异跨框架式地铁地下车站结构抗震性能水平与评价方法研究

针对现有异跨地铁地下车站结构抗震分析方法缺乏合理性能评价指标的问题。考虑土体与结构混凝土的材料非线性和接触非线性,建立了土-异跨地铁车站静动耦合整体时域有限元数值模型,通过在基岩处输入不同强度等级和类型的地震动,研究了异跨地铁车站结构的侧向变形规律与地震损伤特性,揭示了该车站结构的地震损伤破坏演化过程,建立了基于层间位移角与损伤破坏状态的异跨框架式地下车站结构抗震性能水平评价方法与物理特征描述。所建议的抗震性能评价方法能初步应用于异跨框架式地下结构的抗震性能水平分析。     

高层建筑岩石洞室地基稳定性分析方法与应用

随着地面与地下空间的综合开发利用日愈增多,地面建筑与地下工程的冲突也日愈突出,地处山区的山城重庆,这类问题尤为突出,研究岩石洞室地基的稳定性已成为重庆市建设中急需解决的一项重要课题。论文结合重庆市岩石洞室地基工程,通过理论研究、数值模拟实验、现场测试和智能识别等技术,较为全面系统地分析了岩石洞室地基的稳定性问题,明确了开洞地基和地基开洞的安全系数确定方法,建立了岩石洞室地基的智能识别系统,提出了研究复杂洞室地基稳定性的综合分析方法推荐思路框架。     

Optimal design base shear forces for reinforced concrete buildings considering seismic reliability and life-cycle costs

The objective of this study is to propose a novel estimation procedure for optimal design base shear forces for reinforced concrete (RC) buildings while considering the seismic reliability and life-cycle costs (LCCs) incurred by life-cycle earthquake events. By simulating life-cycle earthquake events within a specified period and using nonlinear dynamic analysis, including earthquake occurrences and their peak ground accelerations (PGAs), this study also derives the damage states of an RC building considering the effect of the cumulative damage. Additionally, besides life-cycle earthquake events, a simplified model is developed to modify the structural properties of a structure without seismic repair after earthquakes. Given the uncertainty of the occurrence time and PGAs of earthquake events, the seismic reliability, and expected current values of LCCs are calculated using Monte Carlo simulation. Although the case study addresses only an RC building with five stories in Taipei, optimal design base shear forces for low-rise RC buildings calculated via the same procedure can be derived and utilized when making decisions on the seismic level of a building based on safety and economic considerations. Therefore, the proposed method can help both owners and investors to identify LCCs of RC buildings due to seismic structural damage within a specified service life.     

可液化场地中复杂异跨地铁地下车站结构的地震反应分析

地基液化是导致地铁地下车站结构在地震中发生严重破坏的重要威胁之一,然而目前对可液化场地中地铁地下车站结构地震反应的研究较少,尤其是针对大型复杂异跨地铁地下车站结构地震反应的研究更是少见。通过引入砂土液化大变形本构模型,采用有限元网格自适应调整技术克服土体网格大变形的畸变问题,建立了可液化场地土一复杂异跨地铁车站结构静动耦合非线性相互作用的有限元数值模型,分析了该相互作用体系的场地液化分布特征、异跨车站结构上浮特征、周围场地位移沉降及矢量特征、结构侧向变形和地震损伤破坏特征等,初步揭示了该相互作用体系的地震反应规律及液化地基中大型异跨地下结构的地震破坏特征,研究成果可为提高可液化场地中异跨地铁车站结构地震反应的认识及完善其抗震设计方法提供合理的参考。     

考虑动力相互作用的地下平面钢框架地震反应分析

建立了一种考虑结构与围岩动力相互作用的地下离壁式框架结构地震反应有限元分析模型,该方法采 用杆系模型模拟框架构件,围岩采用平面应变单元,在人工边界截取问题上采用了多次透射公式。在此基础上,对某拟 建大型地下多跨多层钢结构建筑的地震反应进行了分析,结果表明离壁式建筑设置水平支撑对改善结构构件的内力特 征具有明显的作用。     

基于易损性方法评估楼板对结构抗震性能的影响

结构地震易损性分析是评估工程结构地震灾害损失的关键。基于增量动力分析(IDA)方法和性能化设计理论,结合抗震规范对结构破坏状态的定义和限值的规定,得到结构抗震能力概率函数;应用IDA 方法,获得结构地震需求函数,提出了有效评估整体结构地震反应的基于性能的易损性分析方法。通过对一考虑和不考虑楼板作用的钢框架结构进行地震易损性分析,从破坏概率的角度进行破坏状态评估和地震风险性分析,得出楼板效应将导致结构延性和抗震性能下降、显著降低结构抗地震倒塌能力和改变倒塌模式等结论,为结构抗震设计、加固和震后地震灾害的损失评估提供参考。     

