某新型梁柱节点的装配式钢筋混凝土框架结构基于性能的抗震设计研究

在一种新型无黏结预应力装配式混凝土梁柱框架节点抗震性能试验基础之上，使用基于位移的抗震设计方法对新型框架节点的无黏结预应力装配式钢筋混凝土框架结构进行整体抗震设计研究。首先使用有限元软件sap2000进行预应力三维结构设计并建立相应的有限元模型，同时建立该梁柱节点的梁恢复力模型，进而实现自定义塑性铰本构关系研究该装配式框架结构。使用pushover分析去表征结构的抗震性能，对比研究不同目标位移下的相应性能水平要求。通过施加Y方向均匀分布荷载对结构进行弹塑性推覆分析，对结构的层间位移角、破坏机制进行分析讨论。结果表明：按照"功能良好""生命安全""防止倒塌"三水平的设计均达到预期结果，各层层间位移角和薄弱层的性能均能满足规范的相应要求。并选用三条地震波对结构进行弹塑性动力时程分析，表明基于该新型梁柱节点的装配式结构在基于位移的抗震设计中可以较好满足相关抗震性能水平要求。     

不同配筋形式钢筋混凝土框架变梁节点抗震性能试验研究

完成6个1/3比例钢筋混凝土框架变梁中节点试件低周反复荷载试验,重点研究了小梁交叉弯折纵筋(即X筋)、梁垂直加腋等配筋构造措施对变梁节点抗震性能的影响。研究结果表明:增加节点区配箍率和小梁采用交叉弯折纵筋后节点组合体仍发生了核心区剪切破坏,表明此种配筋方式对该类非常规节点抗震性能的改善不明显;小梁底部垂直加腋后,在小梁与加腋界面处发生破坏,避免了节点区的剪切破坏,从而改善了变梁节点的抗震性能。此外,轴压比变化对变梁节点抗震性能的影响不显著,增加核心区配箍率则可以增大节点组合体剪力、减小核心区裂缝间距和宽度,从而改善变梁中节点的抗震性能。     

钢筋混凝土框架结构造价与失效概率之间的近似关系研究

本文以层间位移角作为结构性能参数,分析了钢筋混凝土框架结构层间变形能力,以及在水平地震作用下层间位移反应。考虑钢筋混凝土框架结构材料强度和几何尺寸以及地震作用的不确定性,得出了在设计基准期内结构的失效概率。同时分析了不同设计参数下结构的最小造价,在此基础上,确定了结构最小造价和失效概率之间的近似关系。目的是为采用“投资—效益“准则确定该类型结构目标性能水平提供分析依据,从而为采用基于性能抗震设计理念制定建筑结构抗震设计规范提供基础研究。本文中,结构失效概率指结构最终极限状态的失效概率。     

钢筋混凝土连梁的抗震性能研究

进行了3个剪跨比等于3．0的钢筋混凝土连梁模型的伪静力试验，结合前一批试验^[1]的部分试验结果，考察了提高配箍参数、降低纵筋配筋率和增加核心钢骨对改善连梁抗震性能的效果。通过与其他学者的试验结果进行比较和分析。建立了连梁破坏位移角的回归计算公式。     

基于性能的框架结构抗震设计研究

对国内外基于性能的抗震设计研究成果进行了较系统的综述与分析,研究表明,基于性能的抗震设计能够对结构在未来可能地震作用下的性能进行有效的控制,使破坏和损失限定在可接受的范围内。在此基础上,本文还初步提出了钢筋混凝土框架结构基于延性的抗震设计建议。     

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。     

钢筋混凝土框架结构自复位加固研究

为减小结构震后残余位移,提高框架结构的震后可修复性,本文提出1种自复位耗能加固方法。以一典型框架结构为例,对比传统框架结构和采用自复位耗能装置加固框架结构的地震响应,并研究自复位耗能装置各参数对加固后结构抗震性能的影响。结果表明:采用自复位耗能装置加固框架结构可有效减小残余位移,但有可能增大结构内力响应;结构的残余位移随着弹簧刚度的增大而减小,结构的内力响应也随之增大;预拉力越大,结构内力响应增加越小,在实际工程中应对自复位加固装置的弹簧刚度和预拉力进行优化以获得最优的自复位加固效果。     

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。     

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。     

钢筋混凝土框架梁的变形能力及基于性能的抗震设计方法

本文以Priestley改进的Mander约束混凝土模型为基础推导了RC梁截面λbv-ξn-μbψ关系的一般计算公式和简化计算公式λbv-ξ-μbψ,建立了配箍特征值λbv、相对受压区高度ξn及曲率延性μbψ三者之间的量化关系式,用于梁截面在目标曲率延性下的变形能力设计,给出了梁截面在目标曲率延性下的设计流程图.对所设计的梁截面进行变形能力验算,均可达到设定的目标曲率延性.在简化的λbv-ξ-μbψ公式基础上建立了框架梁的性能设计方程,即λbv-ξ-θplb关系式,给出了RC框架梁基于性能的抗震设计方法的一般步骤.设计者可灵活地根据性能要求设定可接受的破损指标DI进行梁的性能设计.     

