钢筋混凝土框架基于位移和延性的等效地震荷载计算

本文提出了在基于位移的抗震设计中利用弹塑性反应谱计算等效地震荷载即基底剪力的方法,并结合相应我国抗震规范的弹塑性反应谱对一个四层钢筋混凝土框架进行了基于不同延性及位移需求的等效地震荷载的计算,最后讨论了基于位移的抗震设计与目前抗震规范设计方法之间的联系与区别,并提出了需要进一步研究的问题.     

基于位移的RC框架结构抗震设计研究

简要介绍了基于位移的抗震设计的理论及设计方法，应用基于性能的抗震设计思想，结合我国现行建筑抗震设计规范，分别按三种不同的性能水准对一3层RC框架结构进行了“小、中、大”三类地震作用水准下的基于位移的抗震设计，并用非线性时程法对结构反应进行了分析，同时与谱加速度法作了比较。     

A_y-D_y格式地震需求谱及其在结构性能抗震设计中的应用

在结构基于位移抗震设计的改进能力谱法基础上建议了屈服谱加速度和屈服位移(Ay-Dy)格式的地震需求谱,其特点是:过原点的射线与不同位移延性系数的需求谱曲线相交,各个交点对应的周期都相同,从而为在结构基于位移抗震设计方法中实现“小震不坏、中震可修和大震不倒”的多级性能目标提供了方便。借助于Pushover分析具体给出了一钢筋混凝土框架结构在不同风险水平地震作用下抗震性能评价实例。     

基于位移的抗震设计研究进展

基于位移的抗震设计方法被认为是现阶段实现基于性能的抗震设计理论最为有效的一条途径,受到了国内外学者的广泛关注。对该方法的产生背景、分类、近年来国内外的研究进展情况进行了总结和介绍,并重点从非线性位移反应谱和推覆分析法两方面介绍地震位移需求估算的研究进展情况。最后,对该方法目前存在的问题和今后的研究方向进行了分析。     

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。     

近场地震作用下钢筋混凝土框架加固前后抗震性能分析

围绕偏心钢筋混凝土框架的加固设计和抗震性能开展研究。首先,介绍了某公司多层生产车间的结构特点,并综合利用增大截面、粘贴钢板和粘贴FRP等方法进行了结构抗震加固设计,验算了构件截面;随后,建立了结构三维有限元模型,开展了动力特性和弹性时程分析,探讨结构的偏心不规则情况;最后,进行了结构在远场和近场地震作用下的动力弹塑性分析,对比分析了综合加固方案对结构抗震性能的改善和远、近场地震对多层偏心钢筋混凝土框架抗震性能的影响。研究结果表明:该结构近场地震工况下的响应大于远场地震工况,罕遇地震作用下底层层间位移角在近场地震工况可达远场地震工况的3.8倍;所设计的加固方案有效提升了结构抗震性能,罕遇地震作用下底层层间位移角平均减少75.9%。     

基于位移的非规则梁桥抗震设计

为防止非规则梁桥在地震下的不确定破坏,需要对其进行基于位移的抗震设计。以一类常见的非规则梁桥横桥向作为研究对象,采用推倒分析探讨如何建立合理的能力谱,提出如何将此能力谱与非弹性需求谱组合来预计非规则梁桥的地震位移需求,最后,在此基础上提出一种非规则梁桥基于位移的简化抗震设计方法。结果表明:以反应谱分析的位移形状作为分布力模式推倒结构,以最先屈服墩墩顶节点作为位移参考点,得到的推倒曲线可作为能力谱,其弹性段、低屈服段和高屈服段对应的位移形状比例系数需要分别取值;此能力谱与非弹性需求谱的组合能够预计非规则梁桥的地震位移需求,相应的基于位移的简化抗震设计方法能够对非规则梁桥进行合理的抗震设计。     

