基于建筑性能的非结构构件抗震设计研究

针对非结构构件在地震中破坏的现象、震害情况,分析破坏原因,给出了非结构构件的抗震设防目标。基于建筑物性能的基本思想,给出了非结构构件的性能设计要求;讨论了非结构构件和附属设备的抗震设计计算原则。对建筑的非结构构件提出了相应的抗震设防技术措施,以提高其抗震能力。     

黏滞阻尼器减震框架结构保持正常使用功能的设计要求探讨

《建设工程抗震管理条例》要求两区八类建筑需采用减隔震技术,并保证设防地震时能够满足正常使用要求。目前针对减震结构满足正常使用功能的设计方法尚未达成共识。RISN-TG 046—2023《基于保持建筑正常使用功能的抗震技术导则》等新编标准针对减震结构提出了系统的基于性能的设计要求。基于一个8层RC框架采用黏滞阻尼器的减震结构案例,按照该标准及其他现行标准的不同要求进行了减震设计,对比了不同设计方案的土建成本及地震响应,并对减震结构的剪力、位移角和构件损伤进行了讨论,结果表明,在进行减震结构设计时,建议按照RISN-TG 046—2023《基于保持建筑正常使用功能的抗震技术导则》要求控制设防地震下的层间位移角,可按照DGJ 08-9—2013《建筑抗震设计规程》或JGJ 3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》或GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》)控制承载力,为减震结构保持设防地震下正常使用功能的设计提供参考。     

基于性态的非结构构件抗震设计初探

基于性态的抗震设计在国际上已被广泛采用,它被认为是未来抗震设计的主要指导思想。但是现行的基于性态的抗震设计主要针对的是结构构件的性态设计,对非结构构件的性态设计考虑不足,而非结构构件基于性态的抗震设计是完整实现整体建筑结构"基于性态抗震设计"的组成部分。首先对非结构构件的分类进行了重新梳理;分析了不同类别非结构构件的震害表现,总结了非结构构件的破坏模式及震害反应特征,并对相应的控制指标进行了说明;在此基础上,尝试给出了考虑非结构构件的建筑抗震设防目标,绘制了相应的非结构性态目标矩阵;最后,将整体建筑结构的性态目标进行了分解,以期为完整地实现包括结构、非结构的建筑整体的抗震性态设计框架奠定基础。     

管线系统抗震性能研究方法综述

现代公共建筑非结构构件的投资比远远大于结构构件的建造成本比例,非结构构件在地震中的破坏会造成巨大经济损失。作为一种典型的非结构构件,管线系统的破坏往往导致建筑丧失给水、排水以及消防等多重使用功能。从拟静力试验、动力试验、振动台试验、数值模拟及易损性分析等角度对管线系统抗震性能研究方法进行了系统总结,介绍各类研究方法的应用实例及其利弊,并对管线系统抗震性能研究方法的发展方向进行了展望。     

地震可恢复性与非结构系统性态抗震研究略述

地震可恢复性研究已成为地震工程学和防灾减灾领域的细化深化热点研究方向,与之相关的非结构系统抗震性能决定了工程建筑的功能性水平,是地震可恢复性研究的重要关键环节,已受到广大地震工程研究人员的高度关注。围绕16WCEE会议发表的相关研究成果,本文介绍了地震可恢复性的基本概念及其发展演变、建筑设施及社区地震可恢复性概念与框架的研究进展,对地震可恢复性评价方法、与之相关的各类非结构系统构件性态抗震评估与试验方法、设计方法与抗震装置的最新研究成果进行了梳理总结,对地震可恢复性以及相关联的非结构系统性态抗震研究发展方向提出了建议。     

近断层地震下楼层竖向加速度影响因素分析

现阶段基于性能的抗震设计思想不仅关注结构自身体系的安全,而且保护非结构构件在地震作用下使用功能完好.对于工业建筑结构,生产设备在地震作用下受损会影响震后功能恢复.加速度敏感型非结构构件一般采用楼层加速度指标来量化其地震损伤程度.以三个不同高度的钢抗弯框架规则结构体系为研究对象,采用与竖向目标谱匹配的近断层非脉冲和脉冲地...     

