不同类型结构中楼梯受力性能研究

通过对有楼梯的框架结构、框架-剪力墙结构和剪力墙结构的地震反应分析,研究了不同类型结构中楼梯构件的受力性能。结果表明,在框架结构中当楼梯与主体结构共同工作时,楼梯中梯段板、梯梁和梯柱等构件的内力显著增大,且受力状态复杂,从而造成楼梯构件不同程度的破坏;在框架-剪力墙结构和剪力墙结构中,当楼梯与主体结构共同工作时,楼梯中梯段板的内力明显增大,且受力状态复杂,易造成梯段板的破坏;而梯梁、梯柱等所受内力较小,不易产生破坏。     

框架隔震建筑设计方法及应用

基于《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）的有关规定,介绍了框架结构房屋的隔震设计方法。为方便工程技术人员了解和掌握隔震技术的应用,以框架结构为例,指出了采用隔震技术的设计要点和步骤,并给出实例来具体说明。     

汶川地震框架柱震害的初步分析

按照框架结构抗震概念设计的要求,结构应具有多道抗震防线,其中一个原则是“强柱弱梁”。但是在汶川地震中,框架结构柱的破坏明显重于梁,柱端与节点的破坏较为突出,即所谓的“强梁弱柱”结构很普遍。在对地震破坏区实地考察的基础上,对框架结构梁柱节点处的破坏以及柱顶、柱脚和柱身的震害进行分类,分析了各种震害的原因,总结了框架结构中框架柱的破坏特点,从期为将来框架柱的抗震设计提供震害经验。     

建筑抗震工程设防"小震不坏"的研讨

根据地震现场建筑工程震害调查的实践经验,论述了《建筑抗震设计规范》GB50011-2001中的抗震设防“小震不坏”的指导思想,旨在通过大量建筑工程出现地震损坏的实例,达到提高建筑工程抗震设防质量的目的。     

芦山地震框架结构震害分析

根据芦山地震现场考察结果,介绍了框架结构房屋填充墙、楼梯、柱、梁、板、玻璃幕墙、飘窗和吊顶的震害特征,并为增强框架结构房屋防震减灾能力提出建议:(1)经过抗震设计并且按照规范施工的钢筋混凝土框架结构房屋具有良好的抗震性能,值得推广应用;(2)框架结构楼梯间墙体震害相对较重,建议完善框架结构楼梯间的设计方法和抗震构造措施;(3)注意填充墙对整体结构的抗震贡献和影响,要加强填充墙与框架梁柱的构造连接措施,可以选用轻质材料与框架柔性连接,并避免填充墙倒塌伤人;(4)要重视玻璃幕墙与主体结构的连接构造,避免玻璃幕墙脱落伤人;(5)对吊顶和广告牌等非结构构件,要做好构造和连接,防止坠落造成人员伤害。     

汶川地震震中某钢筋混凝土框架结构的非线性地震反应分析

2008年5月12日,四川省汶川县发生了里氏8.0级地震,造成了巨大的人员伤亡以及工程结构震害。位于震中映秀镇的漩口中学教学综合楼是按照《建筑抗震设计规范(GB50011-2001)》进行设计的,按7度进行抗震设防。在此次地震中,该建筑破坏严重,工程震害典型。为此,本文考虑了钢筋混凝土与砌体的材料非线性性质,建立了框架填充墙结构的非线性分析模型,进行了非线性有限元时程分析,分析了结构破坏的原因,讨论了填充墙体对结构抗震性能的影响,为该类结构的抗震设计提供了一定的依据。     

芦山地震楼梯间震害调查及思考

楼梯间作为地震中人员疏散和救援通道,其抗震设计应引起足够的重视.我国2010年实行的《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)中加强了结构中楼梯间的设计要求,结合该规范的实施,本文总结了芦山地震中各类结构中楼梯间的震害现象.通过对梯板、楼梯间墙体、与楼梯间相连的主体结构等位置的震害分析,指出了规范中关于楼梯间新增条文的必要性;提出了一些抗震设计建议,为规范修订和工程设计提供参考.     

