半刚接钢框架内填RC墙结构超强及强度折减系数研究

基于半刚接钢框架内填RC墙结构(简称PSRCW)的性能试验结果,分析了延性破坏的PSRCW结构的超强能力,并结合等倒塌原则建立了PSRCW结构的位移延性系数.采用Newmark-Hall提出的Rμ-μ-T经验公式,给出了罕遇地震水准下PSRCW结构的延性折减系数以及强度折减系数.为了同我国现行抗震规范相协调,还给出了偶遇地震水准下PSRCW结构的强度折减系数,为PSRCW结构的合理抗震设计提供参考.     

单斜杆中心支撑钢框架强度折减系数

强度折减系数取值是否合理关系到结构抗震设计的安全与经济,文章基于现行抗震设计规范,设计了6个单斜杆中心支撑钢框架,利用有限元软件ANSYS对各算例进行增量动力弹塑性时程分析,得出其强度折减系数值.对探讨与我国国情相适应的不同结构体系的强度折减系数有着重要的意义.     

强度折减系数研究综述

强度折减系数既是基于强度抗震设计的关键,又是基于性态抗震设计的基础.本文以近十年来国内外的相关研究成果为基础,分析总结了对强度折减系数影响因素的研究进展,并对尚需进一步研究的问题进行归纳.     

阻尼比对强度折减系数的影响

为了考虑不同阻尼比对强度折减系数的影响,通过弹塑性动力时程分析,采用424条国内外的地震波记录,运用理想弹塑性双线性模型对阻尼比为0.01到0.10的不同体系进行计算分析。结果表明阻尼比对强度折减系数的影响比较显著。其中周期对阻尼比影响系数Rξ的影响较大,延性和场地土类别等条件对阻尼比影响系数Rξ的影响较小,并就不同阻尼比对强度折减系数的影响作了拟合。可为抗震设计提供有益的参考。     

考虑P-Δ效应的弹塑性反应谱归一化

为了获得考虑P-Δ效应的强度折减系数R谱和弹塑性动力放大系数β谱,对理想弹塑性（EPP）滞回模型的单自由度体系在地震作用下的响应进行分析,得到不同场地类别、结构自振周期、位移延性、阻尼比和二阶效应的反应谱,并利用2个特征周期Tga和TgR对横轴进行标准化处理.结果表明：周期标准化的R谱和β谱很好地保留了特征周期处的峰值...     

钢结构的地震反应修正系数

现代结构抗震设计利用结构的延性和超强,并引入地震反应修正系数对设防地震下的单质点弹性反应谱进行折减,得出结构的设计地震作用后按弹性设计结构。结构地震反应修正系数的取值是否合理关系到结构抗震设计的安全与经济,采用Pushover推覆、改进的能力谱法计算了按我国规范设计的12个抗弯钢框架、15个V型偏心支撑钢框架的地震反应修正系数、延性折减系数、超强系数,并与国内现行抗震规范隐含的地震反应修正系数进行了对比。     

阻尼对工程结构等延性地震抗力谱的影响分析

在基于位移的抗震设计理论中,等延性地震抗力谱对拟建结构的初步设计具有十分重要的作用.利用大量的单自由度体系在不同强震记录作用下的弹塑性动力时程分析结果,从定性到定量详尽研究了阻尼对等延性地震抗力谱的影响规律,得出结论:阻尼对等延性地震抗力谱的影响,不但随场地的不同而不同,而且受延性系数及单质点体系周期的影响较大;要精确考阻尼对等延性地震抗力谱的影响,必须根据其所在的场地条件、结构延性系数及周期确定.最后,根据回归分析结果,给出了阻尼影响等延性地震抗力谱的修正公式,其成果可供抗震研究和设计参考应用.     

