钢筋混凝土建筑结构的抗震性能评估及其加固工艺浅析

依据当前我国正处于实际运用状态的《建筑结构抗震规范》(修订版),不管是已建成建筑结构的抗震评估与加固,还是处于初步规划阶段的建筑抗震设计,均通过小震弹性承载力对抗震延性构造进行计算,基于此措施,实现"大震不倒、中震可修及小震不坏"的抗震设防目标。针对抗震延性构造措施不符现行规范的既有建筑结构,对其实施评估工作,如若仅开展小震弹性承载力计算,则难以实现"大震不倒"的既定目标。通过以结构构件变形与结构层间位移作为抗震的性能目标,基于定量层级实现既有钢筋混凝土建筑结构,对其抗震性能实施综合评估,并分析具体加固工艺。     

钢结构性能设计相关指标研究

基于性能的抗震设计思想越来越多地运用于工程设计尤其是超限高层建筑结构抗震设计中,但现行国家规范对性能设计的规定仅考虑宏观层面的层间位移角及使用承载力对构件进行控制,而不涉及到构件的变形。建立满足《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)规定的弹性设计的钢框架-核心筒模型,并使构件应力比尽可能接近1.0。利用FEMA 356中的性能指标,对结构进行性能化分析。分析结果表明,有必要同时采用层间位移角及构件变形进行基于性能的抗震设计。     

中震弹性设计与中震不屈服设计的理解及实施

我国目前的抗震规范规定结构抗震设计时,进行小震作用下的承载力验算、弹性变形验算和大震作用下的弹塑性变形验算,对中震设计的具体内容涉及很少.近年来随着我国复杂和超限结构的不断出现,国内一些专家提出对此类重要结构实施中震作用下的抗震设计,具体包含"中震弹性"和"中震不屈服"两种方法.文中首先就这两种设计方法的概念、具体设计参数进行了对比分析;然后以某一高层混合结构为例,对比了按7度丙类建筑小震、乙类建筑小震、丙类建筑中震不屈服、丙类建筑中震弹性下的设计结果,得到的一系列结论可供设计人员和规范修编参考.     

珠海天朗海峰超限高层建筑结构设计

天朗海峰国际中心塔楼采用现浇钢筋混凝土部分框支剪力墙结构。采用基于性能的抗震设计方法,利用承载力与变形验证不同水准下结构与构件的抗震性能,包括小震弹性计算,中震弹性及中震不屈服构件验算,以及罕遇地震下的弹塑性分析。提出了相应的超限设计措施,使结构能够实现预定的性能目标。同时根据工程的风洞试验结果进行风振时程分析,并将分析结果与规范风静力荷载计算得出的结果比较,取较不利者进行抗风设计。     

“两水准两阶段”抗震性能化设计方法及工程应用北大核心CSCD

针对小震计算设计方法与中震计算设计方法展开对比分析,研究两种设计方法的相同之处和本质区别。重点论述基于构件的“两水准两阶段”结构抗震性能化设计方法,即“小(或中)震结构弹性计算、构件承载力设计,大震结构弹塑性计算、构件承载力和变形复核”的抗震思路和设计方法。实现基于构件层次的结构抗震性能化设计,与基于构件试验的混凝土结构经典理论的理念保持一致。通过一栋复杂连体建筑的结构超限设计,重点论述定量评估大震作用下构件正截面变形能力、斜截面承载能力以及构件损坏程度。结果表明,通过大震作用下的构件性能评估,可以发现结构抗震薄弱位置和薄弱构件;采取具有针对性的加强措施可实现结构抗震性能的精准优化,保证结构抗震安全。     

新抗震规范中抗震性能设计参考方法探讨

以20层剪力墙结构为例,采用《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)推荐的"建筑抗震性能设计"参考方法,按不同的性能要求分别对剪力墙和连梁构件的承载力以及整体结构的层间位移进行了验算。结果表明:如欲满足性能1和性能2抗震设计的承载力以及侧向变形的要求,会导致墙、梁构件的配筋量和截面尺寸急剧增加,不符合经济合理的设计原则;在罕遇地震下性能2的性能目标和承载力要求偏低。     

广州琶洲PZB1301项目抗震性能设计

基于性能的抗震设计方法是现代工程抗震理论发展的重要方向.本工程采用钢筋混凝土框架-核心筒结构体系,辅以钢斜撑传递悬挑结构内力.设计中立足于承载力和变形能力的综合考虑,针对框架梁柱、钢斜撑、转换梁、核心筒、节点等不同构件的受力情况,采用基于性能的抗震设计方法,通过小震弹性、中震弹性以及大震弹塑性分析,结构整体及各构件的抗...     