不同版本规范设计的底框砌体结构地震易损性对比

历次地震震害表明,底框砌体结构在遭遇大地震时破坏严重。本文比较了《GBJ11-89建筑抗震设计规范》和《GB50011-2001建筑抗震设计规范》中关于该类结构的抗震设计要求。参考某地一个实际底框砌体结构建筑设计资料,分别按上述两版本规范设计了2个具有代表性的底框砌体结构。采用层间剪切模型基于IDA方法对结构进行了地震易损性分析,对比分析结果表明:按两版本规范设计的底框砌体结构的破坏均出现在过渡层;在设防地震作用下,按《89规范》设计的结构达到中等破坏的概率最大,使用功能受到影响,按《01规范》设计的结构达到轻微破坏状态的概率最大,使用功能基本无影响;在罕遇地震作用下,按《01规范》设计的结构发生严重破坏和毁坏的概率比按《89规范》设计的结构明显降低,抗震能力明显提高。本文提供的结果可丰富底框砌体结构地震易损性数据,为区域地震风险评估、震害预测等研究提供更加精细的易损性模型。     

填充墙RC框架结构地震破坏机理及关键抗震措施研究

汶川8.0级特大地震等震害调查结果显示,通常被认为其抗震设计问题已经解决且具有较强抗震能力的RC框架结构,却突出地表现出"强梁弱柱"、"薄弱层"、"短柱失效"等一系列超出抗震设计初衷的灾难性破坏形式。本文以汶川漩口中学倒塌的RC框架结构教学楼的典型震害为背景,通过典型双跨填充墙RC框架结构单元伪静力试验及框架结构模型地震模拟振动台对比试验,结合理论分析和数值模拟,研究了填充墙对RC框架结构破坏机理的作用机制,分析了现浇楼板对实现"强柱弱梁"破坏机制的影响规律,提出了可有效改善RC框架结构抗倒塌机制的技术措施及设计建议。论文主要完成了以下工作:(1)以汶川漩口中学倒塌的教学楼为原型,设计完成了考虑楼板及填充墙影响的4个1/2缩尺的单层两不等跨填充墙RC框架结构模型伪静力试验,研究了2类填充墙材料、3种布置方式对框架结构整体强度、刚度及延性的影响规律,揭示了填充墙及现浇楼板对框架结构不同地震破坏模式的作用机理。(2)基于填充墙RC框架结构伪静力试验结果,采用DIANA非线性有限元分析程序,实现了填充墙与框架间相互作用模拟;分析了填充墙与RC框架结构的相互作用机理,研究了填充墙对典型双不等跨RC框架结构破坏及倒塌模式的影响规律。(3)基于填充墙RC框架结构伪静力试验结果,结合理论分析及非线性有限元数值模拟,系统研究了填充墙RC框架结构中的"短柱"破坏机理。选取实际工程中常用的粘土砖、加气砌块、蒸压砖等3种砌体材料,定量研究了不同填充墙砌筑材料、墙-框界面刚度及填充墙布置高度对RC框架结构"短柱"破坏模式的影响规律,提出了可实现避免短柱破坏的理论判别公式及设计措施。(4)研究提出了可显著提升框架结构整体抗倒塌能力的现浇楼板四角与梁柱有限断开的抗震设计措施。按现行规范设计制作了2个2×2跨、1/5缩尺的4层填充墙RC框架结构模型,通过地震模拟振动台对比试验,验证了横向两不等跨RC框架结构中填充墙及现浇楼板对破坏模式的不利影响;通过振动台试验与伪静力试验及实际震害现象对比分析,揭示了现浇楼板以及填充墙对框架结构破坏模式的作用机理;通过两RC框架结构模型破坏模式对比试验及非线性数值模拟分析,进一步证实规范中试图提高柱端弯矩增大系数的设计方法并不能有效实现预期的"强柱弱梁"破坏机制,而现浇楼板四角与梁柱有限断开的措施可明显提高框架结构的整体抗震性能,有效延迟框架柱的破坏。     

