钢筋混凝土多高层建筑结构在地震作用下的割线刚度分析法

基于性能/位移的抗震设计,采用振型分解反应谱法进行抗震分析,并根据钢筋混凝土框架及抗震墙模型的试验数据,确定各变形阶段框架及抗震墙的割线刚度,分析了多高层建筑结构侧移的成分,以及引起震害的侧移。将不同变形阶段框架及抗震墙的割线刚度、目标位移的控制值与引起震害的侧移值相联系,对钢筋混凝土多高层建筑结构进行分析。预估结构遭遇本地区多遇地震、设防烈度地震及罕遇地震时的弹塑性变形和弹塑性内力的重分布,以便了解和把握地震时结构的行为。为基于性能/位移的抗震设计方法,提供了新的分析途径。     

7度区底部局部框架-砌体房屋抗震性能分析

我国7度抗震设防区中小城镇存在大量底部局部框架-砌体房屋,其底部局部RC框架+砌体抗震墙的布置形式不符合《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)对7度区底部框架-抗震墙房屋的要求,考察其震害、刚度比及抗震性能有助于指导工程设计。分析了底部局部框架-砌体房屋的震害;设计了5个算例,包括2个底部局部框架-砌体房屋、1个砌体房屋及2个底部框架-RC抗震墙砌体房屋,对比分析了各算例在7度多遇地震下的弹性及罕遇地震下的弹塑性地震反应,考察了层间位移角、应变、耗能等指标。对比分析表明底部局部单排柱框架-砌体房屋,其刚度比、弹性及弹塑性地震反应与砌体房屋接近;底部局部双排柱框架-砌体房屋刚度比、弹性、弹塑性地震反应均大于砌体结构,但小于底部框架-RC抗震墙砌体房屋,其弹性、弹塑性地震反应均满足抗震规范中底部框架-抗震墙砌体房屋的相关设计要求。     

带偏心支撑的半刚性钢框架结构抗震性能分析

半刚性连接具有较好的耗能能力和抗震性能,但是半刚接钢框架抗侧移能力较弱,在地震作用下变形较大,因此需采用偏心支撑以提高结构的抗侧移刚度。本文对无支撑、单斜式偏心支撑和人字形偏心支撑的半刚性框架进行了多遇地震下弹性分析,分析了各模型的顶点位移、楼层最大剪力的变化规律,总结出节点刚度的变化、偏心支撑的设置及类型对半刚性钢框架动力性能的影响。本文的研究成果为相关工程的设计和抗震减灾工作提供了借鉴作用。     

框架-阻尼框筒结构体系在超高层建筑中的应用研究

在框架-核心筒结构体系的基础上,提出了一种新型结构体系"框架-阻尼框筒结构体系"。对某200m高、采用框架-阻尼框筒结构体系的超高层建筑进行了多遇地震下的设计,通过周期和层间位移角对比,得出钢板阻尼墙在多遇地震下可以提供所需刚度。进一步对该结构进行罕遇地震下的弹塑性时程分析,通过对基底剪力下降程度、顶部位移对比、层间位移角、框架损伤、钢板阻尼墙耗能和有害层间变形进行分析,表明钢板阻尼墙在罕遇地震下能够充分耗能,降低结构响应,保护框架构件。最后,研究了钢板阻尼墙屈服位移对结构层间变形和钢板阻尼墙耗能占比的影响。初步论证了框架-阻尼框筒结构体系可应用于200m左右的超高层建筑中,合理设计下具有优异的抗震性能,为超高层建筑的结构体系选择提供了一种新的方案。     

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。     

钢框架-组合钢板墙核心筒结构的抗震性能分析

组合钢板墙是一种适用于高层建筑的新型抗侧力构件。对钢框架-组合钢板墙核心筒结构在多遇地震和罕遇地震下的抗震性能进行分析,研究结构在罕遇地震作用下的破坏顺序和破坏模式,并与基本自振周期相近的钢框架-混凝土核心筒结构的抗震性能进行对比,以考查组合钢板墙对钢框架-核心筒结构抗震性能的影响。分析结果表明,在多遇地震作用下,钢框架-组合钢板墙筒体结构和钢框架-钢筋混凝土筒体结构的抗震性能相差不大;在罕遇地震作用下,钢筋混凝土核心筒很快发生塑性损伤,随即刚度严重退化,而组合钢板剪力墙中的钢板先屈服,可以减缓核心筒的刚度退化,提高核心筒的延性,从而改善钢框架-核心筒结构的抗震性能。     

框架-核心筒结构连梁变形特性研究

针对框架-核心筒结构联肢剪力墙的特点,提出根据相邻左、右墙肢变形确定连梁变形的计算方法。分别对高度为180m和300m的框架-核心筒结构进行在多遇地震和罕遇地震作用下的弹塑性动力时程分析,考察连梁在整体结构中的变形情况。在多遇地震作用下,连梁刚度较大,左、右墙肢在倾覆力矩作用下的拉、压变形较大,大部分连梁的变形角明显小于结构的层间位移角。结构加强层对附近楼层变形具有明显的抑制作用,连梁变形很小。在罕遇地震作用下,连梁刚度退化显著,左、右墙肢在倾覆力矩作用下的拉、压变形减小,大部分连梁的变形角大于结构的层间位移角。在不同地震波作用下连梁的变形差异显著,在罕遇地震作用下的最大变形角可达1/40。在进行结构抗震设计时,应保证连梁具有足够的塑性变形能力。     

