建筑结构地震失效模式可控设计

"强柱弱梁"整体地震失效模式的耗能机制明确,结构承载能力和变形能力强、延性好,是结构抗震设计希望出现的失效模式。主要论述建筑结构整体地震失效模式的可控设计方法,基于性能的塑性设计方法和采用柱树对结构柱进行重新设计的方法。前者采用能量平衡来计算地震作用并通过塑性设计来确定结构内力分配,后者在规范设计基础上采用柱树手段对结构柱进行重新设计。最后论述了结构基于规范体系实现整体地震失效模式的策略。研究成果对建筑结构抗震设计理论的发展具有重要意义。     

节点延性对基于“欧洲规范8”设计的抗弯型钢结构抗震性能的影响

为评价抗弯型结构在非线性反应较明显的性能水准下的抗震性能,建模中对节点转动能力考虑了潜在的失效模式。通过回顾欧洲对钢节点循环性能的试验,根据对试验数据的分析,提出一个线性回归方程,综合考虑节点塑性转动能力与梁高度的关系。基于"欧洲规范8"对多层结构的脆性分析,量化节点延性和节点失效对于结构的影响。在两种不同的性能水准下,根据地面振动强度、易损性曲线、给定地面记录条件对结构需求的可变性进行评测,并在地震加速度谱中考虑了地面运动的不确定性。在较强地震和较高性能水准下,从易损性曲线中可以很明显观察到节点转动能力对结构的影响。     

灾难地震作用下平板网架结构整体安全运行设计方法研究

针对大跨度钢结构体系强震下的弹塑性性能评定,目前我国抗震设计规范缺乏相关规定,同时考虑避难救灾建筑的功能要求和设防特点,本文采用集中塑性铰理论和SAP2000软件,以某双层平板网架体育练习馆为例,进行基于"灾难地震基本运行"的抗震性能设计和性能评定方法的研究。结果表明:不同地震波作用下,该结构的破坏类型均为延性强度失效破坏,适宜地震避难所的功能要求;基于失效形态,通过对原结构"薄弱部位"进行加强,可以较小的代价使普通体育练习馆实现"灾难地震基本运行"的设防要求;基于塑性铰理论进行"灾难地震基本运行"的抗震设计较为简单,易被工程师掌握使用。     

基于渐进地震失效模式的高层结构抗罕遇地震设计方法研究

针对高层结构罕遇地震作用下局部集中损伤破坏易导致整体倒塌的问题,及超静定次数消耗集中且不充分的结构地震失效本质,确定了高层结构耗能构件分批次充分消耗超静定次数的多阶段塑性发展路径,提出了高层结构塑性发展充分、失效方向可控、失效路径延长的渐进地震失效模式。同时,考虑结构多阶段塑性发展过程中地震作用的往复特性、高阶振型影响和非线性内力重分布特点,建立基于多阶段振型组合的标准地震作用,给出了多阶段塑性发展的抗震性能量化需求,建立了基于渐进地震失效模式的高层结构抗罕遇地震设计方法。该方法将高层结构渐进地震失效全过程的复杂设计简化为有限塑性阶段的分段抗罕遇地震设计,解决了高层结构难于抗罕遇地震量化设计的难题。为验证该设计方法的有效性,对一幢10层高层结构进行了抗罕遇地震设计,通过非线性时程分析方法验证了按所提方法设计的结构能够实现结构渐进地震失效模式以及结构抗震性能目标,并对比分析了按所提方法设计的结构与按现行规范方法设计的结构的抗震性能,得到按所提方法设计的结构在地震动峰值加速度为0.22g作用下耗能提高了57%,在非线性静力推覆作用下非线性抗力（基底剪力）最大值提高了15.59%。     

多层石膏墙体钢网格式框架结构影响系数研究

GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》并未给出多层石膏墙体钢网格式框架结构的结构影响系数,因此其抗震设计荷载取值还不明确。基于此,依据GB 50011-2010规范设计了6个典型的多层钢网格式框架结构模型,通过推覆分析得出结构的能力谱曲线,基于改进能力谱法得出罕遇地震和抗震设防烈度地震作用下的需求谱曲线。将结构的能力谱曲线和延性需求谱曲线族置于统一坐标系中,确定结构的目标位移以及性能关键点坐标。进一步考虑层数及标准层布置对结构延性和超强系数的影响,评估结构的抗震性能并给出结构影响系数取值。研究表明：多层钢网格式框架结构在抗震设防烈度地震和罕遇地震作用下的变形均满足抗震规范要求;其结构影响系数取3.0,位移放大系数取4.0;该结构可采用现行抗震规范进行设计,但设计结果偏于保守。     