芦山地震中校舍建筑的震害特点与分析

本文对芦山地震中的校舍建筑震害进行调查和分析.调查发现,汶川地震后重建的框架结构,由于按照新的抗震规范进行设防,大多数没有出现结构性损伤,震害集中在填充墙等非结构构件上.建于汶川地震前的框架结构,当不符合规范的强制条文时,破坏严重,特别是单跨框架,个别发生首层柱端破坏.砖混结构校舍中的宿舍楼,由于开间小,横墙多,多设置了构造措施,虽有结构破坏,但均可修复.砖混结构教学楼采用砖墙-框架柱混合承重的结构体系,大多在汶川地震后得到加固,未加固的教学楼有严重的结构破坏,而加固后的校舍建筑则表现较好,但是这些结构体系多采用预制空心板,整体性较差,已经被规范禁止用于校舍建筑.场地对结构震害有重要的影响,密实的持力层、妥善的地基处理和整体性好的基础形式,可以大幅度减轻结构的震害.本文建议:应加强校舍建筑基于性能设计的研究,进一步明确其设防目标;研究填充墙与框架的相互作用,设计新型的填充墙体系以实现校舍建筑在不同地震水平下的功能要求.     

隔震防倒塌支座及楼梯间位置对框架结构抗震性能的影响研究

为研究梯段板下端设置隔震防倒塌支座和楼梯间位置对钢筋混凝土框架结构抗震性能的影响,利用ETABS软件建立不包括、包括隔震防倒塌支座的3种楼梯间布置方案,6个框架结构计算模型。通过模态分析、反应谱分析和Pushover分析,研究隔震防倒塌支座和楼梯间位置对框架结构的振型、内力及破坏机制的影响。结果表明:梯段板下端设置隔震防倒塌支座后,楼梯间位置对钢筋混凝土框架结构的扭转效应影响较小,且框架结构在两个主轴方向的动力特性比较接近;楼梯间框架柱内力均显著降低,但楼梯间布置在最边跨时,在垂直于梯跑方向地震作用下,框架结构边柱内力较大;框架梁对整体框架结构的耗能贡献较多,增强了框架结构的抗震性能,大震时楼梯构件严重破坏较晚,设置隔震防倒塌支座可保证楼梯整体稳定性。     

Dynamic characteristics and seismic behavior of prefabricated steel stairs in a full‐scale five‐story building shake table test program

This paper investigates the dynamic characteristics and seismic behavior of prefabricated steel stairs in a full‐scale five‐story building shake table test program. The test building was subjected to a suite of earthquake input motions and low‐amplitude white noise base excitations first, while the building was isolated at its base, and subsequently while it was fixed to the shake table platen. This paper presents the modal characteristics of the stairs identified using the data recorded from white noise base excitation tests as well as the physical and measured responses of the stairs from the earthquake tests. The observed damage to the stairs is categorized into three distinct damage states and is correlated with the interstory drift demands of the building. These shake table tests highlight the seismic vulnerability of modern designed stair systems and in particular identifies as a key research need the importance of improving the deformability of flight‐to‐building connections. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

Lessons learned from the ＂5.12＂ Wenchuan Earthquake： evaluation of earthquake performance objectives and the importance of seismic conceptual design principles

Many different types of buildings were severely damaged or collapsed during the May 12, 2008 Great Wenchuan Earthquake. Based on survey data collected in regions that were subjected to moderate to severe earthquake intensities, a comparison between the observed building damage, and the three earthquake performance objectives and seismic conceptual design principles specified by the national ＂Code for Seismic Design of Buildings GB50011-2001,＂ was carried out. Actual damage and predicted damage for a given earthquake level for different types of structures is compared. Discussions on seismic conceptual design principles, with respect to multiple defense lines, strong column-weak beam, link beam of shear walls, ductility detailing of masonry structures, exits and staircases, and nonstructural elements, etc. are carried out. Suggestions for improving the seismic design of structures are also proposed. It is concluded that the seismic performance objectives for three earthquake levels, i.e., ＂no failure under minor earthquake level, ＂＂repairable damage under moderate earthquake level＂ and ＂no collapse under major earthquake level＂ can be achieved if seismic design principles are carried out by strictly following the code requirements and ensuring construction quality.     