BRBFs的抗震性能分析

应用ANSYS软件对屈曲约束支撑钢框架(BRBFs)和普通支撑钢框架的抗震性能进行有限元数值模拟,分析了两种结构在基本烈度地震作用下和罕遇地震作用下的层位移、顶层加速度及层间相对位移等结构响应,结果表明,在小震作用下两种结构抗震性能均表现良好,但在罕遇地震作用下普通支撑钢框架由于支撑的平面外失稳,导致整个结构刚度退化,而屈曲约束支撑钢框架则能更加有效地控制结构的侧移,降低结构的地震响应。     

多层砖房按新规范(GBJ 11—89)抗震设计的简化方法

多层砖房在我国建造量道德而面广、是最常用的民用建筑承重结构。根据震害经验用钢筋砼圈梁和构造柱分割并包围砖砌体而使砖砌体结构形成弱框架体系,可大大提高其抗震性能。按照新规范GBJ 11-89中规定,本文分析了多层砖房抗震设计中的三水准设计要求和两阶段设计方法。并对砖抗震墙截面抗震承载力的验算提供了简化的计算方法,可省去按常规方法的求算基底剪力、计算楼层水平地震力和楼层地震剪力以及计算砖抗震墙的侧移刚度来分配楼层地震剪力的计算程序。从而能大大加快设计进度。     

黏滞阻尼伸臂对超高层框架-核心筒结构抗震性能的影响研究

超高层框架-核心筒结构通常设置伸臂桁架以提高结构刚度并满足层间位移角等规范控制指标.采用PERFORM-3D软件建立了带有普通伸臂的刚性方案模型和带有黏滞阻尼伸臂的阻尼方案模型,对比了两种方案在多遇、设防、罕遇地震作用下的层间位移角及结构受力情况,比较了罕遇地震作用下两种方案的残余变形及结构的损伤情况,最后结合构件的耗能对结构损伤进行量化分析.分析结果表明:阻尼方案改善了刚性方案结构刚度突变的问题,结构的抗侧刚度分布更为均匀,同时有效地降低了结构内力;与刚性方案相比,阻尼方案结构顶部残余变形显著减小,核心筒以及外框架的损伤情况得到改善.在地震作用下,黏滞阻尼伸臂充当结构第一道抗震防线,提高了结构的抗震韧性,有较好的应用前景.     

钢筋砼结构震害预测

本文提出了框-剪结构震害预测方法,并使框架、框-剪和剪力墙三种结构体系的震害预测统一起来。对于框-剪体系,本文根据框架部分和剪力墙部分平均侧向刚度比值,判断两部分承担地震作用的比值,然后以地震作用下结构层间弹塑性变形值确定结构的破坏程度,同时根据结构平、立面布置和抗震构造措施的合理程度进行修正。 文中还就房屋样本选取原则、样本参数确定做了说明,并结合新规范给出结构层间屈服承载力计算方法及层间刚度简化算法。     

Recent research development and their applications on aseismic reinforcement of existing railway earth structures

In Japan, most of the existing railway earth structures were constructed before the development of the technical standards for design and construction. This suggests the risk of major deformation or failure during a massive earthquake is significant. Therefore, seismic diagnosis and aseismic reinforcement are required to ensure safety and resilience against massive earthquakes. The aseismic reinforcement of existing railway earth structures, such as embankments, cuts, retaining walls and bridge abutment, to prevent damage from massive earthquakes has been underway since around 2010. It is necessary to develop an aseismic reinforcement methodology since the ratio of earth structures in the existing railways exceeds 80 percent. Therefore, the Railway Technical Research Institute has been developing aseismic reinforcement methods together with cooperating organizations. This paper is an overview of the research and development of aseismic reinforcement methods of the existing railway earth structures, examples of their practical application, and future research issues.     

汶川地震中道路边坡工程震害分析

 发生在山区的地震对边坡工程所造成的危害,在致灾机制和破坏形式方面具有鲜明的特征。结合汶川地震灾区道路边坡工程震害实例,分析路堑、路堤以及与桥隧相连的各类边坡及相应支挡结构的震害机制和破坏形式。锚索(杆)地梁或预应力锚索抗滑桩加固的边坡具有较好的抗震性能,其原因是这些结构已与坡体联接在一起而形成一个整体,在地震波作用下结构与坡体的位移和变形能够很好地协调一致。铺设土工格栅或施加加筋材料的路堤边坡工程具有较好的抗震性能,一般填筑路堤特别是高路堤,其抗震性能较差。根据沙土液化和软弱黏性土层震陷造成的震害实例,提出含水沙质地层路堤边坡应注意坡脚沙土液化造成的震害,应采取措施防止软弱黏性土层地基震陷造成路面破坏以及坡脚震陷造成的边坡失稳。山区隧道洞口边、仰坡的抗震设计应重视支挡结构的耐震性。建于坡体上的桥台、桥基和桥路过渡段的安全性与坡体稳定性直接相关,应切实加强这些结构所在边坡的抗震设计。对于依山傍水而建的顺河桥,相关边坡的失稳危害桥梁时,应对其采取抗震措施。目前公路、铁路工程抗震规范涉及边坡工程及支挡结构的内容极少,研究成果可为规范的修改和补充提供有益的参考。     

