基于结构性能的抗震设计与抗震评估方法综述

基于性能的结构设计是21世纪抗震设计的发展趋势，而新建结构的抗震设计与在役结构的抗震评估及加固设计则是减轻地震灾害的二个重要方面．对基于性能的结构设计方法进行了评述，并对性能设计理论在结构抗震性能评估与加固设计中的应用状况进行了分析，进一步指出建立在役结构抗震性能评估及加固理论与方法需研究解决的问题．     

在役结构抗震评估地震作用取值研究

本文阐述了研究在役结构评估用地震作用取值的必要性。并提出了评估基准期和评估烈度的概念；根据现有的烈度分布函数。建立了考虑不同评估基准期和不同地区地震危险性差异的地震烈度概率模型；按照等超越概率原则，提出了确定在役结构抗震评估用地震烈度的取值标准和方法，并给出了强度验算和变形验算地震作用参数的具体取值；对服役期间已遭遇过地震的结构。提出了烈度调整建议，为在役结构的抗震安全性评估提供了合理可行的荷载标准。     

除冰盐环境下在役RC桥墩时效地震易损性研究

为研究除冰盐环境下在役RC桥墩结构抗震性能时效性.以我国北部地区某高速路段在役RC桥墩氯离子含量检测数据为基础,考虑氯离子扩散系数的时变性,构建适用于除冰盐环境下的氯离子扩散修正模型,并结合氯离子侵蚀对材料性能劣化的影响,进行在役RC桥墩时效地震易损性分析,计算地震作用下桥墩达到或超过某种特定损伤状态的失效概率.结果表明:在相同的地震作用下,随服役时间的增加,桥墩达到或超过某种特定损伤状态下的失效概率显著增大;桥墩从严重破坏至完全破坏的过渡延性最优,即桥墩在达到严重破坏时不会快速倒塌.     

双曲线冷却塔在多维地震下的区域易损性评价

为探讨某在役钢筋混凝土冷却塔结构不同部位的地震易损性,通过数值模拟进行分析.应用ABAQUS软件建立分析模型,根据结构所在场地选择一系列合理的地震动记录并对结构进行增量动力分析;选取了材料应变和地面峰值加速度作为结构地震需求参数和强度参数,将结构沿高度方向分为13个区域,并将结构的破坏状态划分为5个等级;在结构底部分别输入单向、水平双向和三向地震作用,对所得结构响应进行回归分析并建立概率地震需求模型,最终得到结构沿高度方向的区域易损性曲线.分析结果表明:上部塔筒的损伤概率较小,人字柱的损伤概率明显大于结构的其他部分;结构底部的人字支柱是结构的最薄弱部位,可根据需要对其进行加固,而塔筒的抗震性能优异.     

以动态模糊随机可靠度为参数的在役结构维修决策

本文以模糊随机变量为基本不确定性变量，定义了在役结构的动态模糊随机可靠度。基于模糊随机变量间的序关系，建立了在役结构维修决策准则。利用模糊集合的扩张原理，建立了在役结构的动态模糊随机可靠度与模糊维修费用间的函数关系式，最后，利用结构模糊随机优化的数学方法，建立了在役结构维修方案的模糊随机优化数学模型，给出了在役结构在预防性维修策略及灾后修复策略条件下维修方案模糊随机优化数学模型的解法，得出了在役结     

在役结构的可靠性分析特点及研究进展

简要评述了在役结构可靠性分析的意义，着重研究了在役结构可靠性分析的特点及其研究进展，展望了其今后的研究方向。     

异形柱框架-剪力墙结构的地震响应分析

由于剪力墙平面布置不当,在役异型柱一框架剪力墙结构在地震作用下发生严重扭转变形甚至倒塌的例子屡见不鲜.笔者通过调整某异形柱框架一剪力墙结构实际工程中的剪力墙布置方案,进行改进后模型的模态分析和弹性时程分析,研究剪力墙和异形柱不同的平面布置对地震响应的影响.分析发现,改进后模型的抗震性能显著提高,底部剪力变化不大,最大楼层位移和结构自振周期得到明显改善,最大楼层位移值减小14.4%,自振周期减小4.34%.     

