捏拢效应与P-Δ效应对地震延性需求和损伤指标的影响

文中定量地分析了捏拢效应和P-Δ效应对非弹性单自由度体系的地震延性需求和Park-Ang地震损伤指标的概率统计特征的影响。采用Bouc-W en模型描述具有P-Δ效应、捏拢效应、强度退化、刚度退化等典型特性的恢复力-位移滞回曲线;根据非弹性单自由度体系在69条强震记录作用下的动力响应,定量地分析了捏拢效应和P-Δ效应对地震延性需求和Park-Ang地震损伤指标的均值和变异系数的影响,并建立了地震延性需求的概率预测模型。计算结果表明,捏拢效应和由重力引起的P-Δ效应对地震延性需求的影响较大,而由竖向地震激励引起的P-Δ效应对地震延性需求的影响很小;对于短周期体系,建议采用对数正态或Frechet分布来描述地震延性需求的概率分布;对于长周期体系,采用Frechet分布则更为合理。     

平面不对称结构非弹性地震反应分析的平扭耦联Bouc-Wen模型

综合考虑强度退化、刚度退化、捏拢效应等典型滞回特性的影响,建立了双向地震作用下平面不对称结构非弹性地震动力响应分析的平扭耦联Bouc-Wen模型.该模型采用圆形屈服面来描述双向抗侧恢复力之间的耦合效应,而采用锥体或球体屈服面来描述双向抗侧和抗扭恢复力之间的耦合效应,并结合69条强震记录,定量地分析了平扭耦联效应对平面不...     

单自由度自复位体系设计能量谱研究

本文对具有旗帜型滞回模型的单自由度自复位体系提出了设计能量谱的构造方法,包括设计输入能量谱和设计滞回耗能比谱。首先按中国规范场地类别选取360条实际强震记录进行时程分析,对影响单自由度自复位体系输入能量谱和滞回耗能比谱的参数,包括地震波类型、滞回模型、阻尼比、延性系数等进行研究。在此基础上分别建议了设计输入能量谱和设计滞回耗能比谱及其曲线参数的确定方法,并与实际强震记录计算结果进行比较。结果表明结构滞回模型对能量谱影响明显;阻尼比和延性系数对输入能量谱的影响在整个周期范围内有显著差异,但均有明显的削峰作用。建议的两种设计能量谱综合考虑了结构参数、地震波参数和中国场地类别的影响,可以较好的拟合实际情况,并对弹塑性单自由度自复位体系在地震作用下的耗能需求做出较准确的估计。     

中空暗缝RC剪力墙板拟静力试验及数值模拟分析

为明晰中空暗缝RC剪力墙抗剪机理和滞回性能,进行1榀1:3缩尺单层、单跨中空暗缝RC剪力墙板拟静力试验,得到了试件破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、强度退化、延性和耗能能力.通过数值模拟分析了混凝土强度、中空暗缝厚度、缝间墙配筋率对剪力墙板水平抗剪承载力的影响.研究结果表明:试件滞回曲线呈捏缩状,耗能能力一般,但...     

预应力混凝土渡槽抗震性能的试验研究

基于预应力混凝土渡槽的低周反复荷载试验,对其受力过程、破坏形态、滞回曲线、刚度退化、耗能能力等抗震性能进行了研究与分析。试验结果表明：预应力混凝土渡槽的破坏形态为弯剪破坏,滞回曲线在加载的初期阶段表现出一定的捏拢效应,滞回曲线总体呈明显的梭形,且较为丰满,耗能能力强,抗震性能优良;配筋合适的预应力混凝土渡槽在加载初期对裂缝控制具有良好的表现,渡槽整体具有良好的延性;在整个加载过程中,渡槽试件的刚度退化明显,刚度退化主要集中在开裂后至屈服这一阶段。     

型钢混凝土柱恢复力模型试验研究

开展了6个1/2比例的型钢混凝土(SRC)框架柱试件的低周反复加载试验.重点考虑轴压力系数和配箍特征值对型钢混凝土柱变形性能和滞回特征的影响.在试验研究基础上,分析了滞回曲线特征,并确定了恢复力模型的滞回规则.通过对试验结果的回归分析确定了卸载刚度和反复加载下的强度退化率,主要考虑参数包括位移延性比和轴压力系数.恢复力模型的骨架曲线由弹性段、强化段和强度退化段组成三线形骨架曲线.骨架曲线采用基于截面条带法和按实验数据的统计回归分析方法确定,其强化段和强度退化段均考虑了轴压力系数的影响.从而建立了能够考虑轴压力系数对滞回特性影响的型钢混凝土柱剪力-侧移恢复力模型.     

