基于性能的框架结构抗震安全评估方法研究

阐述了基于性能的地震反应静力非线性分析方法(Pushover法)的原理及实施步骤;利用结构有限元分析软件ETABS分别采用地震反应谱法、底部剪力法、Pushover法和动力时程分析法对一10层钢筋砼框架结构进行了抗震评估分析。结果表明Pushover法在整体层面和构件层面都能对结构的抗震性能做出很好的评估,对与算例类似的中底层结构是一种可靠实用的建筑结构抗震安全评估方法。     

钢筋混凝土框架结构直接基于位移的抗震设计

直接基于位移的抗震设计方法是对基于力的抗震设计方法的重大改进。按此方法进行设计时,需要解决的关键问题是确定结构的目标位移和相应的侧移模式。提出用框架梁节点截面屈服时的位移作为目标位移,并推导了层间屈服位移的计算公式;然后用结构近似的第一振型曲线作勾其侧移模式,对层间屈服位移进行修正。算例表明,本方法计算结果合理。     

装配式钢筋混凝土框架节点抗震性能试验研究

通过对2个新型装配式混凝土框架节点和1个现浇混凝土框架节点进行拟静力试验研究,对比分析装配式混凝土框架节点破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化和耗能能力等指标。研究结果表明:新型装配式混凝土框架节点比普通现浇混凝土框架节点具有较好的滞回性能,较高的耗能能力以及较缓的刚度退化。在满足梁筋锚固长度要求的前提下,预制梁内钢端头长度增加使框架节点抗震性能稍有提高。装配部分后浇混凝土可以提高框架节点的承载能力和刚度。采用ABAQUS有限元软件对节点进行数值模拟,发现模拟结果与试验结果吻合较好。     

基于OpenSEES的FRP加固装配式梁柱节点抗震性能研究

为研究FRP加固对装配式梁柱节点及整体框架结构抗震性能的影响,本文基于OpenSEES有限元程序,建立了某装配式梁柱节点的有限元计算模型,以相关试验为基础,比较验证了所建有限元模型的可靠性。同时选用合适的FRP约束混凝土本构关系来表征FRP对混凝土性能的提升作用,设计3种装配式梁柱节点FRP加固方案,并通过有限元数值模拟,分析比较了节点承载力、滞回曲线和位移延性的差异,考察了FRP包裹层数等因素对节点承载力的影响。随后对装配式框架结构设计了3种FRP加固方式,并选取3条地震波进行结构动力时程分析以考察结构抗震性能。结果表明：FRP环向包裹加固及纵向加固能分别有效提高节点的延性能力和承载能力;FRP加固的装配式框架结构具有更好的延性及耗能能力,能有效增强结构的整体抗震性能,为装配式结构FRP加固设计提供参考。     

改进直接基于位移的钢筋混凝土框架结构抗震设计研究

直接基于位移法进行抗震设计时,最初结构的刚度和承载力均是未知的,设计中需假定预期设计结构的振型模式和由此得到的结构侧向地震力分布,这样的设计结果会产生一定的偏差.针对此问题,提出了改进直接基于位移的抗震设计方法,即首先初步设计结构,根据初设结构的振型模式等效单自由度体系,结合目标位移反向设计结构刚度,将设计结构的刚度与初设结构刚度比较,进行调整设计,最后进行承载力设计.程序中为减少迭代次数,定义了结构竖向刚度调整系数,用以简化结构弹性刚度的确定过程,从而实现设计结构在相应地震设防水准下满足预期位移的控制要求.最后通过算例证明了该方法具有一定的准确性.     

一种新型全装配式混凝土梁柱-钢支撑组合节点的抗震性能研究

提出一种新型全装配式混凝土梁柱-钢支撑组合节点,是实现装配式混凝土框架-Y形偏心钢支撑结构预期抗震性能的关键问题之一.采用校正的有限元方法对5种考虑不同因素的腹板开洞型抗剪连接键进行研究,以得到其受剪承载力和损伤模式.随后对基于合理分析模型、材料参数、单元接触、边界条件与加载方式等分析方法的新型节点研究表明,在不同地震...     

钢筋混凝土框架节点抗震性能研究进展

历次震害表明:在框架结构中,破坏多集中在节点和底层柱等部位.但是,在目前国内外设计规范中,没有对节点抗震性能进行明确的量化规定.通过国内外框架节点的震害实例及节点实验研究成果,总结了影响节点抗震性能的主要因素;对比分析了现有节点设计计算理论、设计方法及节点变形计算方法;给出了钢筋混凝土框架节点计算理论的最新进展.最后,提出了现阶段节点抗震研究需要解决的几个关键问题.     

