基于不同结构损伤模型的RC框架地震易损性研究

针对目前RC框架结构地震易损性分析中整体损伤模型研究的薄弱性以及广泛采用的层间位移角方法不能准确反应结构在地震作用下损伤机理的现状,本文基于现有损伤模型的对比分析,提出了一种较准确反映地震破坏机理同时便于应用的最大变形和滞回耗能非线性组合的双参数损伤模型。以8层RC框架结构为例,进行50条地震波作用下的结构增量动力分析,分别绘制了变形和能量2种单参数模型以及牛荻涛模型和本文模型两种双参数模型的结构损伤曲线与易损性曲线,并进行了模型的对比分析和检验评估。分析结果表明:仅以层间位移角作为结构整体损伤指标会高估结构的抗倒塌性能,仅以能量作为结构整体损伤指标会低估结构损伤的超越概率。本文模型能较好地平衡最大变形和累积损伤对结构损伤的影响程度。     

钢框架内填竖缝RC墙结构的性态指标

为研究钢框架内填竖缝RC墙结构（Steel frame with slit RC wall,简称"SRCW"）在不同地震水平下的性态指标,结合我国现行抗震规范,对已完成的8榀SRCW试验数据进行了统计分析,基于修正的Park-Ang模型及损伤指数与性态指标的对应关系,提出了以层间位移角表征的SRCW结构的性态指标矩阵。分析结果表明:SRCW结构在显著屈服和倒塌时的层间位移角均值分别为0.63%和2.36%。SRCW结构在正常使用、基本完好、轻微破坏、中等破坏、严重破坏和倒塌状态下的层间位移角限值分别为1/170、1/130、1/100、1/70、1/50和1/40,研究成果可为SRCW结构开展基于性态的抗震设计及地震易损性分析提供参考。     

FRC框架结构的损伤程度控制及性能评估

为研究纤维增强混凝土（FRC）框架结构体系预期损伤部位的损伤程度控制和性能评估方法,采用ABAQUS有限元软件对该框架结构模型进行动力时程分析。针对该结构体系,研究其各种性能水准极限状态的定性描述和量化方法,并进行结构抗震性能评估。研究结果显示,预期损伤部位采用FRC材料,可以减小RC框架结构的层间残余侧移角、柱端截面最大转角和柱截面最大残余转角,可以控制整体结构和构件的损伤程度。给出FRC框架结构在不同性能水准下分别以柱截面转角、层间侧移角和层间残余侧移角为性能指标的限值。综合考虑FRC材料的特性和仿真结果的分析,建议选用层间残余侧移角进行性能评估更为合理。考虑8倍板厚翼缘宽度,柱梁抗弯承载力比达到1.2,FRC框架结构在8度设防烈度对应的地震作用下可达到性能等级D。     

钢筋混凝土柱的破坏形态及变形能力研究

对钢筋混凝土（RC）柱在地震作用下的变形性能进行量化,本文从太平洋地震研究中心柱数据库中收集到123根RC柱抗震性能试验数据,提出基于参数剪跨比和弯剪比的RC柱破坏形态判别标准;在弯曲破坏、弯剪破坏、剪切破坏三种破坏形态下,研究了轴压比、剪跨比、配箍特征值等参数对位移角的显著性影响,通过回归分析归纳出三种破坏形态下屈服位移角和极限位移角的回归方程,回归系数显著性概率均小于0.05。结果表明:本文提出的RC柱破坏形态判别标准准确度高,适应性强;位移角线性回归方程具有合理性。     

无筋砌体农居地震弹塑性有限元研究

利用ABAQUS软件对既有的砌体墙试验结果进行了数值模拟,验证了模型的正确性以及混凝土损伤塑性模型对模拟砌体结构受力性能的可用性。在此基础上,借助实地调查获得的结构参数和材料性能数据,以重庆典型农居建筑为例,建立了无筋砌体农居的三维有限元模型,对数值模型进行了动力特性分析和不同烈度下多遇及罕遇地震的动力弹塑性时程分析,并建议了无筋砌体结构农居在不同地震烈度破坏下墙体表面积受拉损伤率的临界值。最后,利用既有文献提出的层间位移角限值,分析了该农居的破坏程度,比较了墙体表面积受拉损伤率和层间位移角限值衡量砌体结构的破坏程度。分析结果表明:提出的墙体表面积受拉损伤率和层间位移角限值衡量砌体结构破坏程度吻合良好;当墙体表面积受拉损伤率小于1%时,结构轻微破坏;当位于1%~5%时,发生中等程度破坏;当位于5%~30%时,发生严重破坏;当大于30%时,结构倒塌。     

