半刚接钢框架内填钢筋混凝土剪力墙结构超强系数的概率法研究

半刚接钢框架内填钢筋混凝土剪力墙(PSFRCW)结构的超强系数受材料力学性能及构件几何尺寸的变异性影响较大。采用的Latin超立方抽样方法考虑了PSFRCW结构中型钢、钢筋及混凝土材料力学性能的随机性,以及内填RC墙厚度、半刚性节点的抗弯刚度及受弯承载力的变异性,结合GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》设计了4组共计160个PSFRCW结构算例样本,分析了层数、抗震设防烈度对结构超强系数的影响。采用Pushover方法确定了160个PSFRCW算例分别在均匀分布及广义乘方水平力分布模式下的能力曲线。基于概率方法按置信水平为95%的单侧置信下限值确定了PSFRCW结构考虑层数、抗震设防烈度影响的超强系数。研究表明:考虑材料及构件几何尺寸变异性所确定的PSFRCW结构的超强系数较按材料性能及构件尺寸名义值所确定的PSFRCW结构的超强系数值约大15%。考虑高阶振型影响的广义乘方分布模式确定的PSFRCW结构的超强系数值要小于按均匀分布模式确定的PSFRCW结构的超强系数值。设防烈度相同时,PSFRCW结构的超强系数随层数的增加呈增大趋势。层数相同时,PSFRCW结构的超强系数随抗震设防烈度的增加呈降低趋势。在8度抗震设防区,PSFRCW结构的超强系数建议取为3.5;在9度抗震设防区,PSFRCW结构的超强系数建议取为3.2。     

不同设防烈度下RC框架结构的抗侧向倒塌能力

地震作用下建筑结构的抗侧向倒塌能力是抗震性能评价的基础。选取4个结构整体性能参数作为结构抗侧向倒塌能力评价指标,分别为结构强屈比、超强系数、延性系数和延展系数。按中国现行规范设计了12个RC框架结构,考虑侧向力分布形式和设防烈度的影响,采用Pushover方法对结构进行计算,并根据能力曲线和结构整体性能参数对结构抗侧向倒塌能力进行评价。结果表明:结构整体性能参数能从强度储备和变形能力两个方面对结构抗侧向倒塌能力进行分析;随着设防烈度和结构高度的提高,侧向力分布形式对结构抗侧向倒塌能力的影响增大;设防烈度对结构强屈比和结构延展系数的影响较小,对结构超强系数和结构延性系数的影响较大;随着设防烈度的提高,结构超强系数减小,而结构延性系数增大。     

罕遇与设防烈度地震作用下规则多层砌体结构的抗震计算实用方法

以砌体平均抗剪强度公式和理想弹塑性模型为基础，建立了砌体结构楼层屈服强度系数的计算公式，同时考虑了抗震措施的影响，实现了单片墙肢设计强度计算向楼层屈服强度计算的转换。根据Dwairi等提出的以窄Takeda滞回模型为基础的有效阻尼计算公式，并考虑砌体结构的基本周期和延性特征对其进行适当简化，建立了采用结构整体位移延性系数表达的砌体结构阻尼折减系数公式。根据剪切型薄弱层屈服机制的特征，建立了砌体结构层间位移延性系数与整体位移延性系数的关系。据此，可根据不同性能目标和抗震措施下的层间位移延性系数直接计算阻尼折减系数。通过楼层屈服强度系数与阻尼折减系数的比较，实现罕遇地震与设防烈度地震作用下规则多层砌体结构的抗震计算。分析表明，所提方法简便实用，分析结果合理可靠，可用于基于性能的规则多层砌体结构抗震分析。     

梁贯通式支撑钢框架体系的强度折减系数研究

基于强度折减系数的抗震设计方法,将增量动力分析（IDA）和能力谱法（CSM）结合,对典型梁贯通式支撑钢框架结构的强度折减系数进行研究。采用结构试验校准后的有限元分析模型对结构进行分析,得到结构性能点。通过比较按照设防烈度弹性设计的基底剪力Ve和按照小震设计的基底剪力Vd得到强度折减系数R。分析表明：支撑与框架柱的配置比例及布置方式会对此类结构的强度折减系数产生影响;适用于7度设防烈度的典型两层结构两种支撑配置比例（CASE1和CASE2一层与二层支撑配置比例分别为3∶1和2∶1）梁贯通式支撑钢框架结构体系的强度折减系数可分别取为3.02和2.54。最后建议了该新型结构体系考虑强度折减系数并基于我国现行规范进行抗震设计的地震作用取值范围。     