Experiment study on RC frame retrofitted by the external structure

A new retrofitting method is proposed herein for reinforced concrete (RC) structures through attachment of an external structure. The external structure consists of a fiber concrete encased steel frame, connection slab and transverse beams. The external structure is connected to the existing structure through a connection slab and transverse beams. Pseudostatic experiments were carried out on one unretrofitted specimen and three retrofitted frame specimens. The characteristics, including failure mode, crack pattern, hysteresis loops behavior, relationship of strain and displacement of the concrete slab, are demonstrated. The results show that the load carrying capacity is obviously increased, and the extension length of the slab and the number of columns within the external frame are important influence factors on the working performance of the existing structure. In addition, the displacement difference between the existing structure and the outer structure was caused mainly by three factors: shear deformation of the slab, extraction of transverse beams, and drift of the conjunction part between the slab and the existing frame. Furthermore, the total deformation determined by the first two factors accounted for approximately 80% of the damage, therefore these factors should be carefully considered in engineering practice to enhance the effects of this new retrofitting method.     

增设节点阻尼器的外附钢框架结构抗震性能试验研究

提出一种组合型减震结构,由钢框架、节点阻尼器和原结构连接组成,外附钢框架将节点阻尼器连接在原混凝土框架结构上形成的增设节点阻尼器的外附钢框架结构,节点阻尼器的剪切滞回变形可以减小结构自身需要消耗的能量,从而提高原结构抗震性能。对原混凝土结构和增设节点阻尼器的组合型结构进行了的振动台试验。通过分析结构在不同地震波激励下的加速度和位移响应,得出楼层加速度和层位移的减震效果。研究结果表明:该结构体系在小震作用下通过提高结构刚度来增强其抗震性能;在大震作用下则可借助节点阻尼器的变形耗能来提升结构耗能能力,结构加速度减震系数达到53%,层间位移减震系数高达72%,验证了增设节点阻尼器的外附钢框架结构的减震效果。     

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.     

基于位移的RC框架结构与附加消能减震装置一体化设计

消能减震结构中主体结构和附加消能减震装置通常是单独设计的,由于主体结构和附加消能减震装置之间的耦合特性,为实现期望的性能目标需要进行迭代计算。本文提出一种基于位移的主体结构与附加消能减震装置一体化设计方法,首先,基于所选地震动记录和预期性能目标,得出结构阻尼比需求曲面;其次,推导了阻尼器-支撑部件参数计算公式,在已知主体结构基本信息及预期性能目标时,根据阻尼比需求曲面及所提出公式即可获得所需附加消能减震装置的支撑刚度及粘滞系数;再次,引入无量纲成本指数,以成本指数最小为目标函数,在可实现目标性能的附加消能减震装置参数中识别最优设计参数;最后,基于所提出的设计方法,分别以等效SDOF体系、MDOF体系及SAP2000设计的6层RC框架结构为例,对所提出的设计方法的有效性进行了验证,结果表明:经一体化设计的结构体系均可实现性能目标。     

钢框架内填竖缝RC墙结构的性态指标

为研究钢框架内填竖缝RC墙结构（Steel frame with slit RC wall,简称"SRCW"）在不同地震水平下的性态指标,结合我国现行抗震规范,对已完成的8榀SRCW试验数据进行了统计分析,基于修正的Park-Ang模型及损伤指数与性态指标的对应关系,提出了以层间位移角表征的SRCW结构的性态指标矩阵。分析结果表明:SRCW结构在显著屈服和倒塌时的层间位移角均值分别为0.63%和2.36%。SRCW结构在正常使用、基本完好、轻微破坏、中等破坏、严重破坏和倒塌状态下的层间位移角限值分别为1/170、1/130、1/100、1/70、1/50和1/40,研究成果可为SRCW结构开展基于性态的抗震设计及地震易损性分析提供参考。     

Ductility damage indices based on seismic performance of RC frames

This paper presents an analytical procedure for determining ductility damage indices using static collapse mechanism analysis for ductile reinforced concrete (RC) frames subjected to prescribed drift limits corresponding to different seismic performance levels. This assessment benefits from performance-based seismic design (PBSD) concept that employs rotation ductility factors, pre-defined target damage indices and beam sidesway mechanism as key performance objectives to estimate curvature ductility demands at pre-designated plastic hinges of beam sidesway mechanism. The proposed ductility-based damage indices (DBDI) assessment procedure considers regular frames with secondary effects such as P-Delta and soil–structure interaction (SSI) within a simple non-iterative process suitable for practical applications. A 12-story RC moment frame was chosen to implement the proposed procedure considering P-Delta effect. Pushover analysis using SAP 2000 was carried out for the frame to verify the results of the DBDI method. The results show that the DBDI seismic assessment procedure can be used to quantify the damage potential at different performance levels and relate that to local flexural ductility of critical frame members. The research presented in this paper provides a simple yet conservative damage assessment tool for use by practicing engineers.