建筑结构监测与抗震韧性评估

建筑结构响应是有效反映结构动力特性的最直接参数,开展结构动力响应实时监测可为结构抗震韧性评估提供准确的地震动输入。本文基于非结构构件损失构建结构抗震韧性评估方法,研究确定位移敏感型和加速度敏感型非结构构件的易损性模型。选择某六层钢筋混凝土框架结构进行实时监测系统建设,基于监测数据开展结构抗震韧性评估。通过构建建筑信息模型（BIM）,并在有限元分析软件OpenSees中建立结构弹塑性分析模型,利用实时监测数据实现结构模型更新,直至监测数据与模型分析结果一致。由于实时监测数据峰值较低,结构不会发生塑性变形,因此选择10条双向非脉冲地震动模拟实时监测地震记录。根据层间位移角和楼面加速度分布,开展结构功能损失评估,得到该建筑结构的抗震韧性得分。分析表明,该结构抗震性能较好,在遭受地震破坏后,会发生非结构构件脱落,需要采取有效措施进一步提升建筑抗震韧性水平。     

芦山7.0级地震医疗建筑震害与启示

鉴于医疗建筑在防灾救灾中的重要地位和作用,本科考小组对雅安地区医疗建筑在芦山地震中的震害进行了调查,调查包括不同烈度区、不同结构类型和建筑年代、不同级别的医疗卫生机构,对结构构件、非结构构件、医疗设备的震害特征,以及其他影响医疗秩序和使用功能的因素做了阐述和分析,并总结了汶川灾后新建及重建项目的抗震效果.调查表明,雅安地区医疗建筑在建筑结构的抗震安全性及救灾功能的实现方面仍存在很多问题,反映了我国医疗建筑的普遍问题.因此,对医疗建筑的抗震设防,需要作进一步系统的研究.     

多塔大底盘RC框架隔震建筑抗震韧性设计研究

以位于Ⅷ度区(0.3 g)的某多塔钢筋混凝土(Reinforced Concrete, RC)框架建筑为研究对象，对其进行了大底盘隔震设计，研究了在设防、罕遇地震作用下3个塔楼的动力响应，并基于韧性评价标准对该隔震方案展开了2个地震水准下的抗震韧性评价。结果表明：隔震后结构基本周期延长至原来的3倍，降低了地震作用，有效控制了上部结构的地震响应。楼面绝对加速度的显著控制基本消除了加速度敏感型非结构构件的损伤。结构构件以及位移敏感型非结构构件的修复费用主导了建筑的修复费用。建筑的修复时间由阶段Ⅰ中结构构件的修复时间控制，此隔震方案下建筑的抗震韧性等级达到了三星。     

地震区城镇建筑框架结构概念设计

自从唐山大地震以来，我国地震专家及其科技人员通过长期分析研究地震所造成的危害，对地震的经验不断总结，对地震的破坏规律有了更深刻的认识，提出了“概念设计”的设计理念，要使结构具有良好的抗震性能和足够的抗震能力，“概念设计”比“结构设计”更为重要。主要通过对钢筋混凝土框架结构震害的统计分析，阐述了抗震“概念设讣”的有关问题。通过建筑场地选择、地基基础的设计、结构体系及结构构件的抗震设计等方面的分析，明确了“概念设计”的原则和要求，特别是针对工程实际中的钢筋混凝土结构的延性设计问题，总结了延性设计的要点及其实现方法，从而消除了建筑中的薄弱环节，提高了房屋结构的整体抗震性能。     

抗震设计中结构的性能等级与设计性能安全指数

通常根据结构的破坏程度可以将结构的破坏划分为：基本完好、轻微破坏、中等破坏、严重破坏、倒塌等5个阶段。根据这5个阶段,本文将结构在地震过程中的性能极限状态划分为：功能连续极限状态、破坏控制极限状态、控制损失极限状态和防止倒塌极限状态,并以此作为划分结构性能等级的标准。定义结构失效概率的自然对数的负值为设计性能安全指数,通过计算结构失效概率对各构件可靠指标的一阶偏导数的方法,求出结构的设计性能安全等级。这种方法可以考虑建筑结构构件、建筑非结构构件以及其它非结构构件的性能,而且同时可以考虑结构系统总体效应的影响,因而能够比较全面地反映结构的抗震性能等级。     