梁贯通式支撑钢框架体系的强度折减系数研究

基于强度折减系数的抗震设计方法,将增量动力分析(IDA)和能力谱法(CSM)结合,对典型梁贯通式支撑钢框架结构的强度折减系数进行研究。采用结构试验校准后的有限元分析模型对结构进行分析,得到结构性能点。通过比较按照设防烈度弹性设计的基底剪力V e和按照小震设计的基底剪力V d得到强度折减系数R。分析表明:支撑与框架柱的配置比例及布置方式会对此类结构的强度折减系数产生影响;适用于7度设防烈度的典型两层结构两种支撑配置比例(CASE1和CASE2一层与二层支撑配置比例分别为3∶1和2∶1)梁贯通式支撑钢框架结构体系的强度折减系数可分别取为3.02和2.54。最后建议了该新型结构体系考虑强度折减系数并基于我国现行规范进行抗震设计的地震作用取值范围。     

填充墙和现浇板对钢筋混凝土框架结构整体超强的影响研究

为充分实现框架结构的“强柱弱梁”耗能机制，需要考虑填充墙、现浇T形截面梁及其翼缘现浇板内与梁肋平行配置的钢筋对结构整体超强系数的影响。考虑抗震设防烈度、结构层数等因素，严格按我国抗震规范设计了15个典型钢筋混凝土框架结构，对结构进行Pushover 分析，得到了各种结构在非弹性阶段由于内力重分布而形成的超强性能。结果表明：结构设计考虑填充墙、现浇楼板的影响，会提高结构的整体超强能力，结构整体超强系数均随着抗震设防烈度的增高而减小，且先随结构层数的增大而减小，结构层数大于8层后，又随结构的层数的增大而增大。可以保守地认为，分别按抗震设防烈度6，7，8度设计的结构，同时考虑填充墙和现浇板影响时，结构整体超强系数分别至少要达到5.0，3.0，2.0。     

框架结构直接基于损伤性能的抗震设计方法研究

根据建筑结构基于性能的抗震设计思想，针对框架结构提出了直接基于损伤性能的设计方法。首先，建立等效位移延性系数与结构损伤指标的关系，得到了反映不同设防水准损伤目标的结构等效位移延性系数；其次，运用R-μ关系模型，根据等效位移延性系数确定了地震折减系数，从而计算出结构弹塑性地震作用；然后，通过结构的需求曲线与推覆曲线对结构在强震作用的性能进行评价；最后，通过算例说明了该方法的设计步骤及其可行性。     

多层钢框架结构强度折减系数研究

结构强度折减系数是基于强度抗震设计法中确定设计地震作用的关键。我国现行《建筑抗震设计规范》[1](GB 50011—2010,简称《规范》)对不同的结构体系采用单一的强度折减系数,不尽合理。在已有强度折减系数方法基础上,提出了以中震位移限值为极限位移的改进间接确定强度折减系数方法,将其应用于钢框架结构强度折减系数中,并与直接强度折减系数方法进行对比分析,验证了此方法的有效性和准确性,研究表明钢框架结构强度折减系数不受建筑层数的影响,其强度折减系数接近于4。     

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。     

半刚接钢框架内填RC墙结构抗震设计方法(Ⅱ):算例

作者在文献[1]中提出了半刚接钢框架内填RC墙结构(简称PSRCW)的两阶段抗震设计方法。该文用此方法设计了1榀6层3跨PSRCW结构,采用塑性机构法、Pushover分析方法及弹塑性时程法对设计算例进行了地震反应分析,评估了算例结构的抗震性能。结果表明:塑性机构法同采用组合斜压板带模型所得到的极限水平承载力相近,结构的整体超强系数为3.34,具有较大的抗侧能力和超强性能。在多遇及罕遇地震下结构的层间侧移比满足现行抗震规范要求,结构具有良好的抗震性能,进一步证明了PSRCW结构的两阶段抗震设计方法的合理性。     

Cyclic behavior of partially-restrained steel frame with RC infill walls

In order to investigate the behavior of partially-restrained steel frame with RC infill wall (PSRCW), two specimens with one-third scale, one-bay, and two-story were performed under reversed cyclic lateral load, where one specimen was with concealed vertical slits in the infill walls and another specimen with solid infill walls. Test results showed that both specimens obtained enough lateral stiffness for controlling drift and yielded enough strength appropriate for resisting lateral load. PSRCW with solid infill walls exhibited moderate ductility capacity and energy dissipation due to the degradation of post-peak strength. PSRCW with concealed vertical slits exhibited much larger ductility, deformability, and energy dissipation capacity than the other one. Once concealed vertical slits were crushed, infill walls behaved as a series of flexural columns provided fairly ductile response and stable cyclic performance. PSRCW with concealed vertical slits can improve post-peak strength degradation considerably. In addition, damaged PSRCW structure subjected to earthquake is easy to be repaired, through knocking off the heavy crushed infill walls and recasting concrete infill walls. This is another advantage of this composite structure.     