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。     

框架结构性能设计中钢筋混凝土变梁中节点性能指标量化研究

通过分析结构及构件变形与损伤的关系,选取层间位移角作为钢筋混凝土变梁中节点基于性能的抗震设计指标.根据钢筋混凝土结构破坏的特点和框架结构基于性能抗震设计的需要,将钢筋混凝土框架结构性能水平划分为正常使用、暂时使用、修复后使用、生命安全和防止倒塌5个层次.在8个钢筋混凝土变梁中节点伪静力试验研究的基础上,根据节点试件的破坏过程、骨架曲线以及结构性能曲线将钢筋混凝土变梁中节点的性能水平划分为“五档”,建议了不同性能水平下钢筋混凝土变梁中节点的变形和相关参数的量化标准,重点以层间位移角为性能指标量化参数,提出了节点基于性能的“五水平”参数量化指标,并结合我国现行规范给出了“三水准”设防目标下的参数量化指标.     

运用防屈曲支撑的混凝土框架结构的抗震性能研究

简要介绍地震安全社区的实现途径以及防屈曲支撑的构成和性能参数。运用ABAQUS软件对有无安装防屈曲支撑的钢筋混凝土框架模型进行动力时程分析,总结分析防屈曲支撑对钢筋混凝土框架结构的减震效果。结果表明,防屈曲支撑能大大降低钢筋混凝土框架结构在罕遇地震作用下的层间位移角,提高建筑物抗震性能,使地震安全社区中抗震设防烈度为Ⅶ度的建筑物能够抵御Ⅷ度罕遇地震。     

钢筋混凝土结构基于地震损伤性能的设计

本文结合我国地震设防水准,在国内外有关地震损在量研究结果的基础上,提出钢筋混凝土结构地震损伤的“三水准”性能目标;其次,对于剪切型钢筋混凝土结构,提出了结构层间柱－压弯构件三线性恢复力模型参数确定和地震损伤计算方法;第三,提出了地震损伤直接验算和将地震损伤验算归结为变形验算的钢筋混凝土结构地震损伤性能设计方法;最后,通过设计例题说明了本文方法应用的可行性。     

扇形铅黏弹性消能器设计参数对加固框架抗震性能影响分析

为研究扇形铅黏弹性消能器设计参数对加固框架抗震性能的影响,使用ABAQUS软件建立加固框架试件的精细化有限元模型,并基于试验结果验证其合理性,在此基础上,研究了扇形有效半径、黏弹性层宽度、铅芯直径3个关键设计参数对扇形铅黏弹性消能器加固框架结构抗震性能的影响及规律。分析结果表明,增加扇形铅黏弹性消能器的扇形有效半径、黏弹性层宽度、铅芯直径均可以提高加固框架的初始刚度、屈服荷载和峰值荷载;增加消能器的扇形有效半径可以显著提高加固框架的抗震性能;为避免消能器扇形有效半径过大导致梁柱局部应力集中,在既有结构加固中,扇形铅黏弹性消能器应避免选取过大的扇形有效半径;消能器的铅芯大小对加固框架的后期承载力影响不大。     

Performance-based concept on seismic evaluation of existing bridges

Conventional seismic evaluation of existing bridges explores the ability of a bridge to survive under significant earthquake excitations. This approach has several major drawbacks, such as only a single structural performance of near collapse is considered, and the simplified approach of adopting strength-based concept to indirectly estimate the nonlinear behavior of a structure lacks accuracy. As a result, performance-based concepts that include a wider variety of structural performance states of a given bridge excited by different levels of earthquake intensity is needed by the engineering community. This paper introduces an improved process for the seismic evaluation of existing bridges. The relationship between the overall structural performance and earthquakes with varying levels of peak ground acceleration (PGA) can successfully be linked. A universal perspective on the seismic evaluation of bridges over their entire life-cycle can be easily obtained to investigate multiple performance objectives. The accuracy of the proposed method, based on pushover analysis, is proven in a case study that compares the results from the proposed procedure with additional nonlinear time history analyses.     