概率灵敏度在结构加固决策中的应用

探讨了钢筋混凝土框架结构截面约束的概率重要度及概率灵敏度概念 ,利用失效相关性及结构体系可靠度方面的研究成果 ,给出了钢筋混凝土框架结构中各个截面效应约束分别在弱灾害和强灾害环境下的概率灵敏度与概率重要度的计算方法 ,所得结论可以为在役结构在地震前的预防性维修加固决策及震后结构的维修加固决策提供科学依据 ,从而提高了在役结构加固决策的可靠性 .     

在地震作用下工程结构寿命的计算机模拟

采用时间步长法和极值Ⅲ型RV的模拟,模拟场地地震发生时间和烈度等。用简化计算方法分析了结构在服役期各次地震作用下的弹塑性反应。考虑多次地震造成的损伤积累,采用变形破坏准则,计算了结构在随机地震作用下达到破坏状态的寿命。根据模拟精度要求。确定模拟次数。经反复模拟,得出工程结构的寿命分布、均值和方差。这揭示了随机地震和结构寿命之间的关系。对工程结构在地震作用下使用寿命的预测和在役结构的风险检测以及结构抗震的研究提出了一种新的思路和研究方法。     

单面钢丝网水泥砂浆加固承重夯土墙体抗震试验研究

针对我国村镇大量在役生土结构民居抗震性能低的问题,提出单面钢丝网水泥砂浆加固夯土墙体的方法,研究用该法加固的生土墙体的受力性能及抗震性能.设计了5片夯土墙试件进行拟静力试验,在恒定竖向荷载下,对试件施加低周反复水平荷载,研究墙体在地震水平荷载作用下的破坏过程和破坏形态,分析夯土墙体的滞回曲线和骨架曲线特征,得到加固后和未加固夯土墙体的极限荷载和极限位移,验证了采用钢丝网水泥砂浆面层加固夯土墙体的效果,分析了加固后墙体在地震水平荷载作用下的破坏机理.研究表明:采用钢丝网水泥砂浆面层加固可明显提高夯土墙体的承载能力和变形能力,可有效避免夯土墙体在地震作用下的倒塌破坏.     

从各国规范对比看我国抗震设计安全水准评价中的有关问题

在阐述了各国抗震设计规范对钢筋混凝土结构抗震设计使用的“地震力设计法”(force based design)及其所含的评价结构抗震能力的“设计地震力 -延性”联合准则的基础上 ,说明了不能单纯用对比同样设防烈度地面运动峰值加速度条件下设计地震力取值的高低来评价不同抗震设计规范的安全水准。在对新西兰、欧洲共同体、美国、日本和我国抗震设计规范关于钢筋混凝土结构的设计地震力取值原则以及延性要求作了评述和对比后 ,对我国钢筋混凝土结构抗震设计的安全状况作出了评价。     

Pushover analysis of underground structures: Method and application

Pushover analysis is common because of its conceptual simplicity and computational attractiveness in computing seismic demand. Considering that traditional pushover analysis is restricted in underground structures due to the stark differences in the seismic response characteristics of surface structures, this paper proposes a pushover analysis method for underground structures and its application in seismic damage assessment. First, three types of force distribution are presented based on ground response analysis. Next, the target displacements and analysis models are established according to force-based and performance-based design. Then, the pushover analysis procedure for underground structures is described. Next, the applicability of pushover analysis to underground structures is verified by comparing the responses of a Chongwenmen subway station determined by the proposed procedure and by nonlinear response history analysis. In addition, two other points are made: that the inverted triangular distribution of effective earthquake acceleration is more practical than the other two distributions, and that performance-based design is more effective than force-based design. Finally, a cyclic reversal loading pattern based on one cycle of reversal loads as an earthquake event is presented and applied to the seismic damage assessment of underground structures. The results show that the proposed pushover analysis can be effectively applied to the seismic design and damage assessment of underground structures.     