既有大跨度混凝土拱桥震害机理分析

以汶川地震中遭到严重破坏的金花大桥作为工程实例,基于现场震害调查资料和数值分析来研究金花大桥地震破坏机理。现场震害调查发现,金花大桥震害主要集中在主拱肋和拱上立柱,表现为混凝土开裂和拱上立柱环向裂缝等。数值分析结果表明,在地震荷载作用下主拱肋的拱脚截面抗弯能力比地震需求小,会出现弯曲破坏,拱顶截面抗震能力满足抗震需求;8#拱上立柱在柱底会发生弯曲开裂。数值分析结果与震害调查具有一致性,可为大跨度拱桥抗震设计提供参考。     

汶川8.0级特大地震极震区不同结构形式建筑物震害简析

对汶川地震中极震区的现场震害调查资料进行了统计分析,分析了钢筋混凝土框架结构、砖混结构、底框架结构3种结构形式的破坏特征和受损原因。分析表明,经抗震设防的房屋震害明显低于未经抗震设防的房屋,实现了预期的抗震设防目标;在经抗震设计的房屋中,钢筋混凝土框架结构的表现是最好的,其次是砖混结构,表现最差的是底框架结构。     

基于IDA的高墩大跨桥梁地震易损性分析

针对目前我国桥梁抗震设计规范仅适用于墩高40m以下规则桥梁的现状,以一常见山区高墩大跨连续刚构桥为研究对象,采用IDA方法分析了桥梁结构在15条地震动下的动态响应,得到桥墩各截面在所有地震动作用下的曲率包络图。以高墩最不利截面的材料损伤应变所对应的截面曲率为损伤指标,结合能力需求比对数回归分析,计算了高墩在不同损伤状态下的破坏概率,建立了墩柱易损性曲线,同时还建立了梁端支座的易损性曲线。基于联合失效概率分析方法,形成了桥梁系统易损性曲线。分析结果表明:薄壁空心墩连续刚构桥在强地震作用下高墩发生破坏的部位主要集中在墩顶和墩底区域;墩柱发生完全破坏的概率极小,但桥台处梁端活动支座的地震损伤概率较高;桥梁系统损伤概率能够更加准确地反映高墩大跨桥梁的真实抗震性能。     

汶川大地震简支梁桥落梁震害与设计对策

总结了5.12汶川大地震中简支梁桥落梁震害及主要影响因素,发现除地震山体滑坡等地质灾害外,断层地表破裂、近断层地震动效应、桥台胸墙冲切破坏、防落梁构造措施单一及桥梁体型复杂等因素都是引起简支梁桥落梁震害的重要原因。提出了简支梁桥防落梁设计的基本理念及相关技术方案要点为允许墩梁间发生滑移,以降低桥墩承受的地震惯性力,以及盖梁提供允许的最大滑移长度及支座支承宽度,再辅助挡块或拉索限位器等共同防止落梁发生。最后结合现行规范,以拉索限位器为例给出了简支梁桥防落梁设计方法。     

基于BP神经网络的有限特征参数砌体结构震害等级推演

详细的建筑结构特征参数是得到合理地震易损性分析结果的基础。本文给出了一种结合已有地震易损性分析成果,在具备有限特征参数的情况下,利用BP神经网络进行单体或群体结构震害等级推演的方法。以陕西省渭南市607栋设防砌体易损性评估结果为样本构建了一个3层BP神经网络模型,并对北京市海淀区近2万栋设防砌体不同地震烈度下的可能破坏状态进行推演,结果能够反映区域本地化特征,也与抗震设计目标和震害案例相符。该方法适用于少量特征参数下单体或群体结构的快速震害等级推演,可为相似烈度地区的建筑结构风险评估提供参考。