基于应变能耗储的钢筋混凝土框架结构地震损伤演化研究

结构地震损伤破坏,本质上是地震动输入能量超出结构或构件耗能能力所致。“能量”参数能够综合反映地震动强度、频谱特性以及强震持时对结构破坏的影响,本文基于能量耗散原理建立结构损伤模型,采用有限元软件ABAQUS对3榀单层单跨钢筋混凝土平面框架结构抗震性能进行数值模拟,通过损伤指数量化研究了地震作用下钢筋混凝土框架结构的损伤演化规律。研究表明:基于应变能耗储的结构损伤模型,能够合理有效地反映“位移首超破坏”与“累积损伤破坏”模式,且上、下界收敛;模拟分析得到的滞回曲线和骨架曲线与试验数据吻合较好,数值建模方法适用于以梁、柱构件为主的框架结构抗震性能分析;耗能构件框架梁能够对结构损伤破坏发展和抗震性能劣化起到一定延缓作用,承力构件框架柱的损伤加剧会加速结构抗震性能的劣化;加载幅值较小时,结构依靠混凝土裂缝闭合摩擦消耗能量,“位移首超破坏”所致损伤所占比例较大,随着位移幅值及循环次数的增加,“累积损伤破坏”所致损伤所占比例逐渐增大。     

震损加固后RC柱抗震性能影响因素分析

整理了国内外相关规范与相关研究中对RC柱抗震性态划分方法与指标限值,发现均是针对未震损未加固的RC柱.以相关试验得到的未预损未加固、未预损直接加固、预损后再加固的RC柱骨架曲线为对象,直接套用现有针对未震损未加固RC柱的性态划分方法与指标限值进行划分,得到对应各抗震性态分隔点处的位移角限值,发现3类RC柱在相同位移角下...     

考虑锈蚀的钢框架柱地震损伤模型研究

为准确评估锈蚀钢框架在地震作用下的损伤,对已有的地震损伤模型进行改进,并对框架柱的地震损伤特性进行分析。建立基于变形和能量组合的双参数损伤模型,对损伤模型中相应的参数给出具体定义和表达式,定义不同破坏等级的损伤指数范围。对3个具有不同锈蚀率的空间钢框架结构进行弹塑性时程分析,并对损伤模型的准确性进行验证。研究结果表明,该模型能够较好地描述锈蚀钢框架柱的地震损伤程度。研究结果可为该类结构构件的地震损伤评估以及基于损伤的抗震设计方法的建立提供理论依据。     

某海底沉管隧道风塔及下部结构抗震性能分析

为研究某海底隧道风塔及下部结构体系在塑性阶段的损伤破坏形态及特点,探讨在多重荷载作用下弹塑性静动力响应对结构的影响,建立了沉管隧道风塔及下部结构的大型三维有限元模型。采用基于能量原理的混凝土塑性及损伤本构模型,借助大型有限元软件ANSYS及ABAQUS分别对结构进行不同地震条件下的动力时程分析,对比分析振型、层间位移角及较为完整的塑性损伤破坏系数曲线。结果表明:不同设防地震下,结构整体性良好,振型及层间位移角满足规范要求;不同罕遇地震下,该结构的混凝土塑性拉压损伤最大时刻均发生在20 s,主要破坏区域在风塔与人防井及下部立柱的接触位置,且拉伸破坏系数明显高于压缩破坏。本文的研究成果可以为类似近海沉管隧道工程抗震设计提供一定的依据与指导。     

8.5度设防区剪力墙结构层间位移角限值探讨

为满足小震作用下结构层间位移角限值的要求,抗震设防高烈度区设计的结构竖向构件多,截面尺寸大,影响建筑使用空间。控制小震作用下的层间位移角除满足舒适度、装饰结构和机械设备正常使用的需求外,主要目的是确保结构大震不倒。根据新疆喀什地区(8.5度设防)128条强震地震动和当地实际工程,参照现行不同规范对层间位移角限值的规定,以层间位移角和高度为控制参数,设计6个剪力墙结构模型,采用基于构件变形的抗震性能评估方法研究大震作用下结构的安全性。结果表明：6个剪力墙结构在8.5度大震作用下均满足“大震不倒”的要求,且在两倍大震作用下具有合理的屈服耗能机制。建议小震作用下新疆喀什地区剪力墙结构的弹性层间位移角限值放松至1/500。     

梁铰型屈服RC框架结构地震弹塑性位移增大系数研究

本文通过弹性和弹塑性时程分析,研究了水平地震作用下梁铰型屈服RC框架模型结构的楼层屈服剪力系数、基本自振周期、楼层数3个因素对弹塑性位移增大系数的影响,通过非线性回归分析给出了弹塑性层间位移增大系数经验公式;通过分析滞回耗能沿楼层高度的分布,初步确定了梁铰型屈服RC框架结构的薄弱楼层位置;基于结构损伤分析,讨论了抗震规范中RC框架结构弹塑性层间位移角限值的水准。     

形状记忆合金混凝土框架建筑抗震性能研究

地震作用会造成钢筋混凝土框架发生平面和垂直方向的变形,导致其结构受到更大的地震力,加剧损伤程度。形状记忆合金(SMA)材料在外力作用下能够快速恢复变形前形状,降低框架损伤程度,进一步提高框架结构的承载能力和稳定性。基于此,有必要研究形状记忆合金混凝土框架建筑的抗震性能。以某实际工程为例,采用ANSYS软件建立钢筋混凝土框架有限元模型,选取天津地震波、北岭地震波、印度洋地震波及人工地震波作为地震震动输入,记录地震震动下时程结果。研究结果表明,预应力筋断裂后,该结构在地震作用下的滞回曲线为饱满的旗帜形,最大层间位移为1/125,残余变形在±10 mm之间,最高峰值荷载为211 kN,水平承载力较强,表明其自复位性能较高、地震响应效果较优、抗震承载力较强,可以有效提高建筑结构的安全性和可靠性。     