爆破振动安全判据研究综述

简要回顾了国内外爆破振动安全判据的发展历程,综合分析了岩石高边坡和地下洞室围岩的爆破振动破坏机理、动力稳定性评价方法和爆破振动对新浇混凝土影响等方面的研究现状与进展,介绍了国内矿山、水电及核电行业采用的有关建(构)筑物、岩石高边坡、地下洞室围岩、基岩以及新浇混凝土的主要爆破振动安全判据标准,并与国外相关标准进行比较。分析讨论了以往爆破振动破坏机理研究中存在的问题以及现有爆破安全判据中的不足,如未对爆破地震波作用下岩体中波的传播问题和边坡动力响应问题的不同破坏机理加以区分,现有爆破振动安全判据中未对振动频率和持续时间的影响加以考虑等。     

注取油循环荷载作用下地下水封油库运营性能评价

以我国首个大型地下水封油库工程为背景,采用理论分析和数值模拟等方法评价了注取油循环荷载作用下该油库运营期的稳定性与水封性。针对岩石疲劳力学特性,在常规运动硬化疲劳力学模型基础上,提出可考虑平均主应力影响的岩石疲劳力学模型;编写用户子程序,将所提模型嵌入有限元分析软件,实现了循环荷载作用下地下水封油库运营性能评价。评价过程中选取了同步注取和异步注取两种工况,从围岩稳定性和水封性两方面对洞库运营性能进行了分析评价。分析结果显示:同步注取石油对库区围岩拱顶沉降影响较大,异步注取石油对库区围岩水平收敛影响较大;异步注取条件下水位下降和涌水量均比同步注取条件大,但差异不大。两种工况下洞库运营期间总体稳定性和水封性均能保持良好。     

新型自适应变刚度隔震装置的力学模型和地震响应分析

基于负刚度系统的力学性能特点,研发了自适应变刚度隔震装置。基于该装置的组成构造和变形机理,提出了其理论力学模型,给出了装置简化的三阶段变刚度模型。对自适应变刚度装置进行的竖向压缩拟静力试验结果表明,理论力学模型与试验力学模型的三阶段刚度基本一致,可有效模拟装置的变刚度力学特性。通过自适应变刚度装置与铅芯橡胶支座组合,给出了变刚度隔震系统的力学模型,对某地图书馆进行的地震响应分析认为,新装置可适应不同水准抗震性能设计要求,降低隔震结构的加速度响应,同时避免隔震层位移过大,有效提升系统的稳定性和隔震效率。     

附加惯容器的层间隔震系统简化分析及地震响应研究

层间隔震技术是一种新的减震控制方法。建立了附加惯容器的层间隔震混合控制系统分析模型,推导了附加惯容器的层间隔震混合控制系统的动力特性公式,分析了模型计算参数对动力特性的影响。建立了基于反应谱的地震响应预测公式,并采用时程分析法进行验证;研究了附加惯容器的层间隔震混合控制系统的响应控制效果,对关键参数的影响进行了分析。研究结果表明:惯容器对层间隔震结构的地震响应具有一定的控制作用,所建立的分析方法能较好预测附加惯容器的层间隔震混合控制系统的地震响应,惯容器可实现对位移及加速度双控制的目标。研究结果可作为附加惯容器的层间隔震结构地震响应预测分析方法,并为层间隔震混合控制系统设计提供参考。     

地震工程:从抗震、减隔震到可恢复性

近年我国地震工程研究的发展呈现从抗震、减隔震走向可恢复功能的趋势。地震可恢复功能可定义为:受到地震动输入扰动后,结构、系统、城市具有可恢复功能的能力。对于工程结构而言,地震可恢复功能结构不仅要求结构在地震作用下保护生命,而且要求结构在震后快速恢复,减少对正常使用的影响。该文首先介绍了地震可恢复功能的基本概念,围绕地震可恢复功能结构,从设防目标、规范标准、结构体系、设计方法、性能指标以及工程应用等方面阐述了可恢复功能结构的特点及其与传统抗震结构的区别,最后对可恢复功能结构的未来进行了展望。     

地下结构横截面地震反应拟静力计算方法对比研究

对目前地下结构横截面地震反应计算中广泛采用的地震系数法、自由场变形法、土-结构相互作用系数法、反应位移法、反应加速度法等多种拟静力方法进行介绍及分析。以大开地铁车站地震反应为例进行数值模拟,通过改变输入地震波、结构刚度、土层刚度以及结构埋深对各种拟静力计算方法的适用性进行了研究,将不同方法的计算结果与动力时程分析方法结果进行了对比。研究结果表明:反应加速度法与动力时程分析方法符合较好,表明该方法在常见地下结构环境条件下具有良好的适用性与计算精度,可以用于地下结构的抗震反应分析。     

爆破振动作用下大型地下洞室群围岩动力响应及合理间距分析

大型地下水封石油洞库由多个地下洞室构成,洞室通常不设衬砌结构,在洞库设计时,洞室之间的间距是需要重点考虑的一个因素。依托某地下水封石油洞库工程,采用现场监测与数值模拟相结合的方法,分析了爆破振动作用下,地下洞室群围岩的动态响应及振动衰减规律。地下洞室掌子面爆破引起的围岩振速在横断面方向随远离爆心呈指数衰减;当在爆破洞室附近存在已开挖洞室时,已开挖洞室迎爆侧边墙处质点振动存在放大效应,峰值振速会放大2.2倍~2.5倍,而在背爆侧围岩峰值振速明显减小,减小幅度为25%~50%。考虑相邻洞室安全间距时,以相邻已开挖洞室迎爆侧边墙处峰值振速为判断指标,表明在地下洞室爆破施工影响下,其相邻已开挖洞室迎爆侧边墙处峰值振速随洞室净间距呈指数衰减;根据《爆破安全规程》相关规定,建议论文依托的地下洞库工程相邻洞室之间的净间距不宜小于30 m。     

