钢筋混凝土框架结构地震破坏的计算机模拟方法

本文提出了对钢筋混凝土框架结构地震破坏进行计算机模拟的方法，在模拟的过程中，作者建立了破坏单元以及单元破坏准则，导出了切合实际的结构倒塌的判定方法，开发了计算机机动模型的自动生成和分析技术以及可视化模拟技术，为研究钢筋混凝土框架结构破坏过程提供了一个有效的方法。     

钢筋混凝土框架地震破坏研究概述

关于钢筋混凝土结构的破坏过程,是当前建筑抗震设计与研究中提出的新问题,本文介绍了国内外钢筋混凝土构件非线性地震反应分析和破坏过程研究的进展,和钢筋混凝土框架地震破坏评价的定量描述方法,以及钢筋混凝土框架结构地震破坏过程模拟的最新研究动态,指出地震工程研究领域中研究钢筋混凝土框架结构破坏过程有效手段。     

空间钢筋混凝土框架结构的非弹性地震反应

对两个缩比为十五分之一的三层、双跨、两开间的钢筋混凝土框架模型进行了振动台试验,一个模型模拟质量中心与刚度中心不一致的偏心结构,另一个模型模拟承受双向地面运动的结构。研究了结构的空间非弹性地震反应。计算结果表明,理论分析与实测结果有较好的吻合性。     

强震持时对钢筋混凝土结构地震累积破坏的影响

本文在计算模型中考虑了钢筋混凝土结构的低周疲劳性能,建立了一种以退化刚度比作为破坏参数的地震破坏评估模型,此模型不仅能够反映大变形破坏,而且也能反映累积损伤效应。在此基础上,文中还研究了强震持时对钢筋混凝土结构累积破坏的影响。结果表明:对于中强长持时地震,低周疲劳效应十分明显地增大了结构的破坏程度,而且强震动持时对结构的累积破坏与结构的非线性变形的低周疲劳效应关系密切。     

钢筋混凝土框架结构抗震性能试验研究

通过2榀具有同一外形尺寸及用料的钢管混凝土框架在低周往复荷载下的试验，研究了该类型结构的破坏形态、变形特点，荷载一位移滞回模型及结构耗能比，分析了钢管混凝土框架结构的受力特点及抗震性能，为工程设计提供了试验依据。     

汶川地震震中某钢筋混凝土框架结构的非线性地震反应分析

2008年5月12日,四川省汶川县发生了里氏8.0级地震,造成了巨大的人员伤亡以及工程结构震害。位于震中映秀镇的漩口中学教学综合楼是按照《建筑抗震设计规范(GB50011-2001)》进行设计的,按7度进行抗震设防。在此次地震中,该建筑破坏严重,工程震害典型。为此,本文考虑了钢筋混凝土与砌体的材料非线性性质,建立了框架填充墙结构的非线性分析模型,进行了非线性有限元时程分析,分析了结构破坏的原因,讨论了填充墙体对结构抗震性能的影响,为该类结构的抗震设计提供了一定的依据。     

断层形态与地震破坏的动态模拟

前言地震破坏的动态模拟是地震学研究的老课题 ,其本质就是研究弹性体力学的初期值和边界值。关键是它涉及了几个方面 :“如何解方程式——方法”;“如何给出作为初始条件、边界条件的摩擦定律”。根据上世纪 80年代有关摩擦定律的实验、理论研究方面的进展和 90年代通过地震波反演对震源图像的详细探明 ,由事先假设破坏的形态和运动的运动学模式的方式转向没有解析解的、破坏自发进行的方式 (即地震破坏过程非常复杂 ,很难从物理的、定量的角度对它加以解释 !)。这次 ,我们以断层附近的地震动为研究对象 ,观察它是为什么、怎么样产生破坏的…     