弹塑性SDOF体系地震输入归一化等效速度谱

为了确定弹塑性单自由度( single degree of freedom, SDOF)体系地震输入能,分析了中美场地土剪切波速转换关系,将从美国PEER地震记录数据库选取的220条强震记录按中国场地土类型进行分类,基于能量平衡原理,采用归一化方法,建议了一种基于复合强度指标的弹性SDOF体系三段式等效速度谱。分析了5类场地土条件下SDOF体系系统参数对地震输入等效速度谱的影响。研究结果表明：刚度折减系数对等效速度谱无明显影响;延性系数和阻尼比增大均对等效速度谱峰值和下降段衰减速度有削弱作用。综合考虑各类影响因素,通过参数多次拟合,得出弹性SDOF体系归一化等效速度谱峰值段及下降段修正系数,提出了一种适用于我国场地土类型、可直接供设计使用的弹塑性SDOF体系归一化等效速度谱确定方法,并验证了其有效性。     

单层钢框架结构影响系数分析

结构影响系数体现了不同结构类型的地震作用折减,一般认为结构影响系数与结构的延性水平、结构的超强相关.根据我国<建筑抗震设计规范>(GB50011-2001),设计了两个单层框架结构.选用8条地震波记录,采用ANSYS软件进行动力时程分析,得出结构的延性水平、超强水平以及结构影响系数,并提出单层钢框架结构的结构影响系数的建议值.     

动力P-Δ效应对地震力调整系数的影响

分析了动力P Δ效应和结构抗侧强度对结构动力稳定的影响.利用单自由度(SDOF)体系弹塑性动力时程分析程序,分别对反向加载时刚度退化的修正克拉夫滞回模型（MC）和理想弹塑性（EPP）模型,计算了4类场地下各74～106条地震波输入后的结构动力响应,其中结构自振周期为0.1～6.0/s,延性取为2、3、4、5和6,二阶效应系数为0.025～0.100,得到了不考虑和考虑P-Δ效应的地震力调整系数,并计算了两者间的比值谱S,提出了S谱的简化计算公式，用以分析P-Δ效应对地震力调整系数的影响.结果表明,标准化周期、延性和二阶效应系数对S谱均有影响;不同滞回模型对动力P-Δ效应的敏感性是不同的,理想弹塑性模型为保持常延性而需增加的抗侧强度要大于修正克拉夫滞回模型.     

RC梁、柱剪力增大系数取值的有效性

抗震混凝土框架结构的梁、柱剪力增大系数是保证结构抗震安全性的关键指标之一。中国结构设计规范对各抗震等级的剪力增大系数取值作了规定,但却未见有关实际控制效果的研究成果发表。按照现行设计规范设计了3个规则空间框架结构算例,分别位于设防烈度7度（0.15g）区、8度（0.20g）区和9度（0.40g）区。对每个算例进行罕遇地震作用下的非弹性动力反应分析,以不少于90%的梁、柱满足“罕遇地震作用剪力”小于“平均强度抗震抗剪能力”为标准,判断剪力增大系数取值的有效性。当不满足该标准时,调整剪力增大系数取值,直到满足上述标准。结果表明,现行结构设计规范对框架梁取用的剪力增大系数有效,可继续使用;框架柱剪力增大系数取值,在一级抗震等级时过大,在二、三级抗震等级时不满足上述标准。建议了两套柱剪力增大系数的取值方案。     

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。     

近断层地震作用下基于位移的抗震设计方法

近断层地震对建筑物常常造成严重的破坏,已引起了土木工程界的广泛关注.为研究其抗震设计方法,选择了35次地震,212组近断层地震记录作为统计样本,根据得到的平均弹性位移反应谱,给出了近断层地震设计弹性位移反应谱表达式,并在此基础上,给出了近断层地震设计非弹性位移反应谱计算公式.又以一悬臂式桥墩设计为例,说明了近断层地震作用下基于位移的抗震设计过程.研究结果表明:文中提出的近断层地震设计弹性位移反应谱与实际地震波平均弹性位移反应谱较为接近,所建议的近断层地震作用下基于位移的抗震设计方法较为简单有效.     