配置HRB500钢筋的框架结构非弹性地震反应分析

为实现建筑行业的可持续发展,中国土木建筑工程界正在推广应用HRB500级高强钢筋,但是,以HRB500钢筋作为主要受力钢筋的混凝土结构的抗震性能研究还相对缺乏。该文按《混凝土结构设计规范》最新修订稿设计了3个配置不同强度钢筋的8度0.3g区一级抗震等级的混凝土框架结构,并完成了该3个结构在多波输入下的非弹性地震响应分析,对比了配置HRB500钢筋的混凝土框架结构与配置HRB400和HRB335钢筋的相应框架的地震反应规律和抗震性能。分析结果表明：在罕遇水准的地面运动输入下,配置HRB500钢筋的混凝土框架的最大位移反应与配置其他两种钢筋的框架结构大致相当,其构件的塑性转角延性需求则小于配置其他两种钢筋的框架结构;配置HRB500钢筋的一级抗震等级框架结构在强震下形成的是梁铰塑性耗能机构,最大弹塑性层间位移角可满足设计规范规定的要求。     

砌体结构受爆破地震波作用破坏特征研究

在建筑物附近进行爆破作业产生的爆破振动,会引起结构一定程度的损伤,对结构的安全性和耐久性产生影响。根据现场工程情况,采用有限元软件ANSYS建立砌体结构的计算模型,对爆破地震波作用下其受力和变形进行数值模拟分析。研究表明,爆破地震波作用时,房屋门、窗户的四角部位和墙角等是易产生应力集中和破坏的关键部位;结构对爆破振动的响应程度随着结构物高度的增加而增大;砌体结构设计施工和在砌体结构附近进行爆破作业时,应采取相应减振措施,以降低爆破振动的危害。     

现役结构抗震评估地震作用确定方法

目的研究现役结构基于性能的抗震评估时,地震作用水平的确定问题．方法以基于性能的抗震设计为出发点,采用Poisson模型,按照等超越概率原则确定后续服役期内中小震、中震、大震的重现期．结果提出了现役结构三水准抗震评估设防标准．借鉴地震危险性分析的最新成果,给出了烈度、地震影响系数、地震地面加速度的换算关系．通过调整设计基准期,将等超越概率原则推广到考虑不同结构重要性的现役结构抗震评估设防．结论为进一步实现现役结构基于性能的抗震评估及加固提供依据．     

基于地震均匀损伤的钢筋混凝土框架结构新型侧向力模式

结构在强震下形成均匀损伤状态时,各楼层的层间侧向变形近似相等、损伤大小相同,结构各部位的材料性能均得到充分发挥,易于形成整体化的屈服模式和耗能机制。基于优化准则法,考虑结构的整体损伤和局部损伤大小,构建了钢筋混凝土框架结构地震均匀损伤优化设计程序;基于非线性温克尔地基梁模型（BNWF）,建立了能够考虑土结构动力相互作用的钢筋混凝土框架结构分析模型。分别以5层和8层结构为例,对其进行均匀损伤优化设计和关键收敛参数分析,对比研究了优化前后结构配筋、梁柱转角和结构最大层间位移角的变化情况。基于两个均匀损伤优化设计结构的层剪力分布,以中国抗震规范的侧向力模式为基础,提出了新型抗震设计侧向力模式。     

自复位钢筋混凝土框架结构及其拟静力试验（特约稿）

自复位钢筋混凝土框架结构是一种新型可恢复功能结构。相比于普通混凝土框架，该结构在地震作用下结构损伤轻微残余变形小，在地震后不需修复或稍加修复即可重新投入使用。因此，该结构是一种适用于高烈度地震频发地区中低层框架的低成本新型防震结构。自复位混凝土框架结构体系使用无粘结预应力筋连接结构中的各个构件，在结构的节点位置形成可以互相分离的界面。在较大的地震作用下，构件间允许发生界面分离，表现为梁端节点张开与柱脚节点提离等现象，从而减轻了结构的损伤。震后在预应力的作用下，构件间的界面重新闭合，实现自复位。首先总结了已有自复位节点的研究成果，阐明了自复位结构的组成与关键构造。为了进一步研究自复位钢筋混凝土框架在地震作用下的变形模式与受力特征，进行了三向自复位框架结构的1∶2.5缩尺模型拟静力试验。本文给出了试验模型的基本信息，包括模型的设计参数，材料性能，具体构造等内容；给出了主要的静力试验结果，包括试验的主要现象与损伤特征、模型的变形模式、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化与残余变形等信息。试验结果表明：模型的变形能力强，在1/38顶层位移比（顶层位移/结构高度）下模型除少数细微裂缝外没有损伤，在更大的变形下模型损伤逐渐在梁端节点位置开展；在1/19顶层位移比下模型的承载力仍然没有出现下降；模型的残余变形很小，在模型加载的全过程中，其残余位移角都处在可以接受的范围内。     

