基于非弹性位移响应谱值的框架结构易损性分析

为研究基于非弹性位移响应谱的框架结构易损性问题,通过有限元软件建立6个不同周期的钢筋混凝土框架模型,提出了框架结构损伤的4个极限状态的量化指标,采用IDA分析方法得到框架结构的易损性曲线;采用反应谱方法得到地震危险性曲线,进而得到框架结构抗震倒塌安全储备系数。本研究结果为今后评估框架结构的易损性问题提供参考。     

关于地震区划图的编制原则与抗倒塌设防的探讨

地震区划图是工程设防的重要依据,是防震减灾过程中的一项基础工作.目前全球大震发震频次相对较高,超设防烈度问题已凸显.从地震区划图的制定基础出发,讨论了影响地震区划的基础因素,分析了超设防烈度发生的主要原因;基于概率地震危险性分析方法编制的地震区划图,探讨了概率地震危险性分析方法的假设模型,指出地震危险性分析应在揭示地震发生机制的基础上合理确定地震预测模型;地震危险性分析方法应采用概率地震危险性分析与确定地震动相结合;地震区划图应以地震危险性分析结果与建筑物抗倒塌易损性分析结果为依据,并充分考虑大震和特大地震的发生概率,编制一致倒塌水准的地震区划图,提供合理的抗倒塌设防标准.     

不同抗震设防标准下多层钢框架结构抗倒塌能力的研究

为了评估多层钢框架在不同抗震设防标准下的抗倒塌能力,按我国现行规范设计了5个多层钢框架结构,采用美国ATC委员会提出的CMR分析方法对钢框架结构倒塌储备能力进行分析,得出了钢框架算例的相应倒塌储备系数和倒塌概率曲线。分析了不同抗震设防标准多层钢框架IDA计算的结果,评价了不同抗震设防烈度多层钢框架的抗倒塌能力和抗倒塌安全储备,讨论了不同抗震设防标准多层钢框架的倒塌概率,并且提出了抗震设防标准的有关建议。     

西安地区一致危险谱与一致风险谱的构建

为了使不同地区的结构在地震作用下具有相同的倒塌概率,对一致风险谱进行了研究。本文首先通过概率地震危险性分析得到了西安地区的一致危险谱,通过风险积分法得到了西安地区的一致风险谱,将一致危险谱与一致风险谱进行对比发现,基于一致危险谱进行抗震设计的建筑结构在地震作用下具有不同的倒塌概率。然后通过近似解析法构建了西安地区的一致风险谱,将两种方法得到的一致风险谱进行对比发现,如果地震危险性函数能够很好地描述场地的地震危险性,两种方法得到的一致风险谱相差很小。最后分析了结构地震易损性的对数标准差β对一致风险谱、风险系数R_c、风险导向地震动参数的比例系数的影响。研究表明:β对大震一致风险谱的影响不大,β≤0.7时,对中震一致风险谱的影响大,β0.7时,对巨震一致风险谱的影响大;β0.7时,R_c随着β增大而减小,β≥0.7时,R_c随着β增大而增大;β对风险导向巨震和风险导向中震之间的比例系数的影响大于对风险导向大震和风险导向中震之间的比例系数的影响。     

RC框架结构倒塌地震易损性评估

为系统评估RC框架结构的抗地震倒塌能力,按照中国现行规范设计了66个典型RC框架结构,基于OpenSEEs平台建立了考虑节点剪切变形的典型RC框架结构集中塑性铰模型,并采用IDA分析方法得到各典型结构的IDA曲线与倒塌点;分析设防烈度、层数及跨度对倒塌储备系数的影响,评估RC框架结构在大震及特大地震下的抗地震倒塌能力。结果表明:按中国现行规范设计的RC框架结构的抗倒塌储备系数CMR与设防烈度和层数存在负相关关系,而与跨度的相关性较弱;符合现行规范设计的RC框架结构满足大震不倒的设防要求,但其抵御特大地震作用的能力明显不足,其中,7.5度设防RC框架结构的抗倒塌能力最弱。     

反应谱离散性对梁桥概率地震需求预计的影响

以一座三跨非规则钢筋混凝土连续梁桥为例,选择2组实际地震波作为输入地面运动,通过IDA分析探讨地震波反应谱的离散度对于梁桥结构概率地震需求预计的影响,得到以下结论：实际地震波的反应谱离散度与桥梁结构概率地震需求预计的离散度密切相关;针对基于概率理论的PBEE和PBSD,合理的选择实际地震波进行动力分析,可以使地震需求的概率分布更加符合实际情况,提高概率地震需求预计、易损性曲线等计算结果的精确性和计算效率。     