混凝土结构基于位移的抗震能力设计

建筑结构良好的抗震性能是避免混凝土结构在罕遇地震下倒塌的根本保证。它主要取决于结构的延性，包括整体延性和构件延性。本文比较了我国现行的、基于概念的抗震设计方法和两种基于位移的抗震设计方法：能力设计方法与能力谱设计方法，分析了这三种设计方法中，对结构延性考虑异同之处，并建议采用基于位移的抗震能力设计方法，定量地考察结构延性，保证混凝土结构在罕遇地震下具有充足的过震能力，最后提出了基于位移的抗震能力设计的基本步骤。     

钢筋混凝土框架结构基于性能的抗震设计指标

通过分析结构变形与损伤的关系,选取层间位移角作为钢筋混凝土框架结构基于性能的抗震设计指标。统计分析了国内15榀钢筋混凝土框架结构拟静力试验中的26组关于层间位移角的实测数据和国内外126个钢筋混凝土框架柱的抗震性能试验数据,建立了钢筋混凝土框架结构在不同性能水平时的量化指标。通过非线性静力分析和时程分析,对提出的抗震设计指标的合理性和有效性进行了计算分析。结果表明,以基本抗震设防目标设计的框架结构在不同地震作用下,其各级性能水平所对应的层间位移角可以满足本文所提出的层间位移角限值的要求。     

以位移为基础的连续梁桥抗震设计

以4跨连续直桥为背景,在地震作用下,其横桥向的弹塑性位移需求和弹性位移需求分别由非线性时程分析方法和弹性反应谱分析方法计算得到;然后采用参数统计分析方法对弹塑性位移需求和弹性位移需求的比值进行了研究。结果表明,对于主要振型周期相对较长的桥梁,其弹塑性位移需求与弹性位移需求接近,可采用相对简单的弹性分析方法(如弹性反应谱分析)得到的位移需求,近似代表地震作用下结构的弹塑性位移需求,进而简化了连续梁桥基于位移的抗震设计。     

Performance-based seismic design of structures: a direct displacement-based approach

In this paper, a performance-based seismic design procedure, which is directly associated with pre-quantified performance criteria, is presented by employing a displacement-based approach. A lower bound of yielding displacement of the structure to satisfy these performance criteria is proposed. The approach is general in employing either equivalent elastic or inelastic response spectrum. Non-linear time history analysis verified that this approach is applicable to control the target displacement to the performance acceptable limit. Its flexibility in considering special effect such as near-fault or strong motion duration and simplicity in a proposed multiple performance objectives design are demonstrated.     

钢筋混凝土桥墩基于位移的抗震设计方法

通过改进能力谱法,给出了一个可以实现“小震不坏、中震可修和大震不倒”多级性能目标的钢筋混凝土桥墩直接基于位移的抗震设计方法。首先以钢筋和混凝土的应变幅值建立了钢筋混凝土桥墩不同破损极限状态的量化准则,并基于曲率延性系数和位移延性系数关系转化为墩顶位移的表述形式。再以屈服位移和位移延性系数作为设计参考变量,采用屈服谱加速度和屈服位移(Ay-Dy)格式的地震需求谱求解系统在不同风险水平地震作用下的反应。最后以能力设计原理保证桥墩截面的抗剪强度需求。通过一个具体设计算例说明了建议方法的可行性。     

基于位移模式的改进能力谱法结构位移反应分析

能力谱法是基于性能抗震设计方法中结构位移反应分析的有效方法之一。为了克服常规的能力谱法在评估结构地震反应时只考虑结构第一振型的局限性,本文作者提出了基于位移模式的改进能力谱法,引入考虑多振型的位移模式,介绍了该方法的实施步骤,基于位移模式对结构进行Pushover分析得到体系的能力曲线,采用等效阻尼比和延性系数得到需求谱,从而计算结构的位移响应,并通过算例验证本文所提出方法计算结果的可靠性。     

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.     

