基于推覆分析的RC框架地震倒塌易损性预测

基于倒塌率的结构倒塌易损性分析是目前评价结构抗倒塌能力最合理的方法.但是,目前基于增量动力分析(IDA)的倒塌率分析方法,工作量和实施难度大,很难直接用于工程设计,因此有必要研究便于工程应用的新方法.本文基于18个典型多层RC框架结构的IDA倒塌率分析和静力推覆分析,发现RC框架在大震下的倒塌率及抗倒塌安全储备(CMR)与静力推覆得到的结构位移安全储备之间存在较好的相关关系.依据此关系,建议了保证大震倒塌率的推覆位移安全储备,并通过9个RC框架结构算例进行了验证.本文方法简单易行,可供规则多层RC框架结构抗倒塌设计参考.     

An efficient method for estimating the collapse risk of structures in seismic regions

Assessing the probability of collapse is a computationally demanding component of performance‐based earthquake engineering. This paper examines various aspects involved in the computation of the mean annual frequency of collapse (λ_c) and proposes an efficient method for estimating the sidesway collapse risk of structures in seismic regions. By deaggregating the mean annual frequency of collapse, it is shown that the mean annual frequency of collapse is typically dominated by earthquake ground motion intensities corresponding to the lower half of the collapse fragility curve. Uncertainty in the collapse fragility curve and mean annual frequency of collapse as a function of the number of ground motions used in calculations is also quantified, and it is shown that using a small number of ground motions can lead to unreliable estimates of a structure's collapse risk. The proposed method is shown to significantly reduce the computational effort and uncertainty in the estimate. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于改进云图法的结构概率地震需求分析

概率地震需求分析是美国太平洋地震工程研究中心(Pacific Earthquake Engineering ResearchCenter,PEER)提出的新一代"性能化地震工程(Performance-Based Earthquake Engineering,PBEE)"理论框架的重要一环。传统的概率地震需求分析方法称为"云图法",这种方法针对确定性结构进行一系列地震动作用下的非线性动力分析,从而得到地震动强度参数与结构地震需求的"云图"。然而,传统的云图法只能考虑地震动的不确定性,而无法考虑结构的不确定性。为此,结合拉丁超立方体抽样技术,提出一种能综合考虑地震动不确定性和结构不确定性的改进云图法,并将传统的概率地震需求分析内容拓展为概率地震需求模型、概率地震需求易损性分析、概率地震需求危险性分析三个层次。以一榀五层三跨钢筋混凝土框架结构为例,分别采用传统云图法和改进云图法对其进行概率地震需求分析,得到了该结构的概率地震需求模型、地震需求易损性曲线和地震需求危险性曲线。分析结果表明:提出的方法可以有效地考虑地震动与结构的不确定性,避免不考虑结构的不确定性而低估结构的地震风险性。     

基于神经网络的大型空间网架结构的有限元模型修正

本文提出了依据神经网络方法完成大型空间网架结构节点固结系数的识别，实现空间网架结构有限元模型修正的方法。文中，通过有效独立法优化配置有限数量传感器的安放位置。在此基础上，利用从优化位置处的结构时程响应中获取的结构自振频率和局部位移模态信息，本文建立了基于径向基神经网络的空间网架结构有限元模型修正的计算方法。数值仿真的计算结果表明，该方法能有效地用于空间网架结构的有限元模型修正。     

交错桁架多层钢结构推倒分析方法研究

随着基于性能的抗震设计思想的发展,推倒分析开始成为罕遇地震下多、高层结构抗震设计的有力工具。本文以交错桁架多层钢结构为例,采用推倒分析对其在E l Centro波作用下的地震反应进行研究,分别采用位移系数法和能力谱法确定结构目标位移,同时进行结构在相同地震动下的弹塑性时程分析。研究表明,推倒分析能准确地评价交错桁架多层钢结构的抗震性能,采用位移系数法和能力谱法确定的结构顶点侧移均与弹塑性时程分析吻合较好,对层间位移及塑性铰分布的预测,能力谱法比位移系数法更为准确。     

基于推覆分析的钢框架结构地震倒塌判别准则研究

结构地震倒塌判别准则是工程结构强震分析的关键问题。在层损伤模型的基础上,建立了基于推覆分析的建筑结构整体损伤模型,并以国内某2层2跨平面钢框架结构拟静力试验为背景,应用有限元程序ABAQUS对平面钢框架进行了强震倒塌数值模拟。分析了钢框架结构的倒塌破坏过程,基于建议地震倒塌判别准则研究了钢框架结构的损伤演化规律。结果表明:钢框架结构在强震作用下的损伤发展顺序与塑性发展顺序一致;基于推覆分析的结构整体损伤模型能较好的体现强震作用下钢框架结构的损伤演化规律,且在上下界处收敛;强震作用下,钢框架结构的初始损伤主要由结构的残余侧移引起,而后期损伤主要由结构的承载力和刚度退化引起。     