考虑非结构构件损伤的钢筋混凝土框架建筑多维地震易损性分析

基于单一指标的传统地震易损性分析忽略了非结构构件损伤对建筑抗震性能的影响。首先基于多维性能极限状态理论建立了三维性能极限状态方程,并对几种特殊情况下的三维阈值曲面进行了讨论。进而以最大层间位移角作为整体结构与位移敏感型非结构构件的性能指标,以峰值楼面加速度作为加速度敏感型非结构构件的性能指标,对建筑的结构损伤和非结构损伤进行描述。考虑各性能指标之间的相关性和各性能指标所对应的极限状态阈值的不确定性,建立了建筑在地震作用下的三维性能极限状态的超越概率函数。最后,采用Open Sees有限元软件对一7层钢筋混凝土框架填充墙建筑进行增量动力分析,得到其各性能水平下的地震易损性曲线。分析结果表明,当忽略非结构构件损伤时,各性能极限状态的超越概率均降低,从而高估了建筑剩余功能水平,进而导致低估建筑的损失。在考虑各性能指标的极限状态阈值的不确定性时,对任一性能极限状态,不同变异系数取值下的易损性曲线会出现交点,在交点之前超越概率随着变异系数的增大而增大,交点之后则随着变异系数的增大而减小。在考虑性能指标间的相关性时,对任一性能极限状态,超越概率随着相关系数的减小而增大。另外,性能指标阈值的不确定性与性能指标间的相关性对地震易损性的影响随着性能水平的提高而逐渐降低,且对低性能水平下建筑地震易损性有明显影响。     

强震作用下机场高耸塔台结构抗震性能分析

为提升强震作用下机场高耸塔台结构的抗震性能及安全,采用非线性时程分析方法研究高耸塔台结构的强震损伤分布规律;基于性能化抗震设计方法确定塔台关键构件抗震性能水准,对高耸塔台结构进行性能化抗震设计和损伤控制;最后分析了竖向地震对高耸塔台结构强震损伤的影响.分析得到,采用多遇地震设计的塔台结构,在罕遇地震作用下塔台结构层间位...     

基于能量分析的地震损伤性能评估

结合能量分析法和文献[1]提出的钢筋混凝土框架结构“三水准”地震损伤性能目标,采用改进的双参数线性组合地震损伤模型,本文提出了基于能量分析的地震损伤性能评估方法;通过算例说明了本文提出的抗震性能评估方法不仅能够准确地分析结构在大震作用下的地震损伤性能,而且思路简洁、计算方便、可用于结构抗震性能评估;另外,本文提出的地震损伤模型具有较强的灵活性,可适用于不同钢筋混凝土构件和结构的抗震性能评估。     

基于性能的既有钢筋混凝土建筑结构抗震评估与加固技术研究

根据我国现行的建筑结构抗震规范,无论是新建建筑结构的抗震设计还是既有建筑结构的抗震评估与加固,均通过小震弹性承载力计算 抗震延性构造措施来达到"小震不坏、中震可修、大震不倒"的抗震设防目标(对于不规则且具有明显薄弱部位的建筑结构还需要进行罕遇地震作用下的弹塑性层间变形验算)。对于抗震延性构造措施不满足现行规范的既有建筑结构的评估、改建、扩建,如果仅通过小震弹性的承载力计算,显然无法达到"大震不倒"的目标。本文通过引入国际上先进的基于性能的结构抗震思想,以结构层间位移和结构构件变形作为性能目标,从定量上解决了既有钢筋混凝土建筑结构的抗震评估与加固问题。     