地下与地上钢筋混凝土矩形结构抗震性能对比研究

地下结构由于受周围土体的约束作用,其受力与变形特点与地上结构存在差异。采用Pushover分析方法分别对考虑土-结构相互作用的地下结构和不考虑土体的地上结构的抗震性能进行对比研究,探讨单层单跨和单层双跨钢筋混凝土矩形结构在有、无土体存在时抗震性能的差异。研究表明:考虑土-结构相互作用的地下结构变形能力与无土体时存在差异。在相同结构尺寸与初始轴压比的情况下,考虑土-结构相互作用的地下结构弹性层间位移角限值变小,地下结构更早出现塑性铰;单跨地下结构变形能力比地上结构的差,周围土体的剪切变形约束作用使得地下结构的延性变差;双跨地下结构与地上结构中柱变形能力相差不多,但侧墙的变形能力比地上结构的略差。因此,即使相同尺寸和初始轴压比的钢筋混凝土矩形结构,地上与地下结构的抗震性能仍存在较大差异,地上结构的相关研究成果不宜直接用于地下结构。     

基于地震动参数的RC框架结构易损性分析

以某典型的12层钢筋混凝土框架结构作为研究对象,研究基于非线性动力时程分析和地震动参数的RC框架结构易损性分析方法。首先采用静力pushover分析判定结构薄弱层,并确定结构性能(capacity)参数;然后应用非线性动力时程分析估计结构地震反应,研究以峰值加速度和基本周期加速度反应谱作为地震动参数结构反应的不确定性,并进一步分析结构地震需求(demand)参数与地震动参数的关系;在此基础上,分别建立该结构基于峰值加速度和加速度反应谱的易损性曲线,通过考虑场地条件对地震动特性的影响,研究场地条件对结构易损性的影响,结果表明不同场地条件下的结构易损性曲线有一定差异。应用本文方法,根据新一代地震区划图或地震安全性评价确定的地震动参数,可以直接估计结构在未来地震中出现不同破坏的概率,这在结构的抗震性能评估和地震损失预测中有一定意义。     

高强钢筋高延性纤维增强混凝土框架结构的屈服机制和抗震性能

为了对混凝土框架结构的地震破坏机制和抗震性能进行控制,在框架柱中配置高强钢筋,并将纤维增强混凝土(FRC)用于框架结构的预期损伤部位。结构柱中的高强钢筋用来减小结构的残余变形,FRC材料用来增加结构的耗能能力和损伤容限。设计了三个框架,采用动力弹塑性时程分析方法进行分析。研究结果表明,采用高强钢筋提高了结构的整体承载能力,在层间侧移角达到3%之前避免了柱铰的出现(包括底层柱底),并且减小了结构的残余变形;预期损伤部位采用FRC材料能够提高结构的塑性耗能。     

基于自由场局部变形的地下结构抗震Pushover分析方法

对地下结构抗震Pushover分析方法进行了改进,采用自由场局部变形峰值作为目标位移,局部变形峰值时刻对应的土层水平加速度作为等效惯性加速度输入。给出了局部变形峰值和等效惯性加速度确定方式,详细介绍了基于自由场局部变形的地下结构抗震Pushover分析方法实施步骤、使用方法和功能特点。该方法更有针对性地考虑了强地震作用下不同埋深地下结构与土体的非线性特征以及两者之间的相互作用,通过分析变形和受力情况可以得到完整的能力曲线,更好地评估地下结构抗震性能。使用本文方法对3种埋深的地下结构进行计算,并与动力非线性分析结果进行对比研究。结果表明:本方法在计算稳定性和模拟精度方面优于基于自由场整体变形的Pushover方法;对于不同的输入地震波,能力曲线的吻合程度更高;在强震和罕遇地震情况下,对于深埋地下结构,计算结果略大于动力非线性结果,对实际工程而言更加安全。     

Seismic performance analysis and design suggestion for frame buildings with cast-in-place staircases

Many staircases in reinforced concrete (RC) frame structures suffered severe damage during the Wenchuan earthquake. Elastic analyses for 18 RC structure models with and without staircases are conducted and compared to study the influence of the staircase on the stiffness, displacements and internal forces of the structures. To capture the yielding development and damage mechanism of frame structures, elasto-plastic analysis is carried out for one of the 18 models. Based on the features observed in the analyses, a new type of staircase design i.e., isolating them from the master structure to eliminate the effect of K-type struts, is proposed and discussed. It is concluded that the proposed method of staircase isolation is effective and feasible for engineering design, and does not significantly increase the construction cost.