Seismic collapse analysis of reinforced concrete framed structures using the finite element method

A new finite element code using the Adaptively Shifted Integration (ASI) technique with a linear Timoshenko beam element is applied to the seismic collapse analysis of reinforced concrete (RC) framed structures. This technique can express member fracture as a plastic hinge located at either end of an element with simultaneous release of the resultant forces in the element. Contact between members is also considered in order to obtain results that agree more closely with actual behavior, such as intermediate‐layer failure. By using the proposed code, sufficiently reliable solutions have been obtained, and the results reveal that this code can be used in the numerical estimation of the seismic design of RC framed structures. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

大跨度钢桁架转换层结构的竖向地震反应分析

对某一带钢桁架转换层的复杂高层结构进行了有限元建模,分别采用振型分解反应谱法、时程分析法和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)的设计反应谱法对大跨高位钢桁架转换层结构的竖向地震响应进行了分析.对采用振型分解反应谱法计算此类结构响应时所要选取的振型数及振型组合方法进行了探讨,并对规范采用10％的重力荷载代表值...     

钢混凝土管柱-钢桁架竖向混合结构抗震性能试验研究

工业建筑结构体系取决于生产工艺及使用要求,生产工艺的复杂性往往导致复杂的结构形式。为了满足工艺要求,形成了一类钢筋混凝土管柱-钢桁架竖向混合结构。为了研究其抗震性能,选取一实际结构,取1/4子结构,模拟边界条件,按1/8缩尺比制作模型。对模型进行动力特性测试,选择El Centro波(1940 NS)对模型进行拟动力试验,再进行拟静力试验,试验得到了该结构的动力特性参数及在地震作用下的动力反应。分析了结构自振频率及阻尼比变化,变形性能,滞回性能和破坏模式等;在试验基础上,给出了结构水平承载力的计算公式,为建立该类结构的抗震设计方法提供依据。     

SRC-RC竖向混合结构过渡层抗震设计方法探讨

首先介绍了SRC-RC竖向混合结构的受力特点和性能优势;并针对我国和日本的相关规程及工程应用实践,结合日本阪神地震中SRC-RC竖向混合结构的主要震害特点,指出国内外SRC-RC竖向混合结构过渡层抗震设计方法所存在的主要问题及不足。在综合分析阪神地震后日本关于SRC-RC竖向混合结构过渡层抗震设计方法的最新研究进展的基础上,提出了SRC-RC竖向混合结构过渡层抗震设计的设计思路和方法,可为SRC-RC竖向混合结构过渡层抗震设计提供参考。     

IM‐based and EDP‐based decision models for the verification of the seismic collapse safety of buildings

Decision models for the verification of seismic collapse safety of buildings are introduced. The derivations are based on the concept of the acceptable (target) annual probability of collapse, whereas the decision making involves comparisons between seismic demand and capacity, which is familiar to engineering practitioners. Seismic demand, which corresponds to the design seismic action associated with a selected return period, can be expressed either in terms of an intensity measure (IM) or an engineering demand parameter (EDP). Seismic capacity, on the other hand, is defined by dividing the near‐collapse limit‐state IM or EDP by an appropriate risk‐targeted safety factor (γ _im or γ _edp ), which is the only safety factor used in the proposed decision model. Consequently, the seismic performance assessment of a building should be based on the best possible estimate. For a case study, it is shown that if the target collapse risk is set to 10^?4 (0.5% over a period of 50 years), and if the seismic demand corresponds to a return period of 475 years (10% over a period of 50 years), then it can be demonstrated that γ _im is approximately equal to 2.5 for very stiff buildings, whereas for buildings with long periods the value of γ _im can increase up to a value of approximately 5. The model using γ _edp is equal to that using γ _im only if it can be assumed that displacements, with consideration of nonlinear behavior, are equal to displacements from linear elastic analysis.     

基于UPFs的珊瑚岛礁场地地震反应分析方法研究

合理且高效地模拟珊瑚砂非线性动力特性、远场无限地基辐射阻尼以及海域岛礁动水压力的影响是进行珊瑚岛礁抗震安全分析的关键技术问题.以通用有限元软件ANSYS为研究工具,基于UPFs二次开发灵活性的特点,建立了适用于珊瑚砂地基条件下的岛礁场地地震反应分析时域计算模型.通过创建一种新的珊瑚砂等价线性单元描述岛礁场地的非线性动力...     

