通过进行仿真实验,结果表明加入分灾元件的钢筋混凝土梁抗弯加固性能有明显提高。将本文方法评估结果与实验实际评估结果对比可知,提出的评估方法与实际检测结果基本一致,评估精度准确性较高。     

钢筋混凝土梁抗震性能指标分析

采用软件ABAQUS对钢筋混凝土梁进行有限元模拟,即可获取梁的荷载-位移骨架曲线。将试验结果和模拟结果进行对比,结果表明,有限元可以较准确地模拟试验情况。然后同样采用软件ABAQUS来模拟146根梁,并获取该批梁的弯矩-转角骨架曲线。将曲线按照不同因素进行分类,并由这些曲线得出梁的性能参数:塑性转角限值。塑性转角限值能为梁的性能评估提供定量的参考指标。     

碳纤维加固T梁的非线性全过程分析

利用碳纤维加固混凝土构件提高承载能力及延长寿命是目前比较流行的方法。为了对碳纤维加固的公路常见钢筋混凝土T梁进行受力全过程分析,按理想界限破坏条件计算了碳纤维加固用量;采用有限元分析软件ANSYS对碳纤维加固钢筋混凝土T梁按卸载和不卸载两种情况进行了建模、计算和分析。重点考虑了不同配筋率、不同粘贴碳纤维层数的影响,并与试验结果进行比较。分析结果表明有限元非线性分析方法可以较好的预测碳纤维加固混凝土梁的抗弯受力性能,碳纤维的加固是可以延缓梁的破坏的,有利于提高梁的极限承载力,碳纤维加固的面积与层数对提高梁的刚度的贡献是明显的。     

基于构件破坏概率的地铁车站震害预测方法研究

<正>本文对地铁车站结构从构件的破坏过程、破坏准则以及破坏等级入手,对给定地震动条件下地铁车站结构震害预测的概率方法进行了研究。首先通过对钢筋混凝土构件的统计分析与数值模拟,基于构件层面并依据试验结果分析了保护层混凝土外缘被压碎及极限破坏状态对应曲率的试验推定值与理论计算值比值的分布情况,依此提出了构件破坏概率的计算方     

基于修正Park-Ang模型的PC框架结构损伤模型研究

为研究Park-Ang模型在预应力混凝土结构构件中的适用性,针对预应力混凝土构件,依据等效荷载法原理将构所受到的有效预压力作为轴向压力,并以此来计算预应力构件的轴压比;考虑有、无粘结预应力筋两种情况,基于预应力混凝土梁和普通钢筋混凝土梁的拟静力试验,利用1st Opt软件对Park-Ang模型参数β进行非线性拟合;最后,根据有、无粘结预应力混凝土框架结构的拟静力试验,利用本文修正的有、无粘结预应力混凝土构件的Park-Ang模型参数β计算其损伤,将计算结果与试验结果对比吻合良好,验证其适用性。     

钢筋混凝土柱考虑损伤累积的反复荷载-位移关系分析

为能在反复荷载作用下钢筋混凝土柱的荷载-位移关系分析中考虑柱低周疲劳性能,提出了一损伤模型,对柱中纵向受力钢筋和混凝土的损伤状态作评估与记录。将这一记录材料性能信息的损伤指标带入材料各自的恢复力模型以考虑产生损伤后材料的强度和刚度退化。基于多弹簧模型对不同变幅加载路径下及等幅低周疲劳加载下钢筋混凝土柱的空间反应进行了数值计算模拟。与已有试验结果比较表明,所提材料层次上的损伤累积模型以及考虑损伤累积效应的柱构件空间荷载-位移关系分析方法具有一定的精度,为钢筋混凝土柱的抗震性能分析提供了一个辅助工具。     

湿式外包钢加固钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

规范中提到的湿式外包钢加固灌浆方法中，只有环氧树脂化学灌浆方法一种。本试验是根据韩城电厂所要加固的厂房来考虑的。主要研究两种类型的柱：长柱(剪跨比为4)和短柱(剪跨比为2)。每类柱试验五种加固灌浆情况，分析各试件的破坏特征，比较各种加固方案的效果，为电厂加固推荐最佳方法。研究了钢筋混凝土柱湿式外包钢加固构件在低周往复荷载作用下荷载位移滞回曲线，复合灌浆料加固这一新技术具有施工速度快、加固质量好及显著的经济效益等优点。试验结果表明可为钢筋混凝土抗震规范提供重要依据。     

钢筋混凝土框架中震可修标准及简化抗震设计方法

本文对国际上主要建筑抗震设计规范中钢筋混凝土框架可修水准的层间位移角限值进行了比较,讨论了国内的一些相关研究结果,结合中国抗震规范确定钢筋混凝土框架中震可修层间位移角限值和屋顶侧移率限值分别为1/150和1/200。采用安全系数的抗震设计表达、论述了对应于结构层间位移角基于承载力的简化抗震设计方法。最后用实例按反应谱分析和弹性时程分析验证了钢筋混凝土框架中震可修层间位移角限值的有效控制作用,初步确定了简化抗震设计方法中梁柱构件的抗震安全系数并分析了提高目前结构抗震安全度的措施。     

地震作用后钢筋混凝土框架结构恢复性模拟研究

钢筋混凝土框架结构在地震冲击后,其刚体退化特性复杂,存在模拟时结果失真明显的问题。为此,在考虑刚度退化规律的基础上进行分析模拟,研究地震冲击下钢筋混凝土框架结构的恢复性。提取地震作用下钢筋混凝土框架结构滞回曲线,通过有限元分析获取不同的特征点,形成恢复力模型的骨架曲线;依据恢复力模型骨架曲线和刚度退化规律,构建滞回曲线,模拟地震作用后钢筋混凝土框架结构恢复过程。在模拟的钢筋混凝土框架结构恢复实验中,层间位移结果低于5 mm、层间绝对加速度和柱底抬升结果的误差均低于0.1 mm;模拟得到结构的弯矩缝隙都能够实现闭合,钢筋混凝土结构未出现屈服现象,说明模拟的结果较好。     