风电塔在地震和风荷载下的失效概率评估

对某在役风电塔进行了地震和风荷载下的失效概率对比。首先,结合风电塔特有的设计使用年限对于特定地区下的地震和风的发生概率进行概率分析,得到灾害危险性曲线。接着,以壳体单元和梁单元建立了包含叶片和塔体的有限元模型,以地震反应谱和风谱为基准选择和生成多组时程记录,使用增量时程动力时程分析的方法,分别在地震和风荷载下,进行非线性有限元计算,得到该风电塔在两个灾种下的易损性曲线。最后,根据危险性和易损性分析结果,使用全概率公式,比较在地震和风两种不同灾种下的总体失效概率。结果表明,采用特定设计使用年限对风电塔危险性进行评估可以避免计算过于保守的问题。由于可变桨距,在风荷载和运转工况范围内,风电塔响应大致保持不变。另外,风荷载下风电塔的失效概率大于地震,一方面,因为风电塔的固有周期相对较长,位于地震反应谱的下降段,实际的地震响应比较低;另一方面,风电塔建设在风能的充沛区域,强风荷载的发生概率较大。本文考虑风电塔特有设计使用年限的概率分析对风电领域在多灾种下的概率评估提供了有益指导。     

无黏结预应力装配式框架结构地震易损性分析

为研究无黏结预应力装配式框架结构的抗震性能,首先采用有限元软件Open SEES中的梁柱节点单元模拟无黏结预应力梁柱节点,并与试验结果进行验证.然后,按照场地条件选取18条地震动记录,以预应力筋屈服和最大层间位移角作为结构的损伤指标,建立地震需求模型.最后,采用IDA方法对一栋6层无黏结预应力装配式框架结构和现浇框架结构进行易损性分析,得到两种结构的IDA曲线和易损性曲线.研究结果表明:在水平地震作用下,柱截面尺寸和配筋相同、梁截面尺寸和受弯承载力相同时,在防止倒塌性态点处,装配式结构的最大层间位移角和地震动强度指标均小于现浇结构;当地震动强度较小时,装配式框架结构和现浇框架结构的抗倒塌能力接近,但随着地震动强度的增大,在防止倒塌性态点处,装配式框架结构的抗倒塌能力比现浇框架结构弱.     

基于Kriging模型的桥梁结构易损性分析

地震易损性用来描述不同强度地震作用下超越某一极限状态或性能的概率,通常采用蒙特卡罗(MC)、拉丁超立方(LHS)方法来生成易损性曲线,但是,这两种方法计算量很大。本文通过引入Kriging模型代替计算量较大的增量动力分析方法(IDA)对某三跨连续梁桥进行易损性分析,发现该方法能够显著减小计算量。以LHS易损性曲线为参考,对该方法的准确性进行了研究,发现通过该方法计算得到的易损性曲线精度较好。最后,本文对比分析不同均匀设计样本得到的Kriging易损性曲线,发现文中所使用的U15(157)均匀设计样本已经具有能够收敛的结果。     

风电塔在地震和风荷载下的失效概率评估

本文主要对于某在役风电塔在地震和风荷载下的失效概率进行评估,并展开对比分析。为了对于地震和风荷载进行灾害危险性分析,首先结合风电塔特有的设计使用年限对于特定地区下的地震和风的发生概率开展了概率分析,得到灾害危险性曲线。为了对于该风电塔在地震和风荷载下进行易损性分析,以壳体单元和梁单元建立了包含叶片和塔体的有限元模型,以地震反应谱和风谱为基准选择和生成了多组时程记录,使用增量时程动力时程分析的手段,分别在地震和风荷载下,开展大量的非线性有限元计算,得到该风电塔在两个灾种下的易损性曲线。根据危险性分析和易损性分析结果,使用全概率公式,比较了地震和风两种不同灾种下的风电塔的总体失效概率。结果表明,基于风电塔特定设计使用年限的危险性评估可以避免计算过于保守的问题。该风电塔由于可变桨距,风荷载下在运转工况范围内响应大致保持不变。另外,对于该风电塔,风荷载下的失效概率大于地震,一方面是因为风电塔是相对长周期的结构,位于地震反应谱的下降段,因此实际的地震响应比较低,另一方面,该风电塔结构建设在风能的充沛区域,强风荷载的发生概率较大。本文所开展的考虑风电塔特有设计使用年限的概率分析对于风电领域在多灾种下的概率评估提供了有益指导。     