Cyclic behavior of partially-restrained steel frame with RC infill walls

In order to investigate the behavior of partially-restrained steel frame with RC infill wall (PSRCW), two specimens with one-third scale, one-bay, and two-story were performed under reversed cyclic lateral load, where one specimen was with concealed vertical slits in the infill walls and another specimen with solid infill walls. Test results showed that both specimens obtained enough lateral stiffness for controlling drift and yielded enough strength appropriate for resisting lateral load. PSRCW with solid infill walls exhibited moderate ductility capacity and energy dissipation due to the degradation of post-peak strength. PSRCW with concealed vertical slits exhibited much larger ductility, deformability, and energy dissipation capacity than the other one. Once concealed vertical slits were crushed, infill walls behaved as a series of flexural columns provided fairly ductile response and stable cyclic performance. PSRCW with concealed vertical slits can improve post-peak strength degradation considerably. In addition, damaged PSRCW structure subjected to earthquake is easy to be repaired, through knocking off the heavy crushed infill walls and recasting concrete infill walls. This is another advantage of this composite structure.     

型钢高强混凝土框架柱抗震性能试验研究

基于16个型钢高强混凝土(SRHSC)框架柱试件的低周反复加载试验,对其抗震性能进行了研究。试件设计参数为剪跨比、轴压比、混凝土强度、含钢率和配箍率。对不同设计参数试件的受力特点、破坏形态、滞回性能、骨架曲线、耗能能力、位移延性等主要抗震性能指标进行了分析,得到了试件耗能指标、位移延性与诸设计参数之间的关系曲线。试验结果表明：试件荷载-位移滞回曲线饱满,下降段较为平缓,其他各项抗震性能指标较为优异,总体上表现出良好的抗震性能;混凝土强度等级超过C100的SRHSC框架柱的承载力优势明显,但由于高强混凝土的脆性导致其耗能能力及延性较普通型钢混凝土框架柱稍差;试件剪跨比、含钢率以及配箍率的提高能够增强其抗震性能,而混凝土强度、轴压比的提高将降低其抗震性能。     

Pseudodynamic test and numerical simulation of a large direct air‐cooling structure

In this study, pseudodynamic test was performed to evaluate the seismic performance of air‐cooling structures built in the high‐intensity earthquake fortification zones. The testing prototype was designed with the scale factor of 1/8, and the structural responses subjected to five peak ground accelerations (PGAs) were investigated followed by a cyclic test. Experimental results, including the lateral displacements, strains and crack patterns, were recorded and presented. The experimental load–displacement hysteretic loops subjected to the cyclic displacement history indicate that the direct air‐cooling structure exhibits a good seismic performance with a displacement ductility factor greater than 4. It is particularly noted that the structural integrity is well enhanced by the inter‐column connections, which are composed by using the steel truss and diagonal braces, and these steel members mainly remain elastic throughout the testing process. The natural period and the equivalent viscous damping ratio of the first‐order mode are also identified on the basis of the test results, which are utilized to calibrate the finite element model. In addition, the predicted lateral displacements based on a damaged plasticity model of concrete agree well with the experimental results. Both the lateral bearing capacity and ductility of the model demonstrate that the direct air‐cooling structure meets the seismic design requirement with respect to the high‐intensity earthquakes. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

Effects of soil‐structure interaction and lateral design load pattern on performance‐based plastic design of steel moment resisting frames

The effects soil‐structure interaction (SSI) and lateral design load‐pattern are investigated on the seismic response of steel moment‐resisting frames (SMRFs) designed with a performance‐based plastic design (PBPD) method through a comprehensive analytical study on a series of 4‐, 8‐, 12‐, 14‐, and 16‐story models. The cone model is adopted to simulate SSI effects. A set of 20 strong earthquake records are used to examine the effects of different design parameters including fundamental period, design load‐pattern, target ductility, and base flexibility. It is shown that the lateral design load pattern can considerably affect the inelastic strength demands of SSI systems. The best design load patterns are then identified for the selected frames. Although SSI effects are usually ignored in the design of conventional structures, the results indicate that SSI can considerably influence the seismic performance of SMRFs. By increasing the base flexibility, the ductility demand in lower story levels decreases and the maximum demand shifts to the higher stories. The strength reduction factor of SMRFs also reduces by increasing the SSI effects, which implies the fixed‐base assumption may lead to underestimated designs for SSI systems. To address this issue, new ductility‐dependent strength reduction factors are proposed for multistory SMRFs with flexible base conditions.     