新型装配式抗震墙体恢复力模型研究

本文通过对6榀1/2比例新型装配式抗震墙体的低周反复加载试验,分析了基于不同布筋方式、竖向连接方式、水平连接方式等关键参数对各试件骨架曲线与滞回性能的影响。根据试验结果,建立统一的无量纲化骨架曲线,采用试验数据回归及理论推导相结合的方法,提出了新型装配式抗震墙体考虑刚度退化的四线型骨架曲线模型,并给出了各特征点及各阶段刚度的计算公式;通过对6榀试件各滞回环卸载刚度的回归分析,建立了墙体在不同阶段的卸载刚度计算公式,并据此给出了适用于新型装配式抗震墙体的滞回规则。试验研究及计算分析表明:本文所建议的恢复力模型与试验结果吻合较好,并能较好反映各试件滞回曲线中的"捏拢"现象,可用于新型装配式抗震墙结构体系的弹塑性地震反应分析。     

RC框架节点开角缝抗震性能拟静力试验研究

为了研究RC框架节点设置角缝后的抗震性能,对2个不同试件进行了试验研究,将2个试件在循环反复荷载下的响应进行了对比。根据试验分析了2个试件在地震作用下的破坏特征、滞回特性、骨架曲线、延性及刚度退化曲线等指标。结果表明:随着加载位移的不断增加,开角缝试件梁中应力要高于柱中应力,而普通试件却相反;开角缝试件滞回曲线的形状比较饱满,塑形变形能力比较强,可吸收较多的地震能量,而普通试件滞回曲线的形状不饱满,呈现反S形,具有"捏拢"效应且受到了滑移影响,延性和耗能能力均较差;开角缝试件的受压、受拉延性系数与普通试件相比分别提高了25.90%与22.77%;2个试件刚度都有退化但普通试件刚度退化更为明显。     

考虑场地类别与强震持时的滞回耗能谱的特征分析

基于力或位移的结构抗震设计方法大多无法反映地震动持时的影响,而能量设计方法则能较好地弥补其不足。按场地类别和强震持时,将302条Northridge地震记录分为15组,对地震记录的峰值进行规一化处理,采用钢筋混凝土退化三线型恢复力模型,对单自由度体系进行弹塑性时程分析,研究场地类别、强震持时、强度屈服水平以及结构周期等因素对滞回耗能的影响。结果表明:在给定地震记录的峰值和屈服强度水平下,结构的滞回耗能依赖于场地条件和强震持时等因素;滞回耗能随强震持时的增加而增大,随场地特征周期的增加而增大。通过非线性回归分析,建立了与峰值加速度、峰值速度、强震持时相对应的简化滞回耗能谱的计算公式。     

考虑组合效应的钢框架梁柱节点恢复力模型研究

为了研究考虑节点区组合效应后高层钢框架节点的抗震性能,根据钢框架节点在低周反复荷载作用下足尺模型试验研究成果,总结了各试验节点试件的滞回性能,包括节点的延性、耗能能力等指标.在试验滞回曲线的基础上,考虑试件强度、刚度退化等影响,建立了考虑组合效应的梁柱节点的恢复力模型,所建立的模型可以用于结构弹塑性时程反应分析和钢框架节点抗震设计.     

抗震结构的滞回耗能谱

本文在分析不同类型地面运动引起抗震结构不同类型破坏的基础上，指出结构滞回耗能总量是累积破坏的重要参数，以1735条实际地震记录作为输入计算了不同动力参数单自由度体系弹性及弹塑性总输入能量及滞回耗能量，得出计算弹塑性体系滞回耗能谱的简化公式。     

配置自复位耗能跨低多层钢框架体系的能量系数

利用超弹性SMA螺栓梁柱节点的耗能能力和自复位特性,将其引入到耗能跨而构建"自复位耗能跨",基于既有的节点试验研究结果对结构体系的滞回性能进行了探讨。在此基础上,以具有旗形滞回特征的单自由度体系为工具,对配置自复位耗能跨低多层钢框架体系的能量系数进行推导。能量系数可以合理量化具有旗形滞回规则结构的峰值响应需求,能量系数越低,表明地震动下结构的峰值响应越低。为了阐明滞回参数对能量系数的影响,对具有不同滞回参数组合可代表低多层结构的等效SDOF体系进行了非线性动力分析,参数组合包括周期、屈服后刚度比、延性系数及能量比。同时对能量系数的离散性也进行了分析。结果表明:能量系数及能量系数的离散性受结构周期、屈服后刚度比及延性系数影响较大,受能量比的影响较小。     

高强混凝土多重复合芯柱恢复力模型研究

基于8根高强混凝土多重复合芯柱在低周往复荷载作用下的试验结果,考虑轴压比、箍筋间距、配箍率等因素,提出骨架曲线特征点理论计算模型.同时,考虑加载历程对芯柱性能退化的影响,根据试验拟合结果引入刚度退化模型,以反映各试件滞回曲线卸载刚度退化规律,给出恢复力模型滞回规则,并将滞回曲线模拟值与试验值进行对比.结果表明:骨架曲线...     