基于状态空间法的SMA-复合支座隔震结构分析

研究了SMA(shape memory alloy)绞线-叠层橡胶复合支座的工作原理,将结构控制理论中的结构状态空间法应用到该复合支座隔震结构的数值模拟分析中。建立了普通框架、安装叠层橡胶支座和安装SMA复合支座框架的结构状态方程,应用SIMULINK工具箱建立结构仿真模型,得出不同条件下框架结构的时程反应曲线。通过对比分析可以看出SMA-复合支座能很好地改变结构的隔震效果,应用状态空间法进行SMA-复合支座隔震结构的数值模拟分析简单准确。     

混合结构振动台模型试验研究与计算分析

为研究混合结构的整体抗震性能,本研究以一个Ⅷ度区的LG大厦为原型,制作了1／20的整体模型,在同济大学土木工程国家重点实验室进行振动台试验,以考察地震动频谱及地震强度对混合结构地震反应的影响,了解混合结构体系的抗震性能、地震反应和破坏特征．本文还利用纤维模型建模对混合结构整体抗震性进行了非线性分析计算,并将计算结果与振动台试验数据进行对比分析,试验和计算结果表明：外钢骨框架-内混凝土核心筒混合结构具有较好的抗震性能．     

Evaluation of collapse resistance of RC frame structures for Chinese schools in seismic design categories B and C

According to the Code for Seismic Design of Buildings (GB50011-2001), ten typical reinforced concrete (RC) frame structures, used as school classroom buildings, are designed with different seismic fortification intensities (SFIs) (SFI=6 to 8.5) and different seismic design categories (SDCs) (SDC=B and C). The collapse resistance of the frames with SDC=B and C in terms of collapse fragility curves are quantitatively evaluated and compared via incremental dynamic analysis (IDA). The results show that the coll...     

多点输入下大跨结构反应谱分析方法研究进展

在大跨度结构的抗震研究领域,多点输入反应谱方法因其形式简洁、物理意义明确、应用方便等优点而获得了广泛重视和迅速发展,并已在一些重大工程项目的抗震分析中得到了应用。本文首先详细阐述了近年来国内外多点输入反应谱分析方法的研究现状;然后介绍了多点输入反应谱法的应用情况,包括基于该方法进行的大跨度结构地震反应分析和抗震可靠度分析;最后,提出了今后研究中一些需要进一步解决的问题。     

偏心结构非线性地震反应分析的一种简化方法

本文建立了基于结构状态方程和偏心结构体系的层剪力-扭矩等效屈服EYST面概念的求解平扭耦联非线性地震反应的分离-予估-修正递推算法，编制了相应的计算程序。通过与三个单层偏心结构模型的破坏性地震模拟试验结果的对比，验证了小变形阶段平-扭耦联地震反应算法的实用性和可靠性。算例表明，该程序数据处理量小，运算快捷，便于应用。     

基于建筑抗震设计规范的设计用地震动分析

首先利用我国《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2001)中的地震影响系数曲线,制成适合于我国抗震设计规范的人工地震波形,然后使用该人工波和日本现行设计用地震动,对隔震结构进行地震响应分析,最后由地震响应结果对所提出的模拟设计用地震动大小进行评价,得到一些有意义结论,供抗震设计人员在设计时参考。     

Bivariate Gaussian mixture–based equivalent linearization method for stochastic seismic analysis of nonlinear structures

To address challenges in stochastic seismic analysis of nonlinear structures, this paper further develops a recently proposed Gaussian mixture–based equivalent linearization method (GM‐ELM). The GM‐ELM uses a Gaussian mixture distribution model to approximate the probabilistic distribution of a nonlinear system response. Using properties of the Gaussian mixture model, GM‐ELM can decompose the non‐Gaussian response of a nonlinear system into multiple Gaussian responses of linear single–degree of freedom oscillators. With the set of the equivalent linear systems identified by GM‐ELM, response statistics as crossing rate and first‐passage probability can be computed conveniently using theories of linear random vibration analysis. However, the original version of GM‐ELM may lead to an inaccurate estimate because of the heuristic parameters of the linear system introduced to supplement insufficient information. To overcome this limitation and define unique equivalent linear systems, this paper proposes a further developed version of GM‐ELM, which uses a mixture of bivariate Gaussian densities instead of univariate models. Moreover, to facilitate the use of elastic response spectra for estimating the mean peak responses of a nonlinear structure, a new response spectrum combination rule is proposed for GM‐ELM. Two numerical examples of hysteretic structural systems are presented in this paper to illustrate the application of the bivariate GM‐ELM to nonlinear stochastic seismic analysis. The analysis results obtained by the bivariate GM‐ELM are compared with those obtained by the univariate GM‐ELM, the conventional equivalent linearization method, the tail equivalent linearization method, and Monte Carlo simulation. The supporting source code and data are available for download at https://github.com/yisangri/GitHub‐bGM‐ELM‐code.git     

横向钢梁空间约束作用对钢框架-混凝土核心筒结构弹塑性地震反应的影响

本文基于文献[5]建立的钢框架-混凝土核心筒混合结构弹塑性地震反应的拟三维分析模型,进一步考虑钢框架和核心筒之间横向梁的空间扭转作用,讨论了横向梁空间约束作用对钢框架-混凝土核心筒混合结构弹塑性地震反应的影响。算例分析表明:进一步考虑横向梁的空间扭转作用后所得的楼层位移和层间位移角比只考虑竖向作用所得的值偏大,可见,采用考虑横向梁空间竖向和扭转约束作用的拟三维分析方法更合理。