地震动强度及近断层速度脉冲峰值对简支板桥地震响应影响

地震动强度和近断层速度脉冲峰值均为导致桥梁结构震害的主要原因。与其他桥型相比,简支板桥在地震中更容易发生破坏和损毁。作者以在2008年汶川地震中出现严重破坏的高原大桥（预应力混凝土简支空心板桥）为研究背景,探讨大桥所处场地的人工边界分别为自由边界、固定边界、黏弹性边界和黏弹性+阻尼层边界时对计算结果精度、计算效率等的影响。通过ABAQUS建立包含高原大桥及其场地的整体有限元模型,人工边界采用黏弹性+阻尼层边界,并以地震波加速度峰值作为地震动强度指标和人工合成近断层速度脉冲型地震波,分析地震动强度、近断层速度脉冲峰值对简支板桥地震响应影响程度。结果表明：人工边界为黏弹性+阻尼层边界时,可有效减弱边界处的反射效应,计算结果精度基本能满足要求;近断层速度脉冲峰值对结构地震响应的影响比地震动强度更为显著;场地表面加速度峰值随地震动强度提高而增加;近河岸和存在基岩分界面易导致简支板桥局部结构的地震响应加剧;随地震动强度或近断层速度脉冲峰值或地震波位移峰值的增加,跨径变化峰值、相对滑移量和滑移峰值变大;近断层速度脉冲型地震波对桥梁的影响比无脉冲型地震波更为不利。     

多层抗弯钢框架的结构影响系数

结构的地震作用取值与结构的延性和超强有关,结构的延性和超强可用结构影响系数来反映。我国现行抗震设计规范对不同材料的所有结构体系采用单一的结构影响系数,不尽合理。文章针对三个不同的抗弯钢框架,采用Pushover分析方法,得出了多层抗弯钢框架的结构影响系数,可供工程设计人员参考。     

近断层强地震动的特点

本文全面地总结和解释了近断层地震动的主要特点.近断层地震动与远场地震动不同,显著地受到下列因素的影响:断层破裂机制,相对于场地的破裂传播方向,以及由断层滑动产生的、可能的永久地面位移.这些因素导致破裂方向效应和“F ling step”效应.对于倾滑断层,还导致上盘效应.而且破裂方向效应和“F ling step”效应分别引起了双向和单向长周期速度脉冲.上盘效应导致上盘场地的地震动大于下盘相同断层距场地的地震动.对于垂直走滑断层,在给定的距断层最近的范围内,破裂方向效应使地震动产生强烈的空间变化.对于倾滑断层,有两个显著的效应,即破裂方向效应和上盘效应.上盘效应主要是由断层的大部分接近于上盘之上的场地引起的.破裂方向效应是由破裂传播和辐射图效应引起的.长周期速度脉冲产生于垂直断层面的方向上,使得垂直断层走向的地震动大于平行断层方向的地震动.而“F ling step”效应是由地震时断层两盘的相对运动造成的,且发生在断层错动的方向上.     

脉冲地震作用下千米级斜拉桥减震设计方法

为研究近断层脉冲地震动作用下千米级斜拉桥的减震设计方法,以某漂浮型千米级斜拉桥为背景,建立了有限元模型,选择了典型的近断层脉冲型地震动,同时设计了3种减震体系,在塔梁之间分别采用弹性连接装置、流体粘滞阻尼器以及两者的组合装置。随后对模型进行了非线性动力分析,分析了脉冲效应、减震体系的设计参数和减震效果,结果表明：脉冲长周期放大结构反应,剪切波速不影响结构反应,组合装置的减震效果最好。最后,建议了基于目标减震率的减震体系设计流程。     

近断层方向性效应地震动双规准组合反应谱

为了给近断层设计谱的确定提供新的方法和参考依据,考虑场地条件的影响,分析了53 条具有典型近断层方向性效应特征的地震动记录的双规准组合反应谱的特征．相比传统的地震动加速度、速度和位移反应谱,组合反应谱的谱值与地震动的幅值相关性更强;双规准组合谱具有更低的统计变异性．最后,给出了基于双规准组合谱特征的近断层区场地相关设计谱模型．