基于IDA的铅黏弹性阻尼减震结构地震易损性研究

为系统评估铅黏弹性阻尼器（Lead Viscoelastic Damper,LVD）减震设计钢筋混凝土框架结构的抗震性能,设计了8度（0.2g）地区的一栋6层钢筋混凝土抗震框架结构（Reinforced Concrete Frame,RCF）和铅黏弹性阻尼减震框架结构（LVD-damped Frame,LVDF）。使用OpenSees软件建立了RCF结构和LVDF结构的弹塑性分析模型,采用ATC-63推荐的22条远场地震动对RCF和LVDF进行增量动力分析,基于增量动力分析结果对其进行概率地震需求分析和地震易损性分析,定量评估了RCF结构和LVDF结构超越各损伤状态的概率。研究表明：铅黏弹性阻尼器可以有效控制结构地震动响应,使同一地震作用下LVDF结构的地震动响应小于RCF结构;由概率地震需求分析结果可知,铅黏弹性阻尼器可以降低因地震动特性差异导致的结构动力分析结果的离散性;由地震易损性分析结果可知,LVDF结构在不同损伤状态下的超越概率均低于RCF结构,表明铅黏弹性阻尼器可以显著降低结构的损伤,提高结构的抗震性能。     

中国地震安全性评价中天然强震记录选取

为解决目前中国地震安全性评价中天然强震记录选取的问题,基于条件均值目标谱的概念,从中国地震安全性评价的已有结果出发,同时考虑震级、距离和地震动离散性,对危险性分析结果进行设定地震解耦,构建了反映结构特征和地震动特征的条件均值目标谱,为天然强震记录的选取提供匹配依据.安全性评价实例的强震记录结果表明,本文建议方法在保证选取物理意义与设定地震相符的前提下较好兼顾了全周期段的谱形匹配,均值偏差和离散性水平均较低.最后给出适用于中国地震安全性评价工作的天然强震记录选取建议流程,所得结果可为结构时程分析与抗震验算提供参考.     

双向地震动作用下隔震结构概率地震需求分析

提出了双向近场和远场地震作用下,隔震结构概率工程需求分析的基本步骤和具体计算方法,以某实际隔震结构为例,给出了工程需求参数的选择、结构性能水准及抗震设防目标的具体确定.以地震波的PGA为IM,利用基于增量动力分析方法的条带调整法,计算了该隔震结构10、LS、CP各性能极限状态的易损性曲线,绘制了近场和远场地震作用下50年设计基准期内上部结构最大层间位移角和隔震支座最大位移的超越慨率曲线.根据此曲线,对隔震结构的抗震性能进行了概率评估.     

反应谱特征周期的统计分析

特征周期是反应谱的重要参数,是工程抗震设计的关键参数,但物理意义不明确、涉及因素多、结果离散,研究成果相对较少.从反应谱的本质出发,提出了反应谱特征周期的概率法.搜集近期1491条地震记录,采用概率法（97%）和美国FEMA-450（2003）法,以中国抗震规范特征周期分类为依据,研究了反应谱特征周期的统计规律.研究表明：概率法从面积比确定特征周期,力学概念明确,确定标准统一,与美国FEMA-450（2003）法有较好的一致性;近期地震波的特征周期分布特征表明,抗震规范规定的不同场地、不同地震分组的特征周期区段,地震记录数量不同,长周期效应不容忽视.特征周期与震级、场地类别和震中距的关系复杂且离散,特征周期呈区间分布规律,分布区间值较大,区间内部定量关系仍较难确定.特征周期与震级、场地类别和震中距的相关性不明显,反应谱特征周期按场地类别、震中距（地震分组）确定,存在不确定的风险,美国抗震规范以反应谱参数直接确定特征周期的方法,抗震规范修订时值得借鉴.     

钢筋混凝土框架结构侧向倒塌地震易损性分析

为研究钢筋混凝土框架结构在地震作用下的侧向倒塌易损性,采用多地震动增量动力分析方法,用FEMA准则和结构有限元计算失稳作为结构侧向倒塌能力点的确定准则,分析得到一栋5层3跨钢筋混凝土框架结构的侧向倒塌易损性曲线.结果表明:FEMA准则对结构侧向倒塌定义偏于保守.在大震作用下,结构倒塌风险较小.     

应用非概率凸集模型的框架结构抗震性能分析

为解决结构抗震性能分析结果会因地震动记录选择上的差异产生较大变异性问题,采用非概率凸集模型来考虑地震作用的不确定性,以结构最大层间位移角作为抗震性能指标,通过能力谱方法对一钢筋混凝土框架结构进行非概率性抗震性能评估,与基于概率随机模型的抗震性能分析结果进行比较.结果表明,采用非概率凸集模型进行结构抗震性能分析,在减少变异性的同时,还具有一定的合理性和适用性.