双槽钢缀板柱绕虚轴的滞回性能试验研究

为研究双槽钢缀板柱绕虚轴的抗震性能,对6个双槽钢缀板柱足尺试件进行水平往复荷载试验研究,分析了单肢长细比、缀板线刚度、轴压比、加劲肋设置等因素对试件的承载力、破坏模式、耗能能力、变形能力及延性的影响。试验结果表明：按GB 50017—2017《钢结构设计标准》设计的双槽钢缀板柱在绕虚轴往复荷载作用下不能达到设计塑性受弯承载力,减小单肢长细比,可显著提高构件塑性抗弯承载力及初始刚度,当单肢长细比为20时,构件绕虚轴受弯承载力可达到规范相关要求;在满足规范要求的情况下,缀板及其连接焊缝未发生破坏,但提高缀板线刚度对构件绕虚轴的抗震性能影响较小;轴压比对构件抗震性能影响显著,随着轴压比增大,构件抗震性能降低;在构件塑性铰区设置加劲肋,可有效防止该区域板件的局部屈曲,提高构件的承载力、延性及耗能能力,缓解承载力及刚度退化,但塑性铰区转移至第二与第三块缀板间,试件破坏模式为单肢失稳。     

圆钢管约束钢筋混凝土短柱抗震性能试验研究

进行了3个剪跨比为1.5的圆钢管约束钢筋混凝土短柱和1个钢筋混凝土对比试件的拟静力试验研究,试验中的主要参数为轴压比(0.35,0.45和0.55)。试验结果表明：钢筋混凝土短柱的破坏模式为剪切破坏,延性和变形能力很差;圆钢管约束钢筋混凝土短柱的破坏模式为弯曲破坏,延性和变形能力优越。外包钢管对核心混凝土的约束作用限制了核心混凝土的受剪开裂,改变了钢筋混凝土短柱的破坏模式,显著提高了钢筋混凝土短柱的受剪承载力、延性、变形能力和耗能性能。随轴压比的提高,圆钢管约束钢筋混凝土短柱的水平承载力提高,延性系数降低,但轴压比对圆钢管约束钢筋混凝土短柱的极限变形能力无明显影响。对钢管的弹塑性应力分析结果表明：水平荷载施加过程中,钢管并未受剪屈服。根据试验结果建立了圆钢管约束钢筋混凝土短柱的荷载-位移恢复力模型,提出了设计建议,可为工程实践提供参考。图10表2参12     

抗弯钢框架结构影响系数研究

结构影响系数主要包括延性折减系数和超强系数。给出了按我国抗震规范设计的几个典型抗弯钢框架结构,采用弹塑性时程分析方法确定了结构的整体能力曲线。考虑了结构层数、跨数等对结构延性和超强能力的影响,给出了在典型地震波作用下的各结构的结构影响系数值。建议在我国的结构抗震设计中,抗弯钢框架的结构影响系数最小值可取4。     

半刚接钢框架内填RC墙结构滞回性能试验——整体性能分析

半刚接钢框架内填钢筋混凝土剪力墙结构(简称PSRCW)在低周反复荷载作用下抗剪栓钉易发生疲劳断裂,从而使结构后期承载力衰减过快,延性较差。为了进一步改善结构的延性性能,采用槽钢、U形钢筋及抗剪栓钉三种不同形式的抗剪连接件,通过3榀1/3缩尺、两层、单跨PSRCW试件的低周反复荷载试验,重点研究抗剪连接件对结构性能的影响,分析结构的传力机理、破坏模式、滞回性能、刚度退化、变形及延性、耗能能力等。试验结果表明:加载过程中,抗剪连接件未发生疲劳断裂,试件的后期承载力退化缓慢,试件的变形能力、延性性能以及耗能能力均得到大幅提高,试件呈内填墙压碎的延性破坏模式。抗剪连接件的抗剪能力应与混凝土内填墙的抗剪能力相协调,内填墙混凝土强度等级不宜过高,避免抗剪连接件的破坏模式由剪断控制。PSRCW结构中抗剪连接件不发生疲劳断裂是结构发生延性破坏的重要前提。