近断层地震动下摇摆-自复位桥墩连续梁地震反应

为讨论近断层地震动下摇摆-自复位(Rocking Self-Centering, RSC)桥墩连续梁的地震反应及其抗震优缺点。基于OpenSees有限元分析平台讨论了RSC桥墩三维建模方法,通过对6个试验构件的模拟,比较模拟与试验桥墩滞回曲线、预应力筋最大应力等指标,验证了模型准确性。建立设置RSC桥墩和普通钢筋混凝土(Reinforced Concrete, RC)桥墩的上部结构相同的两座连续梁桥,输入3组含有强速度脉冲的近断层地震波进行非线性动力时程分析,对比其抗震性能。结果表明：在0.4 g近断层地震动下,RSC桥墩与普通RC桥墩相比,RSC桥墩的最大位移角为普通RC桥墩的78.1%～97.6%,墩底曲率延性系数仅为普通RC桥墩的24.0%～34.0%,减小了桥墩的最大变形,也减轻了桥墩地震损伤,不利的一点是使用RSC桥墩会导致支座位移增大。RSC桥墩震后的残余位移较小,且预应力筋处于弹性受力阶段,为实现震后桥梁功能的快速恢复提供了条件。     

钢筋混凝土柱低周疲劳性能的试验研究

结构的地震破坏可看作是超过屈服后的非弹性阶段的低周疲劳问题,而单根柱的破坏分析是整个框架失效分析的基础,本文通过八根１／２比例的钢筋混凝土柱在不同位移幅值下的等幅低周疲劳试验和六根非对称位移循环下低疫疲劳试验,探讨了在不同位移幅值下降筋混凝土柱累积损伤的发展规划以及低周疲劳寿命的表达式,给出了低周疲劳寿命不同位移水平下正负位移幅值比之间关系的表达式。希望以此为基础,建立更为合理的结构抗震破坏准则。     

Shake-table testing of a self-centering precast reinforced concrete frame with shear walls

The seismic performance of a self-centering precast reinforced concrete (RC) frame with shear walls was investigated in this paper. The lateral force resistance was provided by self-centering precast RC shear walls (SPCW), which utilize a combination of unbonded prestressed post-tensioned (PT) tendons and mild steel reinforcing bars for flexural resistance across base joints. The structures concentrated deformations at the bottom joints and the unbonded PT tendons provided the self-centering restoring force. A 1/3-scale model of a five-story self-centering RC frame with shear walls was designed and tested on a shake-table under a series of bi-directional earthquake excitations with increasing intensity. The acceleration response, roof displacement, inter-story drifts, residual drifts, shear force ratios, hysteresis curves, and local behaviour of the test specimen were analysed and evaluated. The results demonstrated that seismic performance of the test specimen was satisfactory in the plane of the shear wall; however, the structure sustained inter-story drift levels up to 2.45%. Negligible residual drifts were recorded after all applied earthquake excitations. Based on the shake-table test results, it is feasible to apply and popularize a self-centering precast RC frame with shear walls as a structural system in seismic regions.     

最不利主余震序列型地震动作用下RC框架结构易损性研究

余震的发生会造成结构的累积损伤,不同类型的主余震序列地震动对结构的影响有所差异。鉴于此,以主震卓越周期小于或接近余震卓越周期为基本原则,确定了最不利主余震序列地震动。选择4层RC框架结构为研究对象,在增量动力分析的基础上,定义了4个性能水平,以此来研究该结构的易损性。依据破坏状态概率和震害指数,得到7度多遇、7度设防和7度罕遇地震的易损性指数。研究结果表明:依据我国规范设计的RC框架结构的4个性能水平的量化指标限值依次为1/495、1/263、1/108和1/45,余震的出现会加剧结构的破坏状态。当以易损性指数作为评价指标时,可认为该结构能够满足小震不坏、中震可修和大震不倒的抗震设防目标。     

2017年8月8日九寨沟7.0级地震长波辐射异常特征

通过距平方法,研究2017年8月8日九寨沟7.0级地震前震中所在区域（95.00°—110.00°E,25.00°—45.00°N）长波辐射时空演化特征,研究结果表明:①2017年7月,去除背景之后的长波辐射场在震区附近出现显著增强现象,增强区域基本走向与地质构造走向一致,其主体区域沿着巴颜喀拉块体南缘边界带,重要分支横跨巴颜喀拉块体,直接延伸至九寨沟7.0级地震震中;②紧邻九寨沟7.0级地震震中的4个格点在去除背景变化后的长波辐射时序曲线变化特征基本一致,即在2017年7月出现显著大于其他月份的现象。