基于中国规范的近断层区抗震设计谱研究

采用211条脉冲型地震动计算得到了保证率分别为50%(平均谱)和84%(平均谱+1倍标准差谱)的近断层地震动反应谱,将得到的反应谱与GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》中推荐的近断层区设计谱进行了比较。结果表明,我国抗震规范中针对近断层区给出的设计谱幅值调整方法不能保证近断层区的结构具有足够的安全性,表现为调整后的设计谱值在某些周期段上仍小于实际的近断层地震动反应谱值。根据比较结果,提出了基于我国抗震规范设计谱形式的近断层区抗震设计谱修正方法,通过提高设计谱幅值和限制特征周期最小值来实现修正,将我国抗震规范中的设计谱幅值增大1.5倍、特征周期下限取0.75s(多遇地震)和0.80s(罕遇地震),所提的近断层区抗震设计谱,保证率可达到84%。所提出的抗震设计谱及变形验算的设计建议简单且易于在工程中使用,研究结果可为近断层区的结构抗震设计提供参考。     

基于速度脉冲地震动的边坡地震位移统一预测模型

采用基于小波变换的多向地震动速度脉冲特性鉴定方法,从NGA数据库及汶川地震动记录中提取出了196条速度脉冲地震动数据;基于Newmark非耦合滑动模型,考虑土体非线性特征。通过计算速度脉冲地震动作用下不同强度(k_y)及初始自振周期(T_s)边坡模型的地震位移,对比分析了边坡地震位移与速度脉冲地震动参数之间的相关性,并建立了适用于近断层速度脉冲地震动的边坡地震位移统一预测模型。结果表明：既有边坡地震位移预测模型低估了近断层速度脉冲地震动引起的位移值,而用于预测近断层非脉冲地震动引起的边坡地震位移离散较小;近断层速度脉冲地震动引起的边坡地震位移与其速度脉冲特性密切相关,地震位移与速度脉冲地震动参数(峰值速度PGV)相关性最好;采用1.5倍边坡自振周期对应的加速度反应谱(S_a(1.5T_s))和 PGV分别代表速度脉冲地震动的频谱成分及速度脉冲特征,能够综合反映速度脉冲地震动对边坡地震位移的影响;建立了基于边坡参数(k_y, T_s)和脉冲地震动参数(PGV, S_a(1.5T_s))的边坡地震位移预测模型,为考虑近断层地震动速度脉冲特性影响的边坡地震位移概率灾害分析提供了基础。     

近断层地震作用下钢板剪力墙结构基于MECE谱的性态设计方法

结构在近断层地震作用下的损伤通常与强速度脉冲所携带的瞬时输入能量相关,为反映这种近场地面运动特征,以10条坚硬场地的近场地震记录为输入,建立了适用于设计的最大有效滞回耗能（MECE）谱,提出了基于MECE谱确定钢板剪力墙结构屈服基底剪力的性态设计方法。该方法不仅反映近场地震速度脉冲的影响,而且还可区别不同结构体系滞回特性的影响。同时,结合已有研究成果完善了钢板剪力墙结构周边构件能力设计的简化公式。通过对1榀10层3跨钢板剪力墙结构的弹塑性时程分析,对建议方法进行了验证。结果表明：在多遇及罕遇地震作用下结构层间位移角满足我国现行建筑抗震设计规范的要求,结构出现理想的渐进式梁铰屈服机构,证明了基于MECE谱钢板剪力墙结构性态设计方法的合理性和可靠性。     

多层生态复合墙结构基于位移的抗震设计方法研究

目前生态复合墙结构体系采用的"两阶段三水准"抗震设计方法已无法满足业主对建筑结构性能目标的个性化要求。将结构特有的三道抗震防线与基于性能的抗震设计理论框架相结合,分别以三道抗震防线的屈服位移值对结构的性能水准进行量化。以倒三角形水平分布荷载等截面剪切型悬臂柱的侧移曲线作为结构的初始侧移模式,结合位移反应谱提出其基于位移设计的具体步骤,并对实例进行了三个性能目标下的设计计算。算例表明:提出的多层生态复合墙结构基于位移的抗震设计方法能够针对不同性能水平进行设计计算,简单实用。