免模剪力墙恢复力模型试验研究

本文通过8片免模剪力墙与1片现浇剪力墙低周反复加载试验,研究了免模墙体的抗震性能,比较了裂缝开展规律和破坏特征上与现浇墙体的异同。试验结果表明:除保温侧外,免模墙体裂缝开展与现浇墙体类似,破坏时预制模与核心现浇混凝土在塑性铰区域压溃程度有明显差别,保温墙体两侧预制模压溃程度也不一致;根据试验现象,建立了考虑不同加载阶段预制侧模参与工作程度的四折线骨架曲线特征点的计算方法,根据屈服后实测的各级滞回曲线滑移与捏拢等形状特征,建立了考虑刚度退化、强度退化及滑移的滞回规则。计算结果表明:计算特征点与实测特征点较为接近,模拟滞回曲线能很好的反映实测滞回曲线的规律。本文提出的恢复力模型作为免模剪力墙进行弹塑性动力分析的依据是合理的。     

结构动力反应分析中阻尼和恢复力的相关性

以具有理想弹性恢复力模型的单自由度体系作为研究对象，分别考察了结构恢复力强度误差和刚度误差对结构弹塑性地震反应时程分析结果的影响，讨论了结构反应最佳等效的条件下阻尼和恢复力的相互影响规律。     

单自由度体系残余位移分析及损伤评价

结构经历地震后的残余位移可作为结构震后可修复能力的重要指标,研究结构的残余位移对于地震灾区震损结构性能的评价具有重要意义。本文以双线型单自由度体系为计算模型,选取了中国规范对应的4种场地120条地震动,通过弹塑性动力时程分析,分析了场地条件、屈服后刚度比、强度折减系数和周期等参数对残余位移的影响。分析结果表明,场地条件、屈服后刚度比和周期是影响残余位移的主要因素,强度折减系数对残余位移的影响不大。相关性分析表明,结构的残余位移与最大位移、滞回耗能之间存在较好的线性关系。以Park-Ang损伤模型为基础,提出了震后单自由度体系基于残余位移的损伤评价方法。     

基于Simulink的桩-土-结构相互作用反应谱分析

在Simulink环境下对桩-土-结构相互作用系统进行了仿真计算分析,并利用反应谱理论研究了SSI效应对上部结构动力响应的影响.采用集中参数模型考虑桩-土对上部结构的影响,上部结构简化为单质点模型,给出了桩-土-结构系统的状态方程,根据模型状态方程在Simulink环境下建立系统的仿真模型,得到了不同场地条件下SSI效应对上部结构加速度谱与位移谱的影响规律.计算结果表明:位移谱基本保持着“刚性假定＜Ⅰ类场地＜Ⅱ类场地＜Ⅲ、Ⅳ类场地”的规律;加速度谱受场地影响的规律不太明显,但在场地较软、桩基刚度较大时,加速度比刚性假定下的要小,而在其他情况下,加速度则比刚性假定下的要大.     

超弹性形状记忆合金滞回参数模型研究

基于超弹性形状记忆合金丝(SMA)的力学性能试验,分析影响SMA滞回特性的主要因素及变化规律,建立一种超弹性SMA的滞回参数模型。通过试验数据结果分析,应变幅值和加载速率是影响SMA滞回行为的两大主要因素;研究通过引入sinh函数和运用粒子群算法,提出了一种考虑了双因素影响的SMA滞回参数模型。基于试验数据进行模型的参数识别和确定关系,并对不同工况下的试验值和模型理论计算值进行比较分析,最终得出的对比结果吻合程度较好。证明了本文建立的滞回参数模型可以很好地模拟SMA在多影响因素下的应力-应变关系,及其滞回力学特性。     

基于塑性损伤本构的双层模块装配式组合剪力墙抗震性能研究

以双层模块装配式组合剪力墙结构为研究对象,考虑塑性损伤本构关系建立了该双层装配式剪力墙结构的数值有限元计算模型,引入试验结果对所建数值模型进行了验证分析,在此基础上调查了跨高比、高厚比、混凝土强度和栓钉间距等参数对双层组合剪力墙抗震性能的影响。结果表明：考虑混凝土和型钢材料的塑性损伤本构可更为准确地模拟剪力墙构件在往复加载过程中的力学性能,且与试验结果具有更优的吻合度;双层模块组合剪力墙具有良好的抗震性能,跨高比、钢板厚度增大有利于提高剪力墙构件的承载力和滞回性能,而混凝土强度和栓钉间距对承载力和滞回性能的影响不大;刚度退化比较稳定,跨高比对割线刚度的影响最大、高厚比次之,混凝土强度和栓钉间距几乎无影响;栓钉间距对混凝土损伤发展行为影响较大,建议栓钉间距取150 mm。     

预应力混凝土空间框架节点二维拟静力试验研究

采用拟静力试验方法对预应力混凝土和普通钢筋混凝土空间框架内节点进行了不同轴压比下单、双向循环加载的试验研究,得到不同加载方式下试件的滞回曲线。分析了各个试件的破坏形式、承载力、刚度、延性及耗能能力,通过比较和对滞回曲线的分析得出：双向水平荷载作用对构件耦合作用明显,构件存在扭转效应,构件的强度退化和刚度退化比单向荷载作用严重,节点的耗能能力降低。