改进的钢筋混凝土结构双参数地震破坏模型

本文在分析现有结构地震破坏模型的基础下，提出了一种改进掇参数地震破坏模型。文中采用三线退化型恢复力模型对实际钢筋混凝土结构在实际地震作用下的变形与累积耗能，极限变形与极限滞回耗能进行了分析，通过模型计算的破损结果与实际在结果的对比，研究了模型参数，从而建立了钢筋混凝土结构的双参数地震破坏模型。     

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。     

规则钢筋混凝土异形柱框架结构的抗震性能研究

本文按现行规范及技术规程设计了设防烈度为8度的一个规则的钢筋混凝土异形柱框架,并进行了单向水平地震作用下的空间三维非线性地震反应分析,考查了异形柱框架结构在设防和罕遇地震水准下的整体抗震性能,对结构能否达到抗震设防目标进行了初步评价。结果表明,8度区按规范设计的结构在设防烈度及罕遇烈度地震作用下基本能够达到预期的抗震设防目标。     

施工缝对框架结构抗震性能影响的数值分析

为研究施工缝对框架结构抗震性能的影响,利用提出的施工缝模型,基于OPENSEES平台建模进行静力非线性分析和非线性动力时程分析。通过对比整浇框架与带缝框架的顶点最大位移、层间位移角、塑性铰出现和分布规律等明确施工缝对框架结构的抗震性能的影响程度。结果表明,施工缝使框架结构的变形和层间位移角显著增大,并且使8、9度区框架结构的层间位移角分布发生改变;施工缝使柱端更易出现塑性铰,更易发生"强梁弱柱"的破坏模式;在高烈度区,施工缝的影响比较显著,如果忽略其影响,将会高估框架结构的抗震性能。     

Inelastic response of RC frame buildings with seismic isolation

A comprehensive parametric study on the inelastic seismic response of seismically isolated RC frame buildings, designed for gravity loads only, is presented. Four building prototypes, with 23 m × 10 m floor plan dimensions and number of storeys ranging from 2 to 8, are considered. All the buildings present internal resistant frames in one direction only, identified as the strong direction of the building. In the orthogonal weak direction, the buildings present outer resistant frames only, with infilled masonry panels. This structural configuration is typical of many existing RC buildings, realized in Italy and other European countries in the 60s and 70s. The parametric study is based on the results of extensive nonlinear response‐time history analyses of 2‐DOF systems, using a set of seven artificial and natural seismic ground motions. In the parametric study, buildings with strength ratio (F_y/W) ranging from 0.03 to 0.15 and post‐yield stiffness ratio ranging from 0% to 6% are examined. Three different types of isolation systems are considered, that is, high damping rubber bearings, lead rubber bearings and friction pendulum bearings. The isolation systems have been designed accepting the occurrence of plastic hinges in the superstructure during the design earthquake. The nonlinear response‐time history analyses results show that structures with seismic isolation experience fewer inelastic cycles compared with fixed‐base structures. As a consequence, although limited plastic deformations can be accepted, the collapse limit state of seismically isolated structures should be based on the lateral capacity of the superstructure without significant reliance on its inherent hysteretic damping or ductility capacity. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

RC框架结构地震易损性分析方法研究进展

21世纪我国经济急速发展,人口也急剧增长,这也使得地震对人类生命和财产安全造成的威胁更大,结构抗震研究需求日益增加。地震易损性分析技术对于结构破坏和损失预测都有着非同一般的应用价值,因此受到了国内外土木工程抗震界的广泛关注和研究。首先介绍了地震易损性分析的基本概念,具体地论述了用于地震易损性分析的三种方法,同时总结出此三种方法各自的优缺点;其次以RC框架结构为例论述了国内外地震易损性分析领域的研究发展,从上个世纪90年代开始进行了系统的梳理和分析。说明了地震易损性分析在研究过程中由于不确定性的存在而导致对分析结果准确度的影响;最后指出要想得到更接近于真实的易损性分析结果,还需考量易损性分析中的不确定参数,揭示了地震易损性分析研究领域所面临的挑战。     