盛德大厦改建工程抗震性能研究

针对广州盛德大厦改建设计后的结构进行抗震性能研究。要求改建设计后的结构满足现行结构规范,故对原已建部分承载力复核并采取相应的加强改造措施,以确保其有足够的抗震能力。改建后的结构设计采用基于性能的抗震设计方法,包括小震弹性计算、中震弹性以及中震不屈服构件验算,以及罕遇地震下的弹塑性分析。利用ETABS和PERFORM-3D分析软件进行了整体结构弹性及弹塑性时程分析和推覆分析,并运用多种分析手段验证不同地震作用下结构的抗震性能,最后校核了桩基础在地震作用下的承载力。     

某超限高层结构设计与分析

杭州湾新区创业大厦、双创论坛联合体属于超限高层建筑,存在扭转不规则、凹凸不规则和楼板不连续等问题,给结构设计带来了一定困难。结合抗震规范要求,采用基于性能的抗震设计方法,对主体结构进行了小震弹性抗震分析,对构件配筋进行了中震弹性、中震不屈服和大震弹塑性抗震分析。分析结果表明,主体结构具有较好的承载和变形能力,对同类工程具有一定的参考价值。     

防屈曲支撑在高层混凝土框架结构抗震加固中的应用

某十层的纯框架结构建筑检测结果表明,其弹性层间变形和弹塑性层间变形均不满足现行规范要求。采用防屈曲支撑对该结构进行了抗震加固设计,并基于SATWE软件分析了其小震下的结构性能。利用SAP2000软件,基于Pushover分析方法进行了抗震性能分析。由分析结果得知,防屈曲支撑增加了结构的抗侧刚度,增强了结构延性,改善了原结构薄弱层的抗震承载力。经防屈曲支撑加固后的结构,其变形特性仍与原框架结构类似。对实际工程所采用的防屈曲支撑进行了抗震性能抽检试验,结果表明,构件力学性能与设计数据吻合良好。防屈曲支撑技术用于高层框架结构的抗震加固具有良好的技术优势。     

山西国腾房地产公司双塔小区结构设计

结合两栋高层住宅楼和一地下车库的建筑结构设计,介绍了其基础选型,结构布置及相应的计算分析结果。结果表明,工程在多遇地震作用下的多个抗震性能指标均满足相关规范的要求,结构能达到小震不坏,大震不倒的抗震设防目标。     

基于性能的既有建筑防屈曲支撑抗震加固设计

对于抗震能力低、抗震构造措施普遍不满足现行规范的原非抗震设防区既有建筑,采用消能减震技术加固结构,通过性能化设计方法实现抗震加固目标,可以解决传统加固方法效率低、难以实施等难题。以原非抗震设防区某既有框架结构教学楼加固项目为例,介绍了采用耗能防屈曲支撑提高抗震性能的具体方法和既有建筑基于性能的抗震加固设计流程。结果表明:加固前结构单体中最大的扭转周期比达到了0.96,最大位移比为1.38, 加固后扭转周期比控制为0.84,最大位移比为1.20; 加固前结构小震下构件承载力基本满足要求,但扭转周期比和抗震构造措施不满足现行规范要求,大震下结构会发生严重破坏甚至倒塌; 加固后结构构件承载力能满足7度小震(多遇地震提高1度)要求,小震下防屈曲支撑调整结构抗扭刚度,减小扭转效应,大震下防屈曲支撑屈服耗能,显著提高了结构的抗大震性能; 当结构的抗震性能明显提高时,抗震构造措施要求可适当降低。     

Performance evaluation of cold-formed steel braced frames designed under current U.S. seismic design code

The purpose of this study is to evaluate the seismic performance of cold-formed steel braced frames (CFSBF) by adopting a new evaluation procedure developed from the SAC Joint Venture. The validity ofR factors for CFSBF in current U.S. design codes was examined. To estimate the global collapse drift capacity of CFSBF buildings the modified IDA procedure was used. Also, the values of some parameters were newly decided for CFSBF buildings. The two-, four-, and six-story prototype CFSBF buildings for the Seattle site were chosen for this study. The modeling of the braces and columns of CFSBF buildings was based on the results of static cyclic test and shaketable test conducted from CERL. Also, the gypsum walls’ contribution to resisting lateral loads was considered for analysis. According to the evaluation results, the four- and six-story CFSBF buildings designed under current design codes were not able to satisfy the performance objective, so a new configuration scheme for CFSBF buildings exhibiting better seismic performance was proposed.     