竖向不规则钢筋混凝土框架结构基于性能的抗震设计方法

考虑结构在地震作用下不同反应阶段的动力特性,采用振型反应谱法,建立结构在不同地震作用水平下的弹塑性需求曲线族,即结构的层间剪力一位移需求曲线.结合结构的能力曲线,提出以楼层为研究对象的层间能力谱法.由结构的性能目标与位移延性的关系,建立性能目标与层间需求曲线的关系,从而得到考虑结构延性的层间需求曲线.通过计算分析表明,层间能力谱法可以有效的用于对竖向不规则结构进行基于性能的抗震设计,可以方便地对不同地震作用水平、不同性能目标的结构进行地震作用计算和配筋计算,并能控制结构在不同地震作用下的变形性能、塑性铰出现顺序及部位,与时程分析方法相比偏于保守,且比直接基于位移的设计方法具有明显的优势.     

Study on seismic design method of high-rise structures resistant to rare earthquakes on basis of progressive seismic failure mode

针对高层结构罕遇地震作用下局部集中损伤破坏易导致整体倒塌的问题，及超静定次数消耗集中且不充分的结构地震失效本质，确定了高层结构耗能构件分批次充分消耗超静定次数的多阶段塑性发展路径，提出了高层结构塑性发展充分、失效方向可控、失效路径延长的渐进地震失效模式。同时，考虑结构多阶段塑性发展过程中地震作用的往复特性、高阶振型影响和非线性内力重分布特点，建立基于多阶段振型组合的标准地震作用，给出了多阶段塑性发展的抗震性能量化需求，建立了基于渐进地震失效模式的高层结构抗罕遇地震设计方法。该方法将高层结构渐进地震失效全过程的复杂设计简化为有限塑性阶段的分段抗罕遇地震设计，解决了高层结构难于抗罕遇地震量化设计的难题。为验证该设计方法的有效性，对一幢10层高层结构进行了抗罕遇地震设计，通过非线性时程分析方法验证了按所提方法设计的结构能够实现结构渐进地震失效模式以及结构抗震性能目标，并对比分析了按所提方法设计的结构与按现行规范方法设计的结构的抗震性能，得到按所提方法设计的结构在地震动峰值加速度为0.22g作用下耗能提高了57%，在非线性静力推覆作用下非线性抗力（基底剪力）最大值提高了15.59%。     

基于构件的结构抗震性能评估平台开发及工程应用

广东省标准《建筑工程混凝土结构抗震性能设计规程》(DBJ/T 15-151—2019)提出一套与我国抗震规范体系接轨的基于构件的钢筋混凝土结构抗震性能设计方法：小震构件承载力设计，大震构件承载力和变形复核。以AutoCAD为基础开发基于构件的结构抗震性能评估BIM平台PBSD,该平台深度融入《建筑工程混凝土结构抗震性能设计规程》(DBJ/T 15-151—2019),对强震作用下构件的承载力、变形及损伤程度进行评估，从构件层次反映结构整体抗震性能。最后利用该平台对某超高层结构进行抗震性能评估，分析结构在罕遇地震作用下的损伤程度，揭示结构的屈服机制，充分论证该超高层结构的安全性。     

强震作用下钢筋混凝土结构的数值模拟

强震作用下建筑结构的抗倒塌能力是基于性能抗震设计的核心目标,故对建筑结构在强震作用下的复杂非线性行为特别是倒塌破坏模式进行模拟和预测对于研究建筑物的安全性以及评估地震损失有重大意义。基于目前结构数值模拟的最新研究进展,利用大型通用有限元分析软件MSC.MARC平台,提出可用于钢筋混凝土框架剪力墙结构地震响应分析的弹塑性数值分析模型,并通过一个实际算例演示该分析模型在模拟RC框剪结构强震作用下倒塌过程,表明其可用于RC框剪结构复杂抗震非线性行为的模拟和预测     

抗地震倒塌能力谱研究

应用基于IDA的倒塌易损性分析方法,定量评估了单自由度结构体系的抗地震倒塌能力,提出了结构抗地震倒塌能力谱的概念。抗地震倒塌能力谱由抗倒塌能力均值谱和离散度谱两部分构成,不仅可用于估计结构在不同超越概率地震作用下的倒塌率,还可根据罕遇地震/特大地震作用下的倒塌率目标,建立基于倒塌率目标的抗震设计方法。由于传统抗震设计的R-μ-T谱未考虑结构的倒塌状态,因此,建议采用R-μ-T谱和抗地震倒塌能力谱分别折减设防地震和罕遇地震/特大地震作用下的弹性地震作用需求,以实现"小震不坏、中震可修、大震不倒"的抗震设计目标。