Modeling RC column flexural failure modes under intensive seismic loading

The aim of this work is to model beam‐column behavior in a computationally effective manner, revealing reliably the overall response of reinforced concrete members subjected to intensive seismic loading. In this respect, plasticity and damage are considered in the predominant longitudinal direction, allowing for fiber finite element modeling, while in addition the effect of inelastic buckling of longitudinal rebars, which becomes essential at later stages of intensive cyclic loading, is incorporated. Α smooth plasticity‐damage model is developed for concrete, accounting for unilateral compressive and tensile behavior, nonlinear unloading and crack closure phenomena. This is used to address concrete core crushing and spalling, which triggers the inelastic buckling of longitudinal rebars. For this reason, a uniaxial local stress‐strain constitutive relation for steel rebars is developed, which is based on a combined nonlinear kinematic and isotropic hardening law. The proposed constitutive model is validated on the basis of existing experimental data and the formulation of the buckling model for a single rebar is developed. The cross section of rebar is discretized into fibers, each one following the derived stress‐strain uniaxial law. The buckling curve is determined analytically, while equilibrium is imposed at the deformed configuration. The proposed models for concrete and rebars are embedded into a properly adjusted fiber beam‐column element of reinforced concrete members and the proposed formulation is verified with existing experimental data under intensive cyclic loading.     

地震动反应谱与RC框架结构地震响应相关性分析

弹塑性时程分析一般用来评估和验算结构抗震性能,如何选取合适的输入地震动是其中关键工作之一。为给结构弹塑性时程分析选取地震动提供合理的参考参数,本文讨论了地震动反应谱参数与结构地震响应之间的相关性。首先建立了6层和7层两个钢筋混凝土(RC)框架结构数值模型,分别对两个结构进行了大量地震动作用下的时程反应分析,并考察了地震反应特点;然后将结构地震响应与地震动反应谱参数建立关系并进行了相关性分析。结果表明:对RC框架而言,结构地震响应与弹性谱参数相关性较小,与等强度反应谱相关性随标准屈服强度降低而增大,与等延性反应谱相关性随延性增大而增大,而与地震动输入能量谱在标准屈服强度较小时相关性最大。建议RC框架结构在进行地震反应时程分析时,可以参考地震动的弹塑性输入能量谱、等强度速度谱和等延性加速度或位移谱,以选取引起结构不同地震反应水平的输入地震动。本文结果和结论可供结构弹塑性时程分析选取合适的输入地震动参考。     

Effect of URM infills on seismic vulnerability of Indian code designed RC frame buildings

Unreinforced Masonry(URM) is the most common partitioning material in framed buildings in India and many other countries.Although it is well-known that under lateral loading the behavior and modes of failure of the frame buildings change significantly due to infill-frame interaction,the general design practice is to treat infills as nonstructural elements and their stiffness,strength and interaction with the frame is often ignored,primarily because of difficulties in simulation and lack of modeling guidelines in design codes.The Indian Standard,like many other national codes,does not provide explicit insight into the anticipated performance and associated vulnerability of infilled frames.This paper presents an analytical study on the seismic performance and fragility analysis of Indian code-designed RC frame buildings with and without URM infills.Infills are modeled as diagonal struts as per ASCE 41 guidelines and various modes of failure are considered.HAZUS methodology along with nonlinear static analysis is used to compare the seismic vulnerability of bare and infilled frames.The comparative study suggests that URM infills result in a significant increase in the seismic vulnerability of RC frames and their effect needs to be properly incorporated in design codes.     

钢筋混凝土框架结构直接基于损伤性能的抗震设计方法研究

在现有抗震设计方法研究的基础上,提出了直接基于损伤性能的设计方法。首先,建立等效位移延性系数与结构损伤指标的关系,得到了反映不同设防水准损伤目标的结构等效位移延性系数;其次,运用R-μ关系模型,根据等效位移延性系数确定地震折减系数,从而计算出结构弹塑性地震作用;然后,建立结构的需求曲线与推覆曲线,对结构在强震作用下的性能进行评价;最后,通过算例说明了该方法的设计步骤及其可行性。