适用于区域RC框架结构隔震韧性提升的简化模型

近年来,区域建筑地震韧性提升已逐渐成为国际防震减灾领域的研究热点。该文以典型区域建筑RC框架结构为例,综合考虑区域计算效率和精度,以关键设计指标把握能力、关键结构响应预测能力和韧性水准评价结果为核心目标,研究了适用于该类结构隔震韧性提升的简化模型。基于基本案例,首先评价了广泛使用的基于剪切梁的组合简化模型的精度,结果表明:该模型无法把握关键设计指标底部剪力比,更重要的是无法预测影响韧性水准的关键结构响应最大楼面绝对加速度。鉴于此,该文建议了一种基于铁木辛柯梁的组合简化模型,可准确把握上述关键设计指标和结构响应。以一栋既有RC框架结构为例,实现了基于该简化模型的隔震韧性提升,并用于指导该结构的隔震韧性提升实际工程设计,结果表明:该模型可较好把握关键设计指标和预测关键结构响应,且韧性评价结果与精细模型评价结果相对误差小于4.5%,而基于剪切梁的组合简化模型预测的修复费用和工时误差分别高达177%和31.5%,表明该文建议的简化模型可服务于区域RC框架结构的隔震韧性提升。     

桥梁结构基于性能的抗震设防目标与性能指标研究

针对我国公路桥梁抗震规范中,地震作用水平相对单一且从E1地震到E2地震的重现期相差较大的现状,提出E1’地震作用水平和E2’地震作用水平,取其50年内的超越概率分别为40％和2％～3％;将桥梁结构划分为“五档”性能水平,结合4个地震作用水平,建立17个结构抗震性能目标和“四水准”的抗震设防目标;建立桥梁构件对应其力学性...     

多向地震作用下地下结构响应分析

目前地下结构的抗震分析主要是考虑水平横向地震波的作用,一般忽略水平纵向和竖向地震的影响。论文针对某一长度和宽度相差较大的地下建筑结构,建立其三维有限元计算模型,计算分析其在水平横向、水平纵向以及竖向等多向地震荷载作用下的地震响应规律。计算分析表明,对于长度和宽度相差较大的地下建筑结构,仅考虑水平横向地震作用是不够的。其结果可为地下结构的抗震分析提供参考。     

球面波传播特性和围岩动态裂纹产生的数值试验研究

利用非线性动力有限元分析程序,对于半无限岩土介质中的洞室,研究了球面波在围岩中的传播特性和动态裂纹的产生过程,比较了球面波在毛洞和锚杆加固洞室围岩中的衰减规律和动态裂纹形态的差别。结果表明:围岩动态裂纹是自由面产生的反射拉伸波及其相互叠加以及加固区与未加固区相互错动剪切的综合作用造成的;球面波强度在毛洞围岩中的衰减速度比在加固洞室中的快;锚杆加固洞室的破坏程度比毛洞轻一些;将模拟所得加固洞室围岩破坏形态与相应模型试验的结果进行了比较,发现洞室破坏形态及规律较为一致,说明了数值分析结果是可信的。研究结果对球面波的认识和防护工程的加固设计具有较好的参考价值。     

基于FEMA P-58的RC框架结构抗震及减隔震性能评估

该文采用FEMA P-58理论进行RC框架结构抗震及减隔震性能评估。设计了一栋典型多层RC框架结构,并在此基础上添加屈曲约束支撑以及隔震支座形成BRB-框架结构与隔震框架结构,采用OpenSees软件建立了3个结构的有限元模型,选取合适的地震动记录并调幅,对三个结构进行了非线性结构响应分析。针对多遇地震、基本地震、罕遇地震、极罕遇地震4个地震动强度,使用FEMA P-58理论中基于强度的方法,对三个结构在四个地震强度下进行性能评估,并针对各性能指标的评估结果进行对比分析。地震损失评估结果显示,采用隔震框架结构与BRB-框架结构可以有效降低建筑物在地震作用下的维修成本与维修时间。与普通框架相比,在罕遇地震作用下隔震结构的维修成本与维修时间可降低65%与58%,BRB-支撑框架结构可降低47%与34%。     

地下高铁致结构振动全过程分析及隔振支座减隔振性能研究

地下高铁运行引起的振动通过周围地层传播会导致附近地下结构以及地上邻近建筑的二次振动,从而影响周边环境及建筑物的使用性能.以某商业综合建筑为背景,结合相关参数及现场实测数据建立"隧道—土体—建筑底板—上部结构"全过程三维有限元分析模型,计算地下高铁运行时结构振动响应.结合振动控制标准进行评估,并针对竖向隔振支座的减隔振效...