Cyclic behaviour of interior beam–column joints reinforced with plain bars

The seismic damages commonly observed on beam–column joints of old reinforced concrete structures, built with plain bars and without proper detailing, justifies the need to further study the behaviour of this type of structures. The response of these structures when loaded cyclically, as occurs during the earthquakes, is partially controlled by the bond properties between the reinforcing bars and the surrounding concrete. This paper presents the results of an experimental campaign of unidirectional cyclic tests carried out on six full‐scale beam–column joints built with plain bars. These joint specimens are representative of existing reinforced concrete structures, that is, built without adequate reinforcement detailing for seismic demands. For comparison, an additional specimen is built with deformed bars and tested. The seven specimens are designed and detailed to allow the investigation of the influence of bond properties, lapping of the longitudinal bars in columns and beams, bent‐up bars in the beams, slab contribution and concrete strength. The lateral force–drift relationships, global dissipated energy evolution, contribution of the joint, beams and columns to the global dissipated energy, ductility, equivalent damping, final damage observed, homogenized reinforced concrete damage index, displacement components, curvature evolutions and Eurocode requirements are presented and discussed. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

近断层地震动下摇摆-自复位桥墩连续梁地震反应

为讨论近断层地震动下摇摆-自复位(Rocking Self-Centering, RSC)桥墩连续梁的地震反应及其抗震优缺点。基于OpenSees有限元分析平台讨论了RSC桥墩三维建模方法,通过对6个试验构件的模拟,比较模拟与试验桥墩滞回曲线、预应力筋最大应力等指标,验证了模型准确性。建立设置RSC桥墩和普通钢筋混凝土(Reinforced Concrete, RC)桥墩的上部结构相同的两座连续梁桥,输入3组含有强速度脉冲的近断层地震波进行非线性动力时程分析,对比其抗震性能。结果表明：在0.4 g近断层地震动下,RSC桥墩与普通RC桥墩相比,RSC桥墩的最大位移角为普通RC桥墩的78.1%～97.6%,墩底曲率延性系数仅为普通RC桥墩的24.0%～34.0%,减小了桥墩的最大变形,也减轻了桥墩地震损伤,不利的一点是使用RSC桥墩会导致支座位移增大。RSC桥墩震后的残余位移较小,且预应力筋处于弹性受力阶段,为实现震后桥梁功能的快速恢复提供了条件。     

Analysis and seismic tests of composite shear walls with CFST columns and steel plate deep beams

A composite shear wall concept based on concrete filled steel tube （CFST） columns and steel plate （SP） deep beams is proposed and examined in this study. The new wall is composed of three different energy dissipation elements： CFST columns; SP deep beams; and reinforced concrete （RC） strips. The RC strips are intended to allow the core structural elements - the CFST columns and SP deep beams - to work as a single structure to consume energy. Six specimens of different configurations were tested under cyclic loading. The resulting data are analyzed herein. In addition, numerical simulations of the stress and damage processes for each specimen were carried out, and simulations were completed for a range of location and span-height ratio variations for the SP beams. The simulations show good agreement with the test results. The core structure exhibits a ductile yielding mechanism characteristic of strong column-weak beam structures, hysteretic curves are plump and the composite shear wall exhibits several seismic defense lines. The deformation of the shear wall specimens with encased CFST column and SP deep beam design appears to be closer to that of entire shear walls. Establishing optimal design parameters for the configuration of SP deep beams is pivotal to the best seismic behavior of the wall. The new composite shear wall is therefore suitable for use in the seismic design of building structures.     

计算模型对框架结构梁柱内力影响研究

结构抗震设计的基本原则之一是保证"强柱弱梁",但汶川地震等大量实际震害表明这一抗震设计目标并未能很好地实现。针对此问题,已开展大量研究,探讨了楼板、填充墙以及梁、柱、板配筋等因素对形成"强梁弱柱"的影响。本文则从计算模型方面,即结构分析中广泛采用的模型、精细有限元模型和楼板与梁分别考虑的模型,对梁柱内力影响进行了对比研究。结果表明,计算模型对梁、柱弯矩比有较大影响,是形成"强梁弱柱"的重要影响因素。     

基于IDA的套箍加固拱上立柱抗震性能评估

以德阳金花大桥为工程实例,结合拱上立柱的实际震害,利用地震作用下的非线性计算模型,建立基于IDA的钢筋混凝土套箍加固拱上立柱抗震性能评估分析方法。通过分析表明,剪跨比对拱上立柱的抗震性能影响显著,高剪跨比立柱抗震性能相对较差,在地震作用下拱上立柱为易损构件;套箍加固拱上立柱的抗震性能提高明显,易损性显著降低,延性亦有一定程度改善。分析结果与震害调查具有一致性,可为拱上立柱抗震评估提供参考。     

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。     

考虑轴向变形、双轴弯曲耦合效应的钢筋混凝土柱的弹塑性分析

在实际地震作用下，高层，特别是高宽比较大的高层结构中，由于倾覆力矩的作用、柱子、特别是外边柱所受轴力的变化将不可忽略。轴向变形与双轴弯曲的耦合作用，将是柱子塑性变形的显著特征。基于材料本构关系的“纤维模型”，能较精确地反映轴向变形，双轴弯曲三者之间的耦合作用。一组钢筋混凝土柱子双轴压弯的计算结果与试验结果的比较，证明了“纤维模型”的有效性和精确性。