新疆塔什库尔干5.5级地震建筑结构震害

2017年5月11日新疆塔什库尔干5.5级地震给震区建筑结构造成了不同程度破坏。选择震区钢筋混凝土（RC）框架结构、砖混结构以及土石木结构等3类典型建筑结构,介绍了各类建筑结构地震破坏特点,分析了震害特征与破坏机理。结果表明:RC框架结构在地震中表现出了优异的抗震性能,即使在震中区,破坏也仅仅表现为非结构性破坏,如填充墙开裂和吊顶脱落等;砖混结构绝大多数抗震性能优良,仅震中区的少数建筑物发生了承重墙墙体开裂情况;土石木结构房屋抗震性能最差,地震破坏最为严重,是导致该次地震人员伤亡主要原因。建议地震高烈度设防区房屋建筑应采用抗震性能较好的RC框架结构和砖混结构,而抗震性能差的土石木建筑房屋应尽量避免继续建设和使用。结果可供类似地区房屋建设和建筑结构抗震设计等工作参考。     

我国7度设防等跨RC框架抗地震倒塌能力研究

我国建筑结构抗震设计主要采用基于小震下的构件承载力计算保证结构的抗震承载能力,配合抗震构造措施保证结构的变形能力,缺乏大震抗倒塌定量计算.而实际地震震害表明,即使是同类结构,其结构体系参数对其抗地震倒塌能力也有很大影响.为此,本文依据《建筑抗震设计规范》GB50011 - 2001,按照7度抗震设防设计了24个不同跨度...     

2021年日本福岛县东部海域MW7.1级地震建筑震害特征

北京时间2月13日22时07分（当地时间2月13日23时07分）在日本福岛县东部海域发生了M_W7.1级地震,震源深度50 km,震中位于北纬37.75度,东经141.75度。此次地震发生在2011年东日本大地震约10周年之际,震中位置亦非常接近。根据搜集到的资料,部分房屋受损,发生严重结构性破坏的结构相对较少。建筑内部的水管泄漏和柜体倾覆,建筑外部的装饰面板和玻璃等非结构构件的破坏是此次地震的主要建筑震害特征。此外,此次地震没有人员死亡或失踪,仅造成了约180人受伤。非结构的破坏,如柜子倾倒和玻璃破碎是造成人员受伤的重要原因。建筑抗震设防标准高以及居民防灾意识强是此次地震震害轻和人员伤亡少的主要原因。与此同时,尽管在日本抗震设计规范中已充分注意建筑非结构部件的抗震要求,但仍主要针对与人员生命安全、重大次生灾害直接相关的建筑非结构部件进行抗震计算设计,对大量与财产安全及功能运行相关的部件仅作一般构造性要求,在地震中仍难以避免因非结构部件破坏造成的人员伤亡和建筑功能中断。     

超限高层建筑结构抗震设计加强措施和建议——以某超限高层建筑为例

为加强超限高层建筑结构的抗震性能,最大程度减小地震损失,以某一超限高层建筑为对象,对其结构抗震设计的加强措施和建议进行详细分析。在小震作用下运用pkpm软件MIDAS/Building对建筑结构进行弹性计算对比分析,证明弹性计算的可靠性;借用SATWE对结构在中震或大震作用下不同构件的承载力和截面进行验算;采用midasbuilding软件对该超限高层建筑进行罕遇地震作用下的静力弹塑性分析。根据不同震级下建筑结构线弹性分析结果,对建筑主体结构、结构抗震和地基基础进行加强设计,从中归纳出整体结构的抗震加强措施和建议,说明该超限结构能满足规范的设防要求,是安全可靠的。     

16WCEE非结构构件抗震热点研究综述

随着结构抗震理论的不断发展和完善,结构抗震技术已经能够满足三水准设防的性能要求,但是近年发生的数次大地震中,均表现出新的震害特征——非结构构件的严重震害。结构内部的非结构构件的严重损伤造成了巨大的经济损失和长久的功能丧失,因此非结构构件基于性态的抗震研究逐渐引起专家学者的重视。本文简要介绍了16WECC会议上投稿的有关非结构构件的论文,主要包括:非结构填充墙的研究、非结构隔震减震技术的研究以及采用楼面反应谱法计算非结构抗震性能的研究。总结了非结构构件热点研究方向并给出了未来发展趋势的建议。