砖砌体房屋三水准抗震能力判别方法

震前对现有砖砌体房屋抗震能力的判别是对该类房屋采取有效抗震减灾措施的重要依据,对减少该类房屋在地震中的破坏有着重要的实用价值。在我国现有《建筑抗震鉴定标准》(GB 50023—2009)给出的砖砌体房屋抗震能力指数法的框架下,引入抗震能力系数法,实现与抗震设计规范相对应的砖砌体房屋基于烈度的三水准抗震能力判别方法;将其与地震动参数联系起来,给出地震动参数-破坏状态的对应关系,实现砖砌体房屋基于地震动参数的三水准抗震能力判别方法;对汶川地震中发生震害的一栋砖砌体房屋进行抗震能力判别,与实际震害相比较,吻合得很好,并对其进行了三水准抗震能力的判别,表明该房屋满足抗震设防烈度为VII度时小震不坏、中震可修、大震不倒的抗震设防要求,验证了方法是可行和有效的,对同时进行不同设防水准下房屋抗震能力的判别是实用的。     

半刚性框架-屈曲约束钢板剪力墙结构振动台试验研究

为研究半刚性框架-钢板剪力墙结构的抗震性能,进行了1个缩尺比为1/3的单跨4层钢框架-屈曲约束钢板剪力墙的振动台试验。试验采用模拟地震动的方法,选取El Centro波、Taft波和一条人工合成波,分析在7度多遇至9度罕遇共计8个水平地震作用工况下结构的动力特性和动力响应。研究结果表明：在多遇地震作用下,结构无明显塑性变形;罕遇地震作用时,1、3层墙板大部分区格形成拉力带。随着地震激励的增大,结构刚度逐渐退化,9度罕遇地震输入后结构抗侧刚度最大降幅仅为12%;屈曲约束钢板墙作为第一道抗震设防防线,率先进入弹塑性工作阶段,吸收耗散地震能量,避免框架发生破坏;在多遇及罕遇地震作用下结构的层间位移角分别为1/476和1/68,均满足我国现行抗震规范对层间位移角限值的规定。结构整体表现出优异的抗震性能,满足我国“两阶段,三水准”抗震设防要求。     

世构体系框架结构模型振动台试验研究

为了研究预制预应力混凝土装配整体式框架结构(世构体系)抗震性能,以某实际工程世构体系框架结构为原型,对其底部两层进行缩尺模型振动台试验研究。观察试验模型在不同振动工况下的损伤及破坏情况,对模型在各水准地震作用下的动力特性、加速度、位移、应变及扭转反应进行分析,并根据试验现象与试验结果,对世构体系框架整体进行抗震性能的综合评价。结果表明：该预制装配框架体系在多遇地震作用下未出现明显损伤,在罕遇地震作用下节点核心区未出现裂缝,模型仍能保持较好的整体性,抗震性能良好;试验模型结构布置合理,地震作用下主要运动形式为平动;罕遇地震作用下,模型自振频率最大降幅为21.89%,最大层间位移角为1/122;虽然模型存在一定程度的损伤,但其弹塑性层间位移角均小于GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》中的限值,满足我国“小震不坏”、“大震不倒”的抗震设防目标。     

Seismic behavior of tall buildings using steel–concrete composite columns and shear walls

For the seismic design of tall building structures, the behavior under severe earthquakes should be carefully considered and the upper limit of inter‐story deformations are often defined by the design codes. To improve the performance of structures under severe earthquakes, composite structural members, including steel reinforced column and steel plate reinforced shear wall, are often adopted. In the present work, the seismic behavior of tall buildings using steel–concrete composite columns and shear walls is investigated numerically. Fiber beam–column element models and multilayer shell models are adopted to establish the finite element model of structure, and the material nonlinearities are described by the plasticity and damage models. The accuracy of the developed models is verified by the experimental results of a single shear wall. Systematic numerical simulations are performed for the tall building structures subjected to different earthquakes. The comparative study indicates that the nonlinear redistribution of internal forces plays a very important role for the performance of tall buildings under severe earthquakes.     

浅谈建筑结构抗震概念设计的进展

近15年来统计,江苏省建成或在建的超限建筑工程,分为公共建筑、居住建筑、隔震减振工程3类,可以看出,运用抗震概念设计在工程的抗震设计、审查、科研方面起到很好的作用,重要性显而易见,它既能符合现行工程设计标准、规范要求,又能促进技术发展和创新,推进、完善和补充现行规范内容。同时,针对建筑工程的＂超限＂部分提出的更严格的措施,促进了工程防震减灾综合能力的提高。