剪力墙竖向不连续结构的震害与抗震设计概念

介绍在1971年美国圣费南多地震、1979年美国ElCentro地震、1995年日本阪神地震中,5个有代表性的剪力墙竖向不连续结构的震害。通过分析提出这种结构的一些抗震设计概念:部分框支剪力墙结构上部楼层的剪力墙仅部分在底部中断,转换为框架,有足够的剪力墙连续贯通落地,如设计合理,其抗震性能比较好,但如设计不当,仍难免发生严重或比较严重的震害;部分框支剪力墙结构抗震设计中需要加强的部位应包括底部及转换层以上1～2层的楼板、剪力墙和柱,结构的延性耗能机制宜呈现在加强部位以上的结构中;框架-剪力墙结构中的剪力墙一般不宜中断;框支柱设计中要注意上部刚性墙体地震倾覆力矩产生的框支柱轴向拉、压力的影响。     

单层柱面网壳结构地震模拟振动台试验研究

本文通过对一单层柱面网壳缩尺模型进行小幅值正弦波扫频和不同强度的地震模拟振动台试验,系统研究了单层网壳结构自振特性、弹性及弹塑性抗震性能,观察其塑性发展过程和破坏特征,并采用ANSYS软件对试验结果进行了进一步的分析和验证。研究表明,网壳结构频谱密集,地震响应复杂,水平与竖向位移响应同一量级;强震作用下仍具有良好的抗震性能和较大的安全储备;破坏前经历较充分的塑性发展过程,破坏的真正原因是结构塑性发展和位形变化的交互作用;同时,试验数据与ANSYS的理论计算结果吻和较好,说明采用数值模拟方法对网壳这类复杂结构进行破坏机理的研究具有重要意义。     

基于损伤性能的抗震结构最优设防水准的决策方法

首先建立了一个符合损伤指数定义的加权线性组合双参数地震损伤模型,并给出了损伤指数的简化计算方法;结合三水准设防原则,提出了一个符合实际的地震损伤性能目标;给出了地震损伤极限状态的实用表达式;在此基础上,探讨了基于损伤性能的两种抗震设计方法常规方法和最小造价设计方法;然后,给出了单体结构地震破坏的宏观模糊概率分析方法;最后,提出了单体结构最优地震设防水准基于损伤性能的决策方法.     

加外框密肋复合墙板抗震性能研究

介绍了加外框密肋复合墙板在水平低周反复及单调荷载作用下 ,墙板的主要破坏形态 ,分析了复合墙板肋梁、肋柱与内部填充砌块、墙板与外框的共同工作性能 ,对复合墙板的承载能力、刚度、变形能力、延性、耗能等抗震性能进行了研究分析 ,最后就复合墙板的抗震设计提出了几点讨论     

框架结构抗地震倒塌能力的研究——汶川地震极震区几个框架结构震害案例分析

介绍了汶川地震中极震区几组相同场地条件下倒塌与未倒塌框架结构的震害案例,并分别采用弹塑性时程分析方法、推覆分析方法和基于IDA的结构倒塌储备系数分析方法,对其中2个典型框架结构的抗地震倒塌能力进行了分析研究。在此基础上,结合国外关于结构抗地震倒塌计算方法及其相关研究,分析了影响结构抗倒塌能力的主要影响因素和评价指标。研究结果表明,保证结构的整体承载力储备和变形能力,增加结构的冗余度和整体性,采取有效措施使结构形成合理的屈服机制,充分利用填充墙使框架结构形成双重抗震防线,可显著提高框架结构的抗倒塌能力。最后提出了结构抗地震倒塌需进一步研究的问题。     

砖填充墙加固前后钢筋混凝土框架抗震性能试验

通过低周反复加载试验,研究了1个纯框架试件、4个填充墙框架试件和7个用夹板墙或碳纤维布加固填充墙后的框架试件的抗震性能,这些试件均为单层单跨钢筋混凝土框架。对各试件的破坏过程、破坏形态、承载力、极限变形、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力、碳纤维布应变等进行了对比分析。试验结果表明:填充墙框架和填充墙加固后的框架一般发生剪切型破坏,与纯框架发生柱脚和梁端弯曲破坏的破坏模式有明显差异;填充墙框架的承载力明显高于纯框架,用夹板墙和碳纤维布X型粘贴加固填充墙能进一步明显提高框架的承载力,而碳纤维布水平粘贴加固填充墙对提高框架承载力的效果不明显。填充墙框架的极限变形能力比纯框架明显降低,填充墙框架的极限层间位移角仍能达到1/50,而填充墙加固后框架的极限层间位移角仅能达到1/80。