混凝土结构锈胀开裂预测的路径概率模型

针对氯盐环境下服役混凝土结构钢筋锈蚀、锈蚀程度不易检测及混凝土锈致开裂的现状,基于混凝土锈胀开裂过程的随机性,提出一种预测钢筋锈蚀、混凝土锈胀裂缝开展时变特性的概率模型,并编制了计算程序.该模型可以模拟混凝土中钢筋锈胀开裂发展进程的路径,有效评估氯盐侵蚀环境下混凝土结构中钢筋锈蚀状况和锈胀裂缝宽度不同时段的概率分布,同时能估计构件钢筋样本锈蚀百分比.通过对濒海环境下某混凝土桥下部结构的耐久性评估,验证了该模型的准确性.该模型实现了对服役混凝土结构耐久性能的有效预测,评估结果可为工程维修和加固提供理论依据.     

现浇混凝土消能减震框架抗震性能试验研究

抵抗地震荷载时实现“强节点弱构件”的破坏模式是框架结构可发挥其良好抗震性能的前提条件,为确保“强节点弱构件”破坏模式的实现提出了加装扇形铅黏弹阻尼器（SLVD）保护节点区的消能减震技术方案。为研究加装SLVD对框架节点区的保护效果及对整体结构抗震性能的影响,设计并制作尺寸、材料及配筋完全相同的二层二跨普通现浇混凝土框架试件和加装SLVD的现浇混凝土消能减震框架试件各一榀。通过拟静力试验,对比分析两种框架的破坏模式、滞回性能、骨架曲线、强度和刚度退化、耗能特性等变化情况。试验结果表明：普通现浇框架的节点区发生严重剪切破坏,现浇混凝土消能减震框架节点区没有发生严重破坏;SLVD起到良好的耗能保护作用,延缓并控制了节点核心区裂缝的出现与开展,减轻了整体结构的损伤;SLVD在框架中起到“耗能腋撑”作用,提高了框架结构的承载能力、抗侧刚度和耗能能力;加装SLVD改变了框架结构节点区附近的内力分布及传力路径,减小了传递到节点区的剪力与弯矩,但同时改变了梁柱构件的内力分布,在消能减震子结构设计时应予以考虑。节点区加装SLVD有利于框架结构“强节点弱构件”抗震设计理念的实现,现浇混凝土消能减震框架的抗震性能优于普通现浇混凝土框架。     

钢筋混凝土掉层框架结构多点输入地震响应特征分析

山地建筑不同标高基础的地震动存在差异,其对山地建筑地震响应的影响程度有待研究。以自贡地形台阵为背景,以该台阵采集的汶川地震记录为输入,设计4组空间钢筋混凝土（RC）掉层框架结构。分别按上接地地震动的一致输入、下接地地震动的一致输入、上接地与下接地不同地震动的多点输入开展了算例结构的弹性和弹塑性时程分析。将一致输入结构响应与多点输入结构响应之比定义为结构地震响应差异系数,从结构地震响应差异系数、破坏特征等方面分析了多点输入对岩石地基基础上的空间RC掉层框架结构地震响应的影响。结果表明：弹性分析时,基本周期较长的RC掉层框架结构侧向变形和层剪力的地震响应差异系数在0.85~1.12之间,基本周期较短结构的侧向变形和层剪力的地震响应差异系数在0.38~1.22之间,按一致输入地震动设计的RC掉层框架结构可能偏不安全;弹塑性分析时,多点输入下RC掉层框架结构的地震响应与一致输入下的有明显差异,最小差异系数可到0.27;在极罕遇地震作用时,多点输入下RC掉层框架结构底部的破坏状态比一致输入下严重,宜对其掉层部分